模拟电路101节

1、第第10章章 直流电源直流电源电电源源变变压压器器交交流流电电源源 整整流流电电路路 滤滤波波电电路路 稳稳压压电电路路负负载载图图10.1 直流电源框图直流电源框图10.1串联型线性调整式直流稳压电源串联型线性调整式直流稳压电源n串联型线性调整式直流稳压电源（以下串联型线性调整式直流稳压电源（以下简称串联型稳压电源）的基本电路如图简称串联型稳压电源）的基本电路如图10.2所示。所示。D3D2D1+UREFCTu1u2D4AR3DZ+- -R2R1RLUZuA+- -uEuB图图10.2 串联型线性调整式直流稳压电源串联型线性调整式直流稳压电源UO_整流整流滤波滤波稳压稳压n整流与整流与滤波滤

2、波：D1D4与与C组成桥式整流（组成桥式整流（Bridge Rectifier）电容滤波电路，其作用是把来自变电容滤波电路，其作用是把来自变压器副侧的交流电压变成直流电压；压器副侧的交流电压变成直流电压；+UREFTAR3DZ+- -R2R1RLUZuA+- -D3D2D1Cu1u2D4uEuB图图10.2 串联型线性调整式直流稳压电源串联型线性调整式直流稳压电源UO_n稳压稳压：虚线右半部分为稳压电路，其作用是为：虚线右半部分为稳压电路，其作用是为负载提供一个稳定的直流电压。负载提供一个稳定的直流电压。D3D2D1Cu1u2D4uE+UREFTAR3DZ+- -R2R1RLUZuA+- -u

3、B图图10.2 串联型线性调整式直流稳压电源串联型线性调整式直流稳压电源UO_10.1.1 桥式整流电容滤波电路桥式整流电容滤波电路n 在桥式整流电路基础上，为了减小输出电在桥式整流电路基础上，为了减小输出电压的的脉动，在压的的脉动，在RL两端并联一个两端并联一个滤波电容滤波电容C，这就构成了桥式整流、电容滤波电路如图这就构成了桥式整流、电容滤波电路如图10.3（a）所示。所示。u1图图10.3 单相桥式整流电容滤波电路及波形单相桥式整流电容滤波电路及波形a2U2(b)波形图波形图uOuCbUO0tt 2 2 u2D4D1D3D2C(a) 电路图电路图RLuO+_n其输出电压波形如图其输出电压

4、波形如图 10.3(b)所示。图中虚所示。图中虚线为无电容时整流输出电压波形。线为无电容时整流输出电压波形。u1图图10.3 单相桥式整流电容滤波电路及波形单相桥式整流电容滤波电路及波形a2U2(b)波形图波形图uOuCbUO0tt 2 2 u2D4D1D3D2C(a) 电路图电路图RLuO+_采用电容滤波的基本思想采用电容滤波的基本思想n电容是一个储存电荷的元件。要改变电电容是一个储存电荷的元件。要改变电容两端的电压，就必须改变其上的电荷，容两端的电压，就必须改变其上的电荷，而电荷的改变速度决定于电容充放电时而电荷的改变速度决定于电容充放电时间常数。间常数。n充放电时间常数越大，电荷改变的速

5、度充放电时间常数越大，电荷改变的速度就越慢，电容上的电压变化也就越慢，就越慢，电容上的电压变化也就越慢，即交流分量就越小。即交流分量就越小。工作过程工作过程由由图图10.3（b）可见，这个输出电压波形可见，这个输出电压波形比没有滤波电容时的输出电压波形要平比没有滤波电容时的输出电压波形要平滑得多。输出电压的平均值，即滑得多。输出电压的平均值，即直流输直流输出电压通常为：出电压通常为：UO=(1.11.4)U2 图图10.3 单相桥式整流电容滤波电路及波形单相桥式整流电容滤波电路及波形a2U2(b)波形图波形图uOuCbUO0tt 2 2 u1u2D4D1D3D2C(a) 电路图电路图RLuO+

6、_具体数值要视具体数值要视RLC的大小而定。当的大小而定。当RL开路时，开路时，UO1.4U2。在工程上，一般在有负载的情况下选取滤波电容在工程上，一般在有负载的情况下选取滤波电容C，使使UO为为1.2U2就可以了。其中就可以了。其中U2为为u2的有效值。的有效值。u1图图10.3 单相桥式整流电容滤波电路及波形单相桥式整流电容滤波电路及波形a2U2(b)波形图波形图uOuCbUO0tt 2 2 u2D4D1D3D2C(a) 电路图电路图RLuO+_10.1.2 稳压电路稳压电路n交流电压经整流滤波后，输出较平滑的交流电压经整流滤波后，输出较平滑的直流电压。但这个直流电压是不稳定的。直流电压。

7、但这个直流电压是不稳定的。n造成直流电压不稳的原因有两个造成直流电压不稳的原因有两个n交流电网电压波动交流电网电压波动n负载改变负载改变时，整流滤波电路内阻压降时，整流滤波电路内阻压降的影响。的影响。n在有交流稳压装置的供电系统中，整流在有交流稳压装置的供电系统中，整流滤波电路内阻是造成输出直流电压不稳滤波电路内阻是造成输出直流电压不稳定的主要原因。为使输出电压稳定就必定的主要原因。为使输出电压稳定就必须采取须采取稳压稳压措施。措施。1.电路结构电路结构n串联型晶体管直流稳压电路是目前常用的一串联型晶体管直流稳压电路是目前常用的一种稳压电路，其原理图如图种稳压电路，其原理图如图10.4所示。所

8、示。+UREFTAR3DZ+- -R2R1RLUZuA+- -uB- - -+UOUI10.4 串联型晶体管直流稳压电路串联型晶体管直流稳压电路整流滤整流滤波电路波电路的输出的输出取样取样电路电路比较放比较放大器大器各部分功能及作用各部分功能及作用nUI来自整流滤波电路的输出，图来自整流滤波电路的输出，图10.4中中T称作称作调整管（调整管（Regulating Device)，其作用是通过电其作用是通过电路自动调整路自动调整T集电极集电极发射极之间的电压发射极之间的电压UCE，使输出电压使输出电压UO稳定。稳定。+UREFTAR3DZ+- -R2R1RLUZuA+- -uB- - -+UOU

9、I10.4 串联型晶体管直流稳压电路串联型晶体管直流稳压电路R1和和R2为取样电路，为取样电路，其作用是把输出电压其作用是把输出电压的变化量通过的变化量通过R1和和R2分压取出，然后送入分压取出，然后送入比较放大器比较放大器A的反向的反向输入端，输入端，R3和稳压管和稳压管DZ构成基准电压使放构成基准电压使放大器的同相端电位固大器的同相端电位固定。定。+UREFTAR3DZ+- -R2R1RLUZuA+- -uB- - -+UOUI10.4 串联型晶体管直流稳压电路串联型晶体管直流稳压电路A为比较放大为比较放大器，其作用是器，其作用是把取样电路取把取样电路取出的信号进行出的信号进行放大，以控制

10、放大，以控制调整管调整管IB的变的变化，进而调整化，进而调整UCE的值。的值。+UREFTAR3DZ+- -R2R1RLUZuA+- -uB- - -+UOUI10.4 串联型晶体管直流稳压电路串联型晶体管直流稳压电路采用多级放大器提高稳定性采用多级放大器提高稳定性n串联型晶体管直串联型晶体管直流稳压电路根据流稳压电路根据对稳定程度不同对稳定程度不同要求而有简有繁，要求而有简有繁，例如可采用多级例如可采用多级放大器来提高稳放大器来提高稳压性能，但基本压性能，但基本环节是相同的，环节是相同的，其框图如图其框图如图10.5所示。所示。+_比较放大比较放大基准电压基准电压调整元件调整元件取取样样回回

11、路路UIUO+图图10.5串联型稳压电源方框图串联型稳压电源方框图2.稳压过程稳压过程n稳压电路的稳压过程实质就是负反馈的自动稳压电路的稳压过程实质就是负反馈的自动调节过程。调节过程。稳压过程如下稳压过程如下：n如果外部因素如果外部因素(电网电压波动；负载变化电网电压波动；负载变化)使使UO有减小的趋势有减小的趋势，则稳压电路内部的调节，则稳压电路内部的调节过程就使过程就使UO有增加的趋势有增加的趋势。由于这两种趋。由于这两种趋势恰好相反，于是使势恰好相反，于是使UO基本维持不变基本维持不变。n同理，若外部因素使同理，若外部因素使UO有增加的趋势，也有增加的趋势，也会通过稳压电路内部的自动调节，使会通过稳压电路内部的自动调节，使UO基基本保持不变。本保持不变。10.1.3 输出电压的大小与调节方法输出电压的大小与调节方法n忽略放大器输入端电流。忽略放大器输入端电流。O212AURRRUZ221A221OURRRURRRU+UREFTAR3DZ+- -R2R1RLUZuA+- -uB- - -+UOUIZ22w1OminURRRRRUwn