1.5 整流与稳压电路

1、第第 1 章章 功率电子线路功率电子线路1.5整流与稳压电路整流与稳压电路 1.5.1整流电路整流电路1.5.2串联型稳压器串联型稳压器 1.5.3开关型稳压器开关型稳压器整流电路整流电路的功能是将电力网提供的的功能是将电力网提供的交流电压交流电压变换为变换为直直流电压流电压。稳压电路具有调节功能，将整流电路输出的不稳。稳压电路具有调节功能，将整流电路输出的不稳定直流电压转换为稳定的直流电压。定直流电压转换为稳定的直流电压。 设设v2 =V2msin t忽略二极管的导通电压，并忽略二极管的导通电压，并设导通电阻为设导通电阻为 RD。 v2 vo 二极管导通，电二极管导通，电容充电。容充电。 v

2、2 vO 时，二极管导通，所时，二极管导通，所以在以在 v2 的正负半周的正负半周 D1 和和 D2 轮流轮流导通。导通。 稳态波形如图稳态波形如图 154( (b) )所示。所示。O由于电流脉冲的频率比半波整流提高一倍，输出的直由于电流脉冲的频率比半波整流提高一倍，输出的直流电流流电流 IO 和输出电压和输出电压 VO 比半波整流电路大，比半波整流电路大，RL 和和 CL 的的滤波作用提高，纹波电压比半波整流电路小。滤波作用提高，纹波电压比半波整流电路小。 图图 1- -5- -5桥式整流电路及其电压和电流波形桥式整流电路及其电压和电流波形 IO 与与 VO 与全波整流电路相同，但截止时的反

3、向与全波整流电路相同，但截止时的反向电压由两只二极管共同承担。电压由两只二极管共同承担。 电压和电流的波形如图电压和电流的波形如图 1 55( (d) )、( (e) )、( (f) )所示。所示。 2桥式整流电路桥式整流电路图图 155桥式整流电路及其电压和电流波形桥式整流电路及其电压和电流波形 如图如图 155( (a) )所示，所示，v2 正峰值附近正峰值附近 D1、D3 导通，导通，D2、D4 截止。截止。 v2 负峰值附近负峰值附近 D2、D4 导通，导通，D1、D3 截止。截止。 四、倍压整流电路四、倍压整流电路适用于适用于 VO 大，大，IO 小的场小的场合。合。动态平衡后，动态

4、平衡后，v2 正峰正峰值附近值附近 D1 导通，向导通，向 CL1 充电，充电电压充电，充电电压 vO1，v2 负峰值附近负峰值附近 D2 导通，向导通，向 CL2 充电，充电电压充电，充电电压 vO2。负载负载 RL 上的上的电压为半波整流电路的两倍电压为半波整流电路的两倍。 同样原理可以构成多次倍压电路。同样原理可以构成多次倍压电路。mooVVV221=moVV22三倍压整流电路三倍压整流电路moVV23多倍压整流电路多倍压整流电路输出整流电压的倍数等于二极管的数目输出整流电压的倍数等于二极管的数目1.5.2串联型稳压器串联型稳压器一、工作原理一、工作原理1组成组成串联型稳压器的组成如图串

5、联型稳压器的组成如图 1- -5- -12( (a) )所示。所示。 图图 1- -5- -12( (a) )串联稳压电路的组成方框图串联稳压电路的组成方框图 串联型稳压器组成：调整串联型稳压器组成：调整管、取样电路、基准电压源和管、取样电路、基准电压源和比较放大器。比较放大器。调整管调整管功率管或复合功率管或复合管与负载串联。管与负载串联。比较放大器比较放大器单管放大单管放大器、差分放大器、集成运放等。器、差分放大器、集成运放等。 串联型稳压器的工作原理如图串联型稳压器的工作原理如图 1512( (b) )所示。所示。 T5 调整管，工作在放大区。调整管，工作在放大区。 VB5 VCE5 。

6、R1、R2 取样电路。取样电路。取样电压取样电压O212OSVRRRnVV = = =基准电压基准电压 VREF 由由 T1、T2 组成的差分组成的差分放大器作为比较放大器，放大器作为比较放大器，T3、T4 为有源负载。为有源负载。 当当VS = VREF VO = = VI - - VCE5 = = VREF/n若若 VI 或或 RL 变化使变化使 VO 增加增加VO VS ( (VREF 不变不变) ) VC2 = = VB5 VCE5 VO 。 反之亦然。反之亦然。 二、稳压性能二、稳压性能1稳压系数稳压系数 SV 输入电压变化输入电压变化 VI 时，输出电压的相对变化量称为稳时，输出电

7、压的相对变化量称为稳压系数压系数恒值恒值= = = =IOOVVVVS2负载调整率负载调整率 SI 输入电压输入电压 VI 不变，输出电流变化时，输出电压的相对不变，输出电流变化时，输出电压的相对变化量称为负载调整率变化量称为负载调整率恒值恒值，= = = =OIOOIVIVVS1稳压系数稳压系数 SV 恒值恒值= = = =IOOVVVVS2负载调整率负载调整率 SI 恒值恒值，= = = =OIOOIVIVVS3输出电阻输出电阻 Ro 将稳压源等效为一个电压源时的内阻。将稳压源等效为一个电压源时的内阻。 恒值恒值= = - -= =IOOoVIVR除以上参数外，还有纹波抑制比除以上参数外，

8、还有纹波抑制比 Srip 和输出电压温度系数和输出电压温度系数ST 等。等。三、集成串联稳压电源三、集成串联稳压电源1基准电压源电路基准电压源电路 稳压二极管构成的基准电压源电路稳压二极管构成的基准电压源电路如图如图 1513( (a) )所示。所示。 设设 T 管的管的发射结和发射结和 D2、D3 的正向导通的正向导通电压均相等，电压均相等，用用 V(on) 表示。表示。 基准电压基准电压 VREF 21(on)21Z2121(on)Z(on)ZREF)2(32RRVRRVRRRRVVVVV - - = = - - - -= =VZ( (6 8 V) )具有正温度系数，具有正温度系数，V(o

9、n) 具有负温度系数。具有负温度系数。 满足时，基准满足时，基准电压电压 VREF 的的温温度系数度系数 TVTVRRR - -= =- -/2(on)Z2210REF= = TV如图如图 1513( (b) )所示所示的的能隙基准电能隙基准电压源电路压源电路中中 = =213T2lnIIRVI忽略忽略 T3 管的基极电流管的基极电流BE(on)32132TBE(on)22REFlnVIIRRVVRIV = = VT 具有正温度系数，具有正温度系数，VBE(on) 具有负温度系数。适当选具有负温度系数。适当选择电阻的比值择电阻的比值( (R2/R3) )，可以使，可以使 VREF 的温度系数为

10、零。的温度系数为零。 1.5.3开关型稳压器开关型稳压器开关型稳压器的调整管工作在开关状态，通过控制开开关型稳压器的调整管工作在开关状态，通过控制开关的启闭时间来调整输出电压。关的启闭时间来调整输出电压。 一、直流一、直流直流变换器直流变换器1降压型变换器降压型变换器 S 闭合：闭合：vA = = VI，D 截止，电感截止，电感 L1 充电。充电。 S 断开：断开：vA = = 0，D 导通导通( (设设VD(on) = = 0) )，电感，电感 L1 放电。放电。 LDSRLCVIVoLDSRLCVIVoiLS闭合闭合S闭合闭合S闭合闭合S断开断开S断开断开S断开断开L充电充电L放电放电iL

11、tontoffonOItOILtLVVdtVVLion-=-=01充电充电offOtOLtLVdtVLioff-=-=-01放电放电CRLDSLVIVoiL2、升压型开关稳压电源S闭合闭合S闭合闭合S闭合闭合S断开断开S断开断开S断开断开tontoffL充电充电L放电放电onItILtLVdtVLion=01充电充电offOItOILtLVVdtVVLioff-=-=-01放电放电onItILtLVdtVLion=01充电充电offOItOILtLVVdtVVLioff-=-=-01放电放电-=LLii稳定后稳定后IIoffIoffoffonOVdVtTVtttV-=11改变控制脉冲的改变控制

12、脉冲的占空系数占空系数即可改变输出电压即可改变输出电压3、降压升压型开关电源DLRLCSVI VoiLS闭合闭合S闭合闭合S闭合闭合S断开断开S断开断开S断开断开tontoffL充电充电L放电放电onItILtLVdtVLion=01充电充电offOtOLtLVdtVLioff-=-=-01放电放电offOtOLtLVdtVLioff-=-=-01放电放电onItILtLVdtVLion=01充电充电-=LLii稳定后稳定后IIoffonOVddVttV-=1改变控制脉冲的改变控制脉冲的占空系数占空系数即可改变输出电压即可改变输出电压1-21iiiiiii4i5ivvvvvvvvvi=5vii=Ivo=vio=5i1-2