刘婕模电ch11

1、华中科技华中科技大学大学 张林张林2华中科技大学 张林电子技术电子技术基础模拟部分基础模拟部分1 1 绪论绪论2 2 运算放大器运算放大器3 3 二极管及其基本电路二极管及其基本电路4 4 场效应三极管及其放大电路场效应三极管及其放大电路5 5 双极结型三极管及其放大电路双极结型三极管及其放大电路6 6 频率响应频率响应7 7 模拟集成电路模拟集成电路8 8 反馈放大电路反馈放大电路9 9 功率放大电路功率放大电路10 10 信号处理与信号产生电路信号处理与信号产生电路11 11 直流稳压电源直流稳压电源华中科技大学 张林311 11 直流直流稳压电源稳压电源11.1 11.1 小功率整流滤波

2、电路小功率整流滤波电路11.2 11.2 线性稳压电路线性稳压电路11.3 11.3 开关式稳压电路开关式稳压电路华中科技大学 张林411.1 小功率整流滤波电路小功率整流滤波电路11.1.1 单相桥式整流电路单相桥式整流电路11.1.2 滤波电路滤波电路*11.1.3 倍压整流电路倍压整流电路5华中科技大学 张林 交流电网电压转换为直流电压的一般过程交流电网电压转换为直流电压的一般过程变压器：变压器：整流：整流：滤波：滤波：稳压：稳压：降压降压滤除脉动滤除脉动交流变脉动直流交流变脉动直流进一步消除纹波，提高电压的稳定性和带载能力进一步消除纹波，提高电压的稳定性和带载能力 电源变压器 v1 2

3、20V v2 50Hz 整流电路 vR 滤波电路 vF 稳压电路 VO t 交流电网电压 v1 t v2 t vR t vF t VO 6华中科技大学 张林11.1.1 单相桥式整流电路单相桥式整流电路利用二极管的单向导电性利用二极管的单向导电性1. 工作原理工作原理7华中科技大学 张林 v2 O 2 3 4 t O iL iD1 iD3 iD2 iD4 iD1 iD3 iD2 iD4 t vL O D1 D3 D2 D4 D1 D3 D2 D4 t 导通 导通 导通 导通 2V2 2V2 0.9V2 VL0.9V2 11.1.1 单相桥式整流电路单相桥式整流电路 v1 Tr v2 RL D1

4、D4 220V 50Hz + - 电网 电压 v1 Tr a b v2 D1 D2 D4 D3 vL R1 220V 50Hz iL 1. 工作原理工作原理利用二极管的单向导电性利用二极管的单向导电性8华中科技大学 张林11.1.1 单相桥式整流电路单相桥式整流电路3. 纹波系数纹波系数ttVV dsin2120L LLLRVI 483. 0L2L22r VVVK222V L29 . 0RV 4. 平均整流电流平均整流电流D3D1II D4D2II L2L45. 021RVI 5. 最大反向电压最大反向电压2RM 2VV vL O D1 D3 D2 D4 D1 D3 D2 D4 t 导通 导通

5、 导通 导通 2V2 0.9V2 VL0.9V2 2. VL和和IL9华中科技大学 张林11.1.2 滤波电路滤波电路几种滤波电路几种滤波电路（a）电容滤波电路）电容滤波电路（b）电感电容滤波电路（倒）电感电容滤波电路（倒L型）型）（c） 型滤波电路型滤波电路# 为什么不用有源滤波电路为什么不用有源滤波电路?10华中科技大学 张林11.1.2 滤波电路滤波电路电容滤波电路电容滤波电路11华中科技大学 张林11.1.2 滤波电路滤波电路电容滤波的特点电容滤波的特点A. 二极管的导电角二极管的导电角 ，流过二极管的瞬时电流流过二极管的瞬时电流很大。很大。B. 负载直流平均电压负载直流平均电压 VL

6、 升高升高 d = RLC 越大，越大， VL 越高越高C. 直流电压直流电压 VL 随负载电流随负载电流增加而减少增加而减少当当 d （3 5） 时，时，2TVL = ( 1.1 1.2 )V212华中科技大学 张林11.1.2 滤波电路滤波电路VL 随负载电流的变化随负载电流的变化13华中科技大学 张林11.1.2 滤波电路滤波电路电感滤波电路电感滤波电路14华中科技大学 张林*11.1.3 倍压整流电路倍压整流电路是变压器副边电压的是变压器副边电压的2倍倍正半周，正半周， D1导通，导通， D2截止，截止，C1充电达峰值电压充电达峰值电压 2 21VVC 当当C2的放电时间常数的放电时间

7、常数RLC2远大于电源电压周期时，正半周远大于电源电压周期时，正半周，C2放电很少，负载电压可以基本保持不变。放电很少，负载电压可以基本保持不变。 22 22 212VVVVCC 负半周，负半周， D1截止，截止， D2导通，导通，C2充电的峰值电压充电的峰值电压 2L 222VVVC 15华中科技大学 张林*11.1.3 倍压整流电路倍压整流电路倍压整流电路一般用于高电压、小电流（几毫安以下）和倍压整流电路一般用于高电压、小电流（几毫安以下）和负载变化不大的直流电源中。负载变化不大的直流电源中。电路中元器件要求有较高的耐压值，电路中元器件要求有较高的耐压值，并能承受更大的冲击电流并能承受更大

8、的冲击电流增加连接的级数，可得到更增加连接的级数，可得到更高倍数的输出电压高倍数的输出电压华中科技大学 张林1610.2 线性稳压电路线性稳压电路10.2.1 稳压电源质量指标稳压电源质量指标10.2.2 串联反馈式稳压电路工作原理串联反馈式稳压电路工作原理10.2.3 三端集成稳压器三端集成稳压器10.2.4 三端集成稳压器的应用三端集成稳压器的应用17华中科技大学 张林11.2.1 稳压电源质量指标稳压电源质量指标输出电压输出电压) , , (OIOTIVfV 输出电压变化量输出电压变化量TSIRVKVT OoIVO 输入调整因数输入调整因数00IOVO TIVVK电压调整率电压调整率00

9、IOOVO %100/ TIVVVS稳压系数稳压系数00IIOOO / TIVVVV 输出电阻输出电阻00OOoI TVIVR温度系数温度系数00OI TVTTVS18华中科技大学 张林11.2.2 串联反馈式稳压电路的工作原理串联反馈式稳压电路的工作原理1. 结构结构19华中科技大学 张林11.2.2 串联反馈式稳压电路的工作原理串联反馈式稳压电路的工作原理输入电压波动输入电压波动负载电流变化负载电流变化输出电输出电压变化压变化 OV)(REFF不不变变VV BV OV电压串联负反馈电压串联负反馈所以输出电压所以输出电压)1(21REFORRVV 满足深度负反馈，根据满足深度负反馈，根据虚短

10、虚短和和虚断虚断有有212OFRRRVV REFFVV 将将VREF看作电路的输入看作电路的输入# 除了稳压原理来自负除了稳压原理来自负反馈，此电路设计还反馈，此电路设计还需要考虑哪些问题需要考虑哪些问题?2. 工作原理工作原理20华中科技大学 张林11.2.3 三端集成稳压器三端集成稳压器78 XX：正电压正电压 79 XX：负电压：负电压 21华中科技大学 张林11.2.3 三端集成稳压器三端集成稳压器1. 输出电压固定的三端集成稳压器输出电压固定的三端集成稳压器22华中科技大学 张林11.2.3 三端集成稳压器三端集成稳压器2. 可调式三端集成稳压器（正电压可调式三端集成稳压器（正电压L

11、M317、负电压、负电压LM337 ）输出电压输出电压22REFORIVV VI 调整管调整管 比较放大器比较放大器 I1 I VREF 基准电压基准电压 1.2V T VB VO R1 R2 I2 Iadj adj (相对于相对于adj 点点) )1(12REFRRV 2adj1REF)(RIIV 由于由于 Iabj I1所以所以21REFORIVV 21REFREFRRVV 23华中科技大学 张林11.2.3 三端集成稳压器三端集成稳压器3. 最小输入输出电压差最小输入输出电压差 VI 1 3 2 VO 三端稳压器三端稳压器 类类 型型三端固定三端固定三端可调三端可调参参 数数符号符号单单

12、位位正压正压78负压负压79正压正压LM317负压负压LM337输入电压输入电压VIV (840) (340)输出电压输出电压VOV (524) (1.237)最小（输入输出）最小（输入输出）电压差电压差（VIVO）minV (2.02.5)1.22224华中科技大学 张林11.2.4 三端集成稳压器的应用三端集成稳压器的应用1. 固定式应用举例固定式应用举例 VI 1 3 D 2 C1 0.33F C2 0.1F C3 10F VO 78L 25华中科技大学 张林11.2.4 三端集成稳压器的应用三端集成稳压器的应用1. 固定式应用举例固定式应用举例 VI 1 3 D 2 C1 0.33F

13、C2 0.1F C3 10F VO 78L D1 D4 D3 D2 i 2 - - + + 26华中科技大学 张林11.2.4 三端集成稳压器的应用三端集成稳压器的应用2. 可调式应用举例可调式应用举例华中科技大学 张林2711.3 开关式稳压电路开关式稳压电路11.3.1 开关试稳压电路开关试稳压电路的工作原理的工作原理*11.3.2 带带隔离变压器的直流变换型隔离变压器的直流变换型电源电源11.3.3 开关开关稳压电源的应用稳压电源的应用举例举例28华中科技大学 张林11.3.1 开关式稳压电路的工作原理开关式稳压电路的工作原理1. 串联（降压）型开关稳压电路（串联（降压）型开关稳压电路（

14、Buck）电路组成电路组成开关管开关管T与负载与负载RL串联串联29华中科技大学 张林11.3.1 开关式稳压电路的工作原理开关式稳压电路的工作原理1. 串联（降压）型开关稳压电路（串联（降压）型开关稳压电路（Buck）工作原理工作原理输出电压的平均值输出电压的平均值IIonDoffCESIonO)()(qVVTtVTtVVTtV 式中式中qton/T 称为脉冲波形的占空比称为脉冲波形的占空比脉宽调制（脉宽调制（PWM）式）式降压型开关稳压电源降压型开关稳压电源30华中科技大学 张林11.3.1 开关式稳压电路的工作原理开关式稳压电路的工作原理1. 串联（降压）型开关稳压电路（串联（降压）型开

15、关稳压电路（Buck）工作原理工作原理稳压原理稳压原理VI（或（或RL）VO VF vA vB q（ton）VOIIonOqVVTtV 31华中科技大学 张林11.3.1 开关式稳压电路的工作原理开关式稳压电路的工作原理1. 串联（降压）型开关稳压电路（串联（降压）型开关稳压电路（Buck）工作原理工作原理 当当ton不变，改变不变，改变T（或（或fk）同样能调节）同样能调节VO的大小，称为脉的大小，称为脉冲频率调制冲频率调制PFM控制方式。控制方式。IIonOqVVTtV 32华中科技大学 张林11.3.1 开关式稳压电路的工作原理开关式稳压电路的工作原理2. 并联（升压）型开关稳压电路（并

16、联（升压）型开关稳压电路（Boost）主回路主回路工作原理工作原理开关管开关管T与负载与负载RL并联并联 当控制电压当控制电压vG为高为高电平（电平（ton期间）时，期间）时，T饱和导通，输入电压饱和导通，输入电压VI直接加到直接加到L两端，电感两端，电感储存能量储存能量 。 二极管二极管D截止，电截止，电容容C向负载提供电流向负载提供电流i放放 当当vG为低电平（为低电平（toff期间）时，期间）时，T截止，截止，iL不能突变。不能突变。L产生反电势产生反电势vL为为左负（）右正（）左负（）右正（） 若若VIvLVO，则，则D导通，导通，VIvL给负载提供电流给负载提供电流iO。显然。显然V

17、OVI，所以电路称为升压型开关稳压电路所以电路称为升压型开关稳压电路33华中科技大学 张林11.3.1 开关式稳压电路的工作原理开关式稳压电路的工作原理2. 并联（升压）型开关稳压电路（并联（升压）型开关稳压电路（Boost）工作波形工作波形控制与驱动电路可以采用电压控制与驱动电路可以采用电压-脉冲宽脉冲宽度调制器（度调制器（PWM）集成电路来实现）集成电路来实现也有包括所有单元电路在内的单片集也有包括所有单元电路在内的单片集成开关稳压电源共选用成开关稳压电源共选用34华中科技大学 张林*11.3.2 带隔离变压器的直流变换型电源带隔离变压器的直流变换型电源推挽式自激变换型稳压电路推挽式自激变

18、换型稳压电路 T1、T2和和Tr左侧线圈等构左侧线圈等构成振荡电路，成振荡电路，产生上千赫兹产生上千赫兹的振荡波形，的振荡波形，通过变压器耦通过变压器耦合到副边，再合到副边，再整流滤波稳压整流滤波稳压实现实现DC/DC变换。变换。在变压器副边增加几组类似的电路，便可获得多个要求不同的直流电压在变压器副边增加几组类似的电路，便可获得多个要求不同的直流电压35华中科技大学 张林*11.3.2 带隔离变压器的直流变换型电源带隔离变压器的直流变换型电源工作波形工作波形 36华中科技大学 张林11.3.3 开关稳压电源的应用举例开关稳压电源的应用举例1. LM2576系列降压式系列降压式DC/DC电源变换器的应用电源变换器的应用 37华中科技大学 张林11.3.3 开关稳压电源的应用举例开关稳压电源的应用举例2. 自激型推挽式开关稳压电源应用自激型推挽式开关稳压电源应用38华中科技大学 张林 小结小结 （1）通过对共源和共射放大电路低频响应的分析看到，影）通过对共源和共射放大电路低频响应的分析看到，影响低频响应的主要因素是旁路电容和耦合电容。若想尽可能降响低频响应的主要因素是旁路电容和耦合电容。若想尽可能降低放大电路的下限截止频率，则尽量选用容量较大