电路与电子模拟技术

电路与电子模拟技术第一页，共二十九页，2022年，8月28日11.1单相整流电路

1单相半波整流电路

忽略二极管的正向压降半波整流电压的平均值负载电流的平均值等于二极管电流的平均值ID

二极管所承受的最高反向电压ID和URM决定了整流二极管的选择范围一般要有1.5~2倍的裕量脉动电压的直流分量U：变压器副边电压的有效值第二页，共二十九页，2022年，8月28日2单相桥式整流电路

u2的正半周，D1、D3导通，D2、D4截止,忽略二极管的正向压降，uO=u2>0

u2的负半周，D2、D4导通，D1、D3截止，uO=-u2仍大于零

比半波整流电路增加了一倍负载电流的平均值每个二极管只导电半周二极管所承受的最高反向电压仍为第三页，共二十九页，2022年，8月28日~+~-

+–集成硅整流桥：第四页，共二十九页，2022年，8月28日11.2滤波电路

将脉动直流电变成较为平滑的直流电，这个过程称为滤波滤波电路有电容滤波电路和电感滤波电路1电容滤波电路

不接电容时的uouC随u2的增大上升至最大值(oa段)u2

下降，uC通过RL放电，随u2下降|u2|>uC后(b点)，uC又随u2的增大上升至最大值(bc段)当u2<uC后，二极管截止，uC通过RL放电，时间常数τ=RLC(ab段)接入电容后的uouo的脉动比整流后没有电容滤波时的电压脉动要小得多，平均值也提高了第五页，共二十九页，2022年，8月28日τ越大,uO的下降部分就越平缓确定滤波电容的计算公式RL=∞，即τ=∞时，负载开路，电容无放电回路UO=1.4U2

C=0，即τ=0时，电路不接电容，输出电压为桥式整流后的电压，UO=0.9U2

0.9U2<UO<1.4U2

UO=1.2U2

放电时间常数越大，二极管导通的时间就越短，冲击电流就越大二极管导电角(导通时间)第六页，共二十九页，2022年，8月28日电容滤波电路的优点是结构简单，输出电压较高，纹波较小缺点有二条：1.RL变化时，电容放电的时间常数也变化，输出电压随之变化;2.由于电容C的限制，为取得较平滑的输出电压，RL应取较大的值，从而负载电流较小结论：电容滤波电路适用于负载电流较小，负载变化不大的场合第七页，共二十九页，2022年，8月28日2电感滤波电路

从信号角度分析，桥式整流电路的输出电压和电流都是正弦半波，可将它们按付里叶级数分解为直流分量和交流分量的叠加RL越小，RL上的交流分量就越小，滤波效果就越好电感滤波电路适用于负载电阻较小，负载电流较大的场合对直流分量:

XL=0，电感相当于短路，电压全部降在RL上对谐波分量:

f

越高，XL越大,电压大部分降在XL上。第八页，共二十九页，2022年，8月28日3.其它滤波电路为进一步改善滤波特性，可将上述滤波电路组合起来使用。LC

滤波电路+uo+-LCu-i+u++u-iC-oRC12RCπ型滤波电路第九页，共二十九页，2022年，8月28日稳压管是一种用特殊工艺制造的面接触型硅二极管6.3.1稳压管的伏安特性

6.3.2稳压管的主要参数稳压管工作在反向击穿区，UZ称为稳压值1．稳压值UZ

稳压管在正常工作时管子两端的电压2．稳定电流IZ能使稳压管正常工作的最小电流。

I<IZ时稳压效果较差。3．额定功耗PZ稳压管允许的最大平均功率,有的给出最大稳定电流IZM，PZ=IZMUZ4．动态电阻rZrZ指稳压管两端电压与电流的变化量之比，定义式为：5．电压温度系数αu

对硅稳压管，稳压值在4V以下的，αu为负值，6V以上的，αu为正值，稳压值在4V到6V之间，αu最小，αu一般不超过0.1%/℃。第十页，共二十九页，2022年，8月28日6.3.3稳压管稳压电路稳压管和限流电阻串联即构成简单的稳压电路，限流电阻R是稳压电路不可缺少的组成元件。当输入电压有波动或负载电流变化时，电路自动通过调节R上的压降来保持输出电压基本不变。（1）设RL不变，UI增大，则U0=UZ也将增大，UZ增大，使IZ增大，IR=IZ+IO及UR随之增大，从而使UO=UI-UR保持基本不变。此过程可表示为

UI↑→UO（UZ）↑→IZ↑→IR↑→UR↑→UO↓（2）设UI不变，RL变小，则IO增大，IR=IO+IZ及UR随之增大，UO=UI-UR=UZ相应减小，从而使IZ急剧减小，因而IR=IO+IZ保持基本不变，此过程可表示为RL↓→IO↑→IR↑→UR↑→UO（UZ）↓→IZ↓→IR↓限流电阻R在稳压管稳压电路中是必不可少的元件，为了保证稳压电路可靠地工作，必须适当选择R的阻值第十一页，共二十九页，2022年，8月28日设稳压管允许的最大工作电流为IZmax，最小工作电流为IZmin，输入电压最高为UImax，最低为UImin，负载电流最大值为ILmax，最小值为ILmin，要使稳压管能正常工作，必须满足下列条件：当输入电压最大，负载电流最小时，IZ的值最大，但不应超过IZmax

当输入电压最小，负载电流最大时，IZ的值最小，但不应小于IZmin

如两式不能同时满足，则说明给定条件已超出稳压管的工作范围，这时应先更换稳压管或改善稳压管的工作条件，再重新选择限流电阻R。第十二页，共二十九页，2022年，8月28日11.4串联型稳压电路

1电路的组成和工作原理

（1）输入电压变化时UiU-UoUoUBIE实质是电压负反馈输入电压的增量基本上由三极管承担，三极管称为调整管调整管与负载串联，电路称为串联型稳压电路第十三页，共二十九页，2022年，8月28日（2）负载电阻变化时U-IERLUOUBUo第十四页，共二十九页，2022年，8月28日2输出电压的调节范围

运放工作在线性区第十五页，共二十九页，2022年，8月28日3保护电路

T1为调整管，T2、R3组成过流保护电路，R3为电流采样电阻输出电流在额定范围内,UR3较小,T2截止输出电流超过额定值，UR3增大，T2导通，IC2对I分流，调整管的基极电流减小，发射极电流随之减小，从而保护了调整管第十六页，共二十九页，2022年，8月28日4技术指标

技术指标特性指标：允许输入电压范围、输出电压调节范围和输出电流等质量指标：衡量输出电压的稳定程度，包括稳压系数Sr、输出电阻ro、温度系数ST和纹波电压等稳压系数

输出电阻

温度系数

纹波电压：输出电压中的交流分量，通常以二次谐波(100HZ)的有效值来衡量，一般为mV数量级第十七页，共二十九页，2022年，8月28日11.4集成稳压器三端集成稳压器CW78系列输出正电压CW79系列输出负电压固定输出可调输出CW317输出正电压CW337输出负电压固定输出分5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等七档。7805表示输出电压值为+5V，7912表示输出电压值为-12V。最大输出电流分3A、1.5A、0.5A、0.1A四档。78T××：3A，78××：1.5A，78M××：0.5A，78L××：0.1A

78、79系列的最高输入电压为35V，最小输入输出压差为2.5V稳压器输入电压>额定输出电压+最小输入输出压差第十八页，共二十九页，2022年，8月28日1端:输入端2端:公共端3端:输出端W7800系列稳压器外形及典型接线图123+_W7805UI+_Uo132CI0.1~1FCo1µF+10V+5V注意：输入与输出端之间的电压不得低于2.5V！基本应用接法第十九页，共二十九页，2022年，8月28日1端:公共端2端:输入端3端:输出端W7900系列稳压器外形及典型接线图123–+W7905UI–+Uo231CI0.1~1FCo1µF-10V-5V第二十页，共二十九页，2022年，8月28日扩展输出电压：UO=U23+UZ方法一：+_W78XXUI+_Uo132+-UZ第二十一页，共二十九页，2022年，8月28日扩展输出电压：方法二：运放“虚短”U2=U-=U+

第二十二页，共二十九页，2022年，8月28日扩大输出电流的电路第二十三页，共二十九页，2022年，8月28日CW317应用电路基准电压U21=1.25V，调整端电流Iadj很小第二十四页，共二十九页，2022年，8月28日11.5开关型稳压电路由分立元件组成的串联型直流稳压电路以及集成稳压器，其调整管工作在线性放大区，故也称为线性稳压电源。线性稳压电源的优点是：结构简单，调整方便，输出电压脉动小。缺点是效率低，一般只有30%~50%，而且常需加装体积较大的散热片。造成效率低的原因在于调整管工作在线性放大区，调整管上始终存在一定的电流与电压，不断地消耗能量。如果我们通过控制脉冲信号让调整管工作在饱和区和截止区，适当调节矩形脉冲的占空比，即调节调整管开(饱和导通)和关(截止)的时间，那么利用储能元件，也能使电路的输出电压稳定在一定的范围内，这种电路就称为开关型稳压电路。由于调整管饱和导通时的管压降UCES和截止时的穿透电流ICEO都很小，调整管的管耗很小，因此电源效率可提高到80%~90%。由于调整管功耗低，散热片可随之减小，而且许多开关型稳压电路还可省去50HZ工频变压器。另外，开关频率通常为几十千赫，所以滤波电感和电容的容量可大大减小，与同样功率的线性稳压电源相比，体积和重量都要小很多。第二十五页，共二十九页，2022年，8月28日降压型开关稳压电路的工作原理当控制脉冲为高电平（Ton期间）时，调整管T饱和导通，其发射极电压uE等于UI-UCES，此时二极管D截止，电感电流iL随时间线性增大，它一方面向负载供电，一方面对电容C充电，此时电感L处于储能状态。第二十六页，共二十九页，2022年，8月28日当控制脉冲为低电平（Toff期间）时，调整管T截止。由于电感电流不能突变，故在L两端产生一个极性为左负右正的感应电动势，使二极管D导通，此时调整管的发射极电压uE等于-UD（UD为二极管的正向压降），电感L将原先储存的能量通过二极管D向负载释放，使得负载中继续有电流流过（续流二极管由此得名），同时仍给电容充电，iL开始下降，当电流下降到输出电压小于电容电压时，电容开始给负载放电，使负载电压维持在一定的数值之上。由于开关频率很高，电感L和电容C不断地储存能量和释放能量，在负载上就得到比较平滑的直流电压第二十七页，共二十九页，2022年，8月28日忽略电感L上直流