华中科技大学《模拟电子技术基础》-CH11

111.1小功率整流滤波电路11.2串联反馈式稳压电路11直流稳压电源11.0引言11.3

开关式稳压电路211直流稳压电源主要内容·小功率整流滤波电路·串联反馈式稳压电路基本要求·掌握单相桥式整流电容滤波电路的工作原理及输入、输出电压的关系·了解串联反馈式稳压电路的稳压原理及输出电压的计算·掌握三端集成稳压器的简单应用学时数43问题的提出：如何获得电源？干电池、太阳能电池、锂电池、蓄电池、电源转换器（AC-DC电源）（直流稳压电源）本章重点：如何将市电变换成电子电路的供电电源！最廉价的电能一种提供稳定直流电的电源VCC\VEE是什么s引言4直流稳压电源分类：集成型开关稳压电源串联型并联型按与负载的关系：按稳压方式：变压器降压线性电源分立元件调整脉宽降压引言5引言已经学过一种稳压电路？用稳压管用于小电流场合输出电压由稳压管固定，不可调节受电网电压和负载变化的影响大DC-DC电源6直流稳压电源的作用

将交流电网电压转换为直流电压，为放大电路提供直流工作电源。组成引言U下面分别介绍各部分功能7各部分功能变压器：引言电网电压一般为220V，电路上的电压一般为3V~15V需要将电网电压降低到电路电压值附近同时变压器还要强弱电隔离作用强电弱电来自电网的电压太高，首先需要降压。8各部分功能整流：交流变脉动直流引言经过变压器降压后的电压还是交流电，需要变成直流电。9各部分功能滤波：引言低通滤波降低脉动电感阻碍电流变化（电流不能突变）电容阻碍电压变化（电压不能突变）经过整流后的电压虽然方向上属于直流电，但是含有较大的脉动，需要进一步的处理。10各部分功能稳压：引言经过电容和或电感滤波后的电压基本稳定，可以用于要求不高的场合使用，但是要求更高的场合需要进一步稳定输出电压。稳压环节主要解决电网电压波动，负载变化和环节稳定的影响，进一步消除纹波，提高电压的稳定性和带载能力1112电源变压器:将交流电网电压v1变为合适的交流电压v2。整流电路:将交流电压v2变为脉动的直流电压v3。滤波电路:将脉动直流电压v3转变为平滑的直流电压v4。稳压电路:清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压vo的稳定。11.1直流稳压电源的组成和功能整流电路滤波电路稳压电路整流电路滤波电路稳压电路u1u2u3u4uo13变压器：将正弦工频交流电源电压变换为符合用电设备所需要的正弦工频交流电压。整流电路：利用具有单向导电性能的整流元件，将正负交替变化的正弦交流电压变换成单方向的脉动直流电压。滤波电路：尽可能地将单向脉动直流电压中的脉动部分(交流分量)减小，使输出电压成为比较平滑的直流电压。稳压电路：采用某些措施，使输出的直流电压在电源发生波动或负载变化时保持稳定。

1411.1

小功率整流滤波电路11.1.1

单相桥式整流电路11.1.2

滤波电路15整流电路设计功能：利用具有单向导电性能的整流元件，将正负交替变化的正弦交流电压变换成单方向的脉动直流电压。类别：半波整流全波整流：见后16单相三相二极管可控硅桥式倍压整流半波全波本课主要介绍：单相半波整流，单相全波整流，单相桥式整流把交流电压转变为直流脉动的电压。整流电路分类：整流电路的任务：171.工作原理11.1.1

单相桥式整流电路利用二极管的单向导电性~~将正负交替的正弦波整成只有正向的脉动直流整流桥18+–v1v2TD3D2D1D4RLuov2正半周时电流通路D1

、D3导通，D2、D4截止.电流通路:a

D1

RLD3bab19+–v1v2TD3D2D1D4RLuoV2负半周时电流通路D2

、D4导通，D1、D3截止.电流通路:b

D2

RLD4

aab20记住接线：正端见阴极负端见阳极21正端见阴极负端见阳极22u2>0时D1,D4导通D2,D3截止电流通路:a

D1

RL

D4bu2<0时D2,D3导通D1,D4截止电流通路:b

D2

RL

D4a单相桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形u2D3D2D1D4RLuoab整流输出电压平均值：

Uo=0.9U2负载电流平均值:Io=Uo/RL=0.9U2/RL

二极管平均电流：ID=Io/2二极管最大反向电压：DRM22UU=u2uD2,uD3uD1,uD4uo23单相桥式整流电路的几种画法241.工作原理11.1.1

单相桥式整流电路连续工作时波形：简化画法（注意方向）251.工作原理10.1.1

单相桥式整流电路连续工作时波形：简化画法（注意方向）2611.1.1

单相桥式整流电路3.纹波系数2.参数获得：VL和IL4.平均整流电流5.最大反向电压27求是为了根据输出电压或电流确定变压器付边电压电流求是为了根据变压器付边电压确定整流二极管参数的选取电源设计参数确定：28

S定义：整流输出电压的基波峰值Uo1M与Uo平均值之比。S越小越好。2.脉动系数Ｓ用傅氏级数对全波整流的输出uo

分解后可得:uo

20t基波基波峰值输出电压平均值29整流电路将交流电变为脉动直流电但其中含有大量的直流和交流成分(称为纹波电压)。这样的直流电压作为电镀、蓄电池充电的电源还是允许的但作为大多数电子设备的电源，将会产生不良影响，甚至不能正常工作。在整流电路之后，需要加接滤波电路，尽量减小输出电压中交流分量，使之接近于理想的直流电压。302.单相全波整流电路u1u2aTbD1RLuoD2u2io+–+–原理：+–+–变压器副边中心抽头，感应出两个相等的电压u2当u2正半周时，D1导通，D2截止。当u2负半周时，D2导通，D1截止。31u1u2aTbD1RLuoD2u2io单相全波整流电压波形u2uouD1

t

2340uD2+–+–0~

：uD2=2u2+忽略二极管正向压降32输出电压平均值（Uo）,输出电流平均值（Io)：u1u2aTbD1RLuoD2u2iouo

20t()ò=pwp

01tduUoo=()òpwp

01tdsinwt22UIo=Uo/RL=0.9U2/RL

=p229.02UU=233二极管上的平均电流及承受的最高反向电压：u1u2aTbD1RLuoD2u2io二极管上的平均电流：oDII21=uD

20tDRM22UU=2二极管承受的最高反向电压：34几种滤波电路11.1.2

滤波电路1.电容滤波电路3.电感电容滤波电路（倒L形或Г形）2.

形滤波电路简单，滤波效果一般滤波效果较好，输出特性软滤波效果好，输出特性硬，但体积大，重。35几种滤波电路11.1.2

滤波电路1.电容滤波电路3.电感电容滤波电路（倒L形或Г形）2.

形滤波电路这是什么“源”滤波器？这是什么“通带”滤波器？电容选择原则：在体积容许的情况下，尽量选大3611.1.2

滤波电路1.电容滤波电路电容滤波原理：并联的电容在电源电压升高时，能把能量存储起来，阻碍电压的升高。并联的电容在电源电压降低时，能把存储的能量释放出来，阻碍电压的降低。使负载两端的电压平滑用于小功率电路也就是低频通过高频短路滤掉高频3711.1.2

滤波电路电容滤波的特点A.脉动成分减少，上图虚线（绿色部分）为不加电容时波形上图实线（绿+红部分）为加电容时波形显然波形比原来平滑38RL接入（且RLC较大）时(忽略整流电路内阻)u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCu2tuot无滤波电容时的波形加入滤波电容时的波形3911.1.2

滤波电路电容滤波的特点B.负载直流平均电压VL

升高

d=

RLC

越大，VL

越高上图实线包围的面积比虚线大输出特性当

d≥（35）时，VL=(1.11.2)V2电容的蓄能功能使输出电压平均值提高20~30%。4011.1.2

滤波电路电容滤波的特点C.直流电压VL

随负载电流增加而减少输出特性CRLVL常数∞1.4V2常数常数（1.1～1.2)V20常数0.9V2由于负载电流增加等于RL减少，顾τ减少，导致输出电压随而减少。4111.1.2

滤波电路电容滤波的特点D.二极管的导电角

<，流过二极管的瞬时电流很大。I2=(1.52)IL整流二极管中有很大的冲击电流要求选用容量更大的整流二极管电流短时间通过，既要向负载供电，又要向电容充电。4211.1.2

滤波电路输出特性适用于负载电压较高，负载变动不大的场合E.输出特性较软如果考虑电源内阻特性还会更软。432.RC

形滤波电路相当于电容滤波后加了一级低通滤波电路可以进一步降低纹波缺点：R上的压降降低输出电压外特性比电容滤波更软只适合小电流场合4411.1.2

滤波电路3.电感电容滤波电路（Г形）串联的电感在通过的电流增加时，能把能量存储起来，阻碍电流的增加。串联的电感在通过的电流减少时，能把存储的能量释放出来，阻碍电流的减少。使通过负载的电流平滑用于大功率电路电流很大时，电容可不加，避免特性变软阻止高频短路高频4511.1.2

滤波电路电感滤波电路没有冲击电流输出特性硬但体积重量较大整流管导电角较大易引起电磁干扰464711.2

串联反馈式稳压电路11.2.1

稳压电源的质量指标11.2.2串联反馈式稳压电路的工作原理11.2.3

三端集成稳压器11.2.4

三端集成稳压器的应用48稳压电源技术指标分类：11.2.1

稳压电源质量指标特性指标-输入电压、输出电压、输出电流和输出电压调节范围等质量指标-特性指标-稳压系数、电压调整率、电流调整率、输出电阻、温度系数以及纹波电压等等质量指标用来衡量输出直流电压的稳定度。输出电压即：输出电压变化量常用表达式：该式说明什么？三者对输出电压的影响。4911.2.1

稳压电源质量指标输入调整因数*电压调整率*稳压系数输出电阻温度系数的三个系数定义：反映输入电压对输出电压的影响输入电压变化对输出电压相对变化的影响输入电压相对变化对输出电压相对变化的影响负载电流变化对输出电压的影响温度变化对输出电压的影响50纹波抑制比：纹波电压：叠加在直流上交流分量的有效值表示叠加在直流上的微小波动输入输出纹波电压峰峰值之比一般稳压系数与纹波电压成正比511.结构11.2.2

串联反馈式稳压电路的工作原理VIVo由调整管、取样电路、基准电压和比较放大电路等部分组成。工作原理介绍：？521.结构11.2.2

串联反馈式稳压电路的工作原理主回路中起调整作用的ＢＪＴＴ管与负载是串联输入输出T调整管比较放大器基准电压反馈占据Re的位置5311.2.2

串联反馈式稳压电路的工作原理2.工作原理输入电压波动负载电流变化输出电压变化电压串联负反馈所以输出电压满足深度负反馈，根据虚短和虚断有(+)(+)(+)(+)非常重要的公式同相放大器5411.2.2

串联反馈式稳压电路的工作原理2.工作原理决定电压稳定的因素：电压反馈保证有调整时保证输出电压稳定。输入是基准电压、其稳定性决定输出电压稳定。分压电阻稳定保证保证输出电压稳定。同时取样输出变化。55调整管T的调整作用是依赖于：之间的偏差有偏差才能调整闭环有差调整系统反馈越深调整作用越强输出电压越稳定输出电阻越小稳压系数越小56稳压的原理：将各种导致输出电压变化的因素全部转移到调整管上保证输出电压是稳定的调整管实际上是一可调电阻。57调整管负责功率输出，注意极限参数选择非常重要的公式58带隙基准电压：微电流源提供：合理选择参数使：EG--硅的禁带宽度带隙基准电压源：MC1403，AD580正负温度系数平衡59

（1）设变压器二次电压的有效值V2＝20V，求VI＝？说明电路中T1、R1、DZ2的作用；（2）当VZ1＝6V，VBE＝0.7V，电位器RP箭头在中间位置，不接负载电阻RL时，试计算A、B、C、D、E点的电位和VCE3的值；（3）计算输出电压的调节范围；（4）当VO＝12V、RL＝150Ω，R2＝510Ω时，计算调整管T3的功耗PC3。例11.2.160比较：61（1）设变压器二次电压的有效值V2＝20V，求VI＝？说明电路中T1、R1、DZ2的作用；例解：VI＝（1.1～1.2）V2取VI＝1.2V2则VI＝1.2V2＝1.2×20V＝24VT1、R1和DZ2为启动电路因为刚上电时，T3管基极没有电压不能导通，后面电路不能工作。V2＝20V62（2）当VZ1＝6V，VBE＝0.7V，电位器RP箭头在中间位置，不接负载电阻RL时，试计算A、B、C、D、E点的电位和VCE3的值；例解：VA＝VI

＝24VVE＝VO＋2VBE＝12V＋1.4V＝13.4VVCE3＝VA－VO＝24V－12V＝12VVC＝VD＝VZ1＝6V＝12VVB＝VO＝R2R1VREF24V12V6V13.4V12V63（3）计算输出电压的调节范围。例解：R2R1VREFVO＝=

9V=

18V64（4）当VO＝12V、RL＝150Ω，R2＝510Ω时，计算调整管T3的功耗PC3。例解：所以IC3＝IL＋IR3＋IR2

＝105mAPC3＝VCE3×IC3

＝（VA-VO）×IC3

＝1.26W65透过现象看本质：大功率电路。稳压电源实际是一种有高稳定输入的电压负反馈稳定的必要条件是基准电源稳定的充分条件是反馈电路一种有十分稳定输入的功放电路。66需要掌握：1.各点电压计算2.电路组成结构3.电路工作原理6711.2.3

三端集成稳压器三端式稳压器只有三个引出端子具有应用时外接元件少、使用方便、性能稳定、价格低廉等优点三端式稳压器分类：固定输出三端稳压器它们的基本组成及工作原理都相同，均采用串联型稳压电路。可调输出三端稳压器稳压电源容易模块化6810.2.3

三端集成稳压器1.输出电压固定的三端集成稳压器（b）金属封装外形图（c）塑料封装外形图（d）方框图69三端固定输出集成稳压器的外形及管脚排列

（正电压78

、负电压

79

）7011.2.3

三端集成稳压器1.输出电压固定的三端集成稳压器（正电压78

、负电压79

）711.输出电压固定的三端集成稳压器（正电压78

、负电压79

）恒流源基准电压电路调整电路比较放大减流保护过热保护启动电路取样电路7273注意：输入电压是集成稳压器的最大输入电压输出电压加上最小压差是集成稳压器的最小输入电压741端:输入端2端:公共端3端:输出端W7800系列稳压器外形123类型：W7800系列——稳定正电压W7805输出+5VW7809输出+9VW7812输出+12VW7815输出+15V§11.2.3三端集成稳压器751端:公共端2端:输入端3端:输出端W7900系列稳压器外形123§11.2.3三端集成稳压器类型：W7900系列——稳定负电压W7905输出-5VW7909输出-9VW7912输出-12VW7915输出-15V7611.2.4

三端集成稳压器的应用1.固定式应用举例D保护二极管输入短路时，给C3一个放电回路防止C3放电造成调整管be结击穿。较高电压输入稳压输出10V≥VI

≥7V055V771端:输入端2端:公共端3端:输出端W7800系列稳压器外形及接线图123+_W7805UI+_Uo132CI0.1~1

FCo1µF+10V+5V注意：输入与输出端之间的电压不得低于3V！781端:公共端2端:输入端3端:输出端W7900系列稳压器外形及接线图123–+W7905UI–+Uo231CI0.1~1

FCo1µF-10V-5V79集成稳压电源应用电路u2u1C1300µFU1=220VU2=8VUC1=1.2U2=9.6VUo=5V+_CoW7805+_Uo1321µFRLCI1

F80设R1=Rp=R2=300ΩV××=12V时调节范围为：18V～36V注意VXX是7812（2，3）脚间的电压提高输出并可调电压电路把集成稳压管当做调整管！81