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第十章第十章 直流直流稳压电稳压电源源.2 串串联联式式稳压电稳压电路路.3 集成串集成串联联式式稳压电稳压电路路.4 集成开关式集成开关式稳压电稳压电路路.1 小功率整流小功率整流滤滤波波电电路路1.整整 流流 电电 路路o电电源源变压变压器器:将交流将交流电电网网电压电压v1变为变为合适的交流合适的交流电压电压v2 2。o整流整流电电路路:将交流将交流电压电压v2 2变为变为脉脉动动的直流的直流电压电压v3 3。o滤滤波波电电路路:将脉将脉动动直流直流电压电压v3 3转变为平滑的直流平滑的直流电压v4 4。o稳压电路路:清除清除电电网波网波动动及及负载变负载变化的影响化的影响,保持保持输输出出电压电压vo o的的稳稳定。定。直流直流稳压电稳压电源的源的组组成和功能成和功能滤滤 波波 电电 路路稳稳 压压 电电 路路整整 流流 电电 路路滤滤 波波 电电 路路稳稳 压压 电电 路路v1v2v3v4vo2.10.1 小功率小功率整流整流滤滤波波电电路路一一.半波整流半波整流电电路路二极管二极管导通，通，vL=v2二极管截止二极管截止,vL=0+iov2 0 时:v20时:单单相整流相整流电电路路+12L+vR-L1v2v220VD工作波形工作波形工作原理工作原理 tv2vLvD 2 3 4 0tt3.IL=VL/RL=0.45 V2/RL vL 2 0 t（2）输输出出电电流平均流平均值值IL：IL（1）输输出出电压电压平均平均值值VL：+12L+vR-L1v2v220VD主要参数主要参数一一.半波整流半波整流电电路路4.+12L+vR-L1v2v220VD（3）流）流过过二极管的平均二极管的平均电电流：流：vD 2 0 tVRMID =ILVRM=22V（4）二极管承受的最高反向）二极管承受的最高反向电压电压：IL 一一.半波整流半波整流电电路路5.1.1.桥桥式整流式整流电电路路电电路：路：由四个二极管由四个二极管组组成成桥桥路路v2正半周正半周时:D1、D3导导通通，D2、D4截止截止工作原理：工作原理：v2+41231v2v220V+-RLLvD21DD3D4二二.全波整流全波整流电电路路6.v2负半周半周时：D2、D4 导导通通，D1、D3截止截止v2+41231v2v220V+-RLLvD21DD3D4二二.全波整流全波整流电电路路动动画演示画演示7.输输出出电压电压平均平均值值：VL=0.9V2输输出出电电流平均流平均值值:IL=VL/RL=0.9 V2/RL 流流过过二极管的平均二极管的平均电电流：流：ID=IL/2v2二极管承受的最大反向二极管承受的最大反向电压电压：VRM=22V+41232+43DvvDDL21LDR-主要参数主要参数工作波形工作波形8.二二.全波整流全波整流电电路路其中：其中：，为谐为谐波波电压总电压总有效有效值值9.V22012122vvDD221+vLLR二二.全波整流全波整流电电路路2.2.带变压带变压器抽器抽头头的全波整流的全波整流电电路路二极管承受的最高反向二极管承受的最高反向电压电压：v2vLvD1 2 3 4 0vD2ttt10.三、三相整流三、三相整流电电路路11.集成硅整流集成硅整流桥桥：v2vL+v2vL+12.几种几种滤滤波波电电路路10.1.2 滤滤波波电电路路（a）电电容容滤滤波波电电路路（b）电电感感电电容容滤滤波波电电路（倒路（倒L型）型）（c）型型滤滤波波电电路路13.1.1.电电容容滤滤波波+412321R220V+Lv-vL2vD4D3DD1C10.1.2 滤滤波波电电路路电电路：路：14.v2tiDtv2 vC时时：二极管二极管导导通，通，C充充电电v2 vC时时：二极管截止，二极管截止，C放放电电。二极管中二极管中的的电电流流vc=vL+412321R220V+Lv-vL2vD4D3DD1Cvc工作原理及波形：工作原理及波形：1.1.电电容容滤滤波波15.空空载载（RL=）时时：v2tvLtvc=vLv2 vC时时：二极管二极管导导通，通，C充充电电v2 vC时时：二极管截止，二极管截止，C放放电电。由于由于RL=，无放，无放电电回回路，所以路，所以vC保持。保持。+41232v2DCL31DD-220VD+14vvvc16.近似估算近似估算:VL=1.1-1.2V2(b)(b)流流过过二极管瞬二极管瞬时电时电流很大流很大整流管整流管导电时间导电时间越短越短 iD的峰的峰值电值电流越大流越大电电容容滤滤波波电电路的特点：路的特点：(a)VL与与RLC的的 关系：关系：RLC 愈大愈大 C放放电电愈慢愈慢 VL(平均平均值值)愈大愈大RLC 较较大大一般取：一般取：(T:电电源源电压电压的周期的周期)v2tiDtvc=vL动画演示17.A.二极管的二极管的导电导电角角 ，流流过过二二极极管管的的瞬瞬时时电电流流很大。很大。B.负载负载直流平均直流平均电压电压 VL 升高升高 d=RLC 越大，越大，VL 越高越高C.直直流流电电压压 VL 随随负负载载电电流流增加而减少增加而减少VL=(1.1 1.2)V2电电容容滤滤波波电电路的特点：路的特点：18.VL 随随负载电负载电流流的的变变化化 电电容容滤滤波波简单简单，输输出出电电压压平均平均值值高，适用于高，适用于负载电负载电流流较较小且小且变变化化较较小的小的场场合。合。电电容容滤滤波波电电路的特点：路的特点：19.10.1.2 滤滤波波电电路路例例题题：单项桥单项桥式整流，式整流，电电容容滤滤波波电电路如路如图图所示，已所示，已知知电电网交流网交流电压频电压频率率50HZ，要求，要求输输出直流出直流电压为电压为30伏，伏，负载电负载电阻阻RL=120，试选择整流二极管和整流二极管和滤波波电容。容。+41232v2DCL31DD-220VD+14vvvc20.2.电电感感滤滤波波电电路路电电路路结结构构:在在桥桥式整流式整流电电路与路与负载间负载间串入一串入一电电感感L L。输输出出电压电压平均平均值值:VL=0.9V2对谐对谐波分量波分量:f 越高，越高，XL 越大越大,电压电压大部分降在大部分降在电电感上。感上。因此，因此，在在输输出端得到比出端得到比较较平滑的直流平滑的直流电压电压。对对直流分量直流分量:XL=0 相当于短路相当于短路,电压电压大部分降在大部分降在RL上上+4123LD+DLv4-R220V32DD1v21vL21.3.其它其它滤滤波波电电路路LC滤滤波波电电路路RC型型滤滤波波电电路路+vo+-LCv-i+v+v-iC-oRC1222.10.2 串串联联反反馈馈式式稳压电稳压电路路10.2.1 稳压电稳压电源源质质量指量指标标10.2.2 串串联联反反馈馈式式稳压电稳压电路工作原理路工作原理10.2.3 三端集成三端集成稳压稳压器器10.2.4 三端集成三端集成稳压稳压器的器的应应用用23.10.2.1 串串联联式式稳压电稳压电路路质质量指量指标标稳压电稳压电路的作用路的作用:交流交流电压电压脉脉动动直流直流电压电压整流整流滤滤波波有波有波纹纹的的直流直流电压电压稳压稳压直流直流电压电压24.10.2.1 稳压电稳压电路的主要性能指路的主要性能指标标常用以下参数来常用以下参数来说说明明稳压电稳压电源的源的质质量：量：1、稳压稳压系数系数2、输输出出电电阻阻3、温度系数、温度系数输输出出电压电压：输输出出电压变电压变化量化量25.1.1.串串联稳压电联稳压电路原理：路原理：10.2.2 串串联联反反馈馈式式稳压电稳压电路路调调整元件整元件调调整元件整元件调调整元件串整元件串联联在在电电路中路中26.由由四四部部分分组组成成：基基准准电电压压、调调整整环环节节、取取样样电电路路、放放大大比比较环节较环节。2.2.串串联联型型稳压电稳压电源的构成源的构成VCC_CIRCLEVCC_CIRCLEVCC_CIRCLEVCC_CIRCLE312.7V1kR12R3RRP4RT2T3DZ1T+-+-1k24330220VB1VB2B3VZVOVIV动画演示27.3.3.工作原理工作原理VCC_CIRCLEVCC_CIRCLEVCC_CIRCLEVCC_CIRCLE312.7V1kR12R3RRP4RT2T3DZ1T+-+-1k24330220VB1VB2B3VZVOVIV（1 1）输输入入电压变电压变化化时时 ViVB3VoVoVB1VB2VCE128.VCC_CIRCLEVCC_CIRCLEVCC_CIRCLEVCC_CIRCLE312.7V1kR12R3RRP4RT2T3DZ1T+-+-1k24330220VB1VB2B3VZVOVIV3.3.工作原理工作原理（2 2）负载电负载电流流变变化化时时ILVB2VB1VoVCEVoVB329.4.4.输输出出电压电压的的计计算算VCC_CIRCLEVCC_CIRCLEVCC_CIRCLEVCC_CIRCLE312.7V1kR12R3RRP4RT2T3DZ1T+-+-1k24330220VB1VB2B3VZVOVIV30.输输出出电压电压的的调节调节范范围围的的计计算算因因为为：所以：所以：VCC_CIRCLEVCC_CIRCLEVCC_CIRCLEVCC_CIRCLE312.7V1kR12R3RRP4RT2T3DZ1T+-+-1k24330220VB1VB2B3VZVOVIV31.将参数代入，可将参数代入，可求出求出输输出出电压电压的的调节调节范范围围。VCC_CIRCLEVCC_CIRCLEVCC_CIRCLEVCC_CIRCLE312.7V1kR12R3RRP4RT2T3DZ1T+-+-1k24330220VB1VB2B3VZVOVIV32.在射极在射极输输出器前加一出器前加一带带有有负负反反馈馈的放大器。的放大器。调节调节反反馈馈系数即可系数即可调节调节放大倍数。放大倍数。VO=AVFVZ-0.7 (v)+DzT+A+V-ioV-+VfVzR1R2LRR5.5.其它其它电电路形式路形式同相比例放大器同相比例放大器动画运放串联反馈稳压.avi演示33.输输出出电压电压的的计计算算用用负负反反馈馈的理的理论计论计算：算：+o1+DzVR2REF+VVo-f-T-R+L1Ri+AVVR5.5.其它其它电电路形式路形式34.9.3 集成串集成串联联式式稳压电稳压电路路一一.带带隙基准隙基准电压电压源源电电阻阻R R2 2上的上的压压降：降：所以，所以，输输出的基准出的基准压压：当当 时时温度系数温度系数为为0 0。特点：温度特性好。特点：温度特性好。-+-2R3RT3T2T1ivREFV1RI1I2I35.二二.三端固定式集成三端固定式集成稳压稳压器器 调调整管整管过压过压保保护护过热过热保保护护启启动电动电路路取取样样电电路路基准基准电压电压源源过过流保流保护护放大比放大比较环节较环节36.电电路路组组成及工作原理：成及工作原理：1.启启动电动电路路 由由R 4、D Z1、T 12、T 13、R 5、R 6、R 7和和R 18组组成。上成。上电电后，后，R 4、D Z1先先导导通，通，使得使得T12和和T13导导通，随后通，随后T8和和T9也也导导通，整个通，整个电电路路进进入正常工作状入正常工作状态态。这时这时R 1上上压压降增加，使降增加，使T13截止状截止状态态，切断了，切断了输输入回路与基准源之入回路与基准源之间间的的联联系。系。2.基准基准电压电压源源由由T1T7管和管和电电阻阻R1R3组组成的成的带带隙基准隙基准电压电压源。源。根据前面根据前面对带对带隙基准隙基准电压电压源的分析可知源的分析可知：T7管的集管的集电电极极电电位：位：因此，有：因此，有：整理可得：整理可得：37.3.放大比放大比较环节较环节：由由T3和和T4管管组组成的复合管构成，成的复合管构成，电电流源流源T9作它的有源作它的有源负载负载。T3和和T4管既是基准管既是基准电压电电压电路的一部分，又是比路的一部分，又是比较较放大器的放大管。取放大器的放大管。取样电压样电压UF叠加在基准叠加在基准电压电压上。上。输输出出电压电压：4.调调整整环节环节：由由T16和和T17组组成的复合管，是整个成的复合管，是整个电电路的路的调调整管。其集整管。其集电电极接整流极接整流滤滤波波电电路的路的输输出，其出，其发发射极通射极通过过R 11接接负载电负载电阻阻R L，可以，可以输输出出较较大的大的电电流。流。5.保保护电护电路：路：过过流保流保护电护电路由路由R11和和T15组组成。成。调调整管安全区保整管安全区保护电护电路由路由R13，DZ2和和T15组组成。成。过热过热保保护电护电路由路由DZ1、R7和和T14组组成。当芯片内部的温度超成。当芯片内部的温度超过过允允许许的最大的最大值时值时，R7的的压压降也增大，而降也增大，而U BE14却减小，使得却减小，使得T14管管导导通。其集通。其集电电极极电电流流IC14使得使得T16管管的基极的基极电电流分流，从而限制了流分流，从而限制了T16和和T17管的管的电电流，芯片功耗也会随之降低，起到流，芯片功耗也会随之降低，起到过过热热保保护护的作用。的作用。38.常用的集成三端常用的集成三端稳压稳压器的外形及器的外形及类类型型1端端:输输入端入端2端端:公共端公共端3端端:输输出端出端39.1.基本使用方法基本使用方法+20V+15V注意：注意：输输入入电压电压Vi一般一般应应比比输输出出电压电压端端Vo高高3V以上。以上。二二.三端固定式集成三端固定式集成稳压稳压器的使用器的使用 C1、C2的作用：的作用：防止自激振防止自激振荡荡，减小高，减小高频频噪声、改善噪声、改善负载负载的的瞬瞬态态响响应应。+VOW781522C311CVi40.2.输输出正出正负电压负电压+C21CW7812W79121CC2+-+-iVVO1O2V+13241.3.输输出出电压电压可可调调由：由：可得：可得：uuW78122R2C1COVVi-+1R13242.4.4.扩扩大大输输出出电电流流 T 1是是扩扩大大输输出出电电流的大功率流的大功率BJT，T 2管是管是T1的保的保护护管。管。当当输输出出电电流流较较小，小，R 2上的上的压压降也降也较较小，小，T1、T2管都不管都不导导通。通。IO=I 当当输输出出电电流大于三端流大于三端稳压稳压器的器的输输出出电电流流时时，使，使R 2上的上的压压降降变变大，大，T 1导导通。通。I O=I+IC1 uuW7815VOR12RiV1TT2C1C2C1IIOI43.1.三端可三端可调调式式稳压稳压器器W117的内部的内部结结构：构：三三.三端可三端可调调式集成式集成稳压稳压器器 电电阻阻R 1和和R 2为为外接外接电电阻，忽略基准源阻，忽略基准源电电流，流，则则有：有：44.电电容容C 1：防止自激。：防止自激。电电容容C 2：减小：减小电电阻阻R 2上的上的电压电压波波动动。D1、D2：保：保护护二极管。二极管。三三.W117的基本的基本应应用用电电路路 +W1172R1R1C2CoViVD11D45.串串联联式式稳压电稳压电路的路的优优点点：结结构构简单简单，稳压稳压性能好，性能好，技技术术成熟，成熟，应应用广泛。用广泛。缺点：缺点：它的它的调调整管工作在整管工作在线线性放大状性放大状态态，功耗大，功耗大，输输出效率低，只有出效率低，只有2040；输输出出电压总电压总是小于是小于输输入入电压电压，两者极性也只能是相同的。，两者极性也只能是相同的。9.4 集成开关式集成开关式稳压电稳压电路路 为为了提高效率，了提高效率，让调让调整管工作在开关（整管工作在开关（饱饱和、截止）状和、截止）状态态开关式开关式稳压电稳压电路路 46.T开关管；开关管；LC滤滤波波环节环节；D续续流二极管，流二极管，R1、R 2取取样电样电阻；阻；误误差放大器、差放大器、电压电压比比较较器、三角波器、三角波发发生器和基准生器和基准电电源源组组成成开关管的脉开关管的脉宽调宽调制控制制控制环节环节。1.脉脉宽调宽调制式开关制式开关稳压电稳压电路路结结构构 47.当当vS为为高高电电平平时时，T饱饱和。和。vEV I。电电感感L储储存能量。二存能量。二极管极管D反向截止。反向截止。2.工作原理工作原理vA vT vStvEVIttiLtvovSuAvT-VDILVot1t2t3T1T2 当当vS为为低低电电平平时时，T截止。截止。iE0。L产产生反生反电势电势，并通，并通过过RL、D构成的回路构成的回路释释放能量。由于反放能量。由于反电势电势的存在，的存在，D处处于于导导通状通状态态。vE0。48.BJT的工作周期的工作周期T为为：占空比占空比为为：则输则输出出电压电压的平均的平均值为值为：即：即：稳压稳压原理：原理：VoqVoVAVFEWB演示演示开关式开关式稳压电稳压电源源49.1整流整流电电路（利用二极管的路（利用二极管的单单向向导电导电性）性）半波整流：半波整流：VL=0.45V2 全波整流：全波整流：VL=0.9V2 桥桥式整流：式整流：VL=0.9V22滤滤波波电电路路 电电容容滤滤波（波（桥桥式整流）：式整流）：VL=1.2V2 电电感感滤滤波：波：VL=0.9V23稳压电稳压电路路 稳压稳压管管稳压电稳压电路：路：VO=VZ 串串联联式式稳压电稳压电路：路：（1）电电路路结结构及工作原理（四个构及工作原理（四个组组成部分、成部分、稳压过稳压过程）程）（2）输输出出电压调节电压调节范范围围4集成集成稳压稳压器器 三端固定式集成三端固定式集成稳压稳压器（器（W7800、W7900）及其使用）及其使用 三端可三端可调调式集成式集成稳压稳压器器5 开关式开关式稳压稳压器器本章小本章小结结50.