模电第十章zhiliudianyuan课件

课程回顾,一、最大不失真输出功率和效率,其中，最大不失真输出电压的有效值,最大输出功率,直流电源提供的功率,效率,二. 晶体管的极限参数,（1）最大管压降,（2) 集电极最大电流,（3) 集电极最大功耗,第十章 直流电源,§10.1 直流电源的组成,§10.2 单相整流电路,§10.4 稳压管稳压电路,§10.5 串联型稳压电路,§10.3 滤波电路,§10.1 直流电源的组成及各部分的作用,改变电压值通常为降压,交流变脉动的直流,减小脉动,1) 负载变化输出电压基本不变； 2) 电网电压变化输出电压基本不变。,直流电源是能量转换电路，将220V、50Hz的交流电转换为直流电。,半波整流,全波整流,在分析电源电路时要特别考虑的两个问题：允许电网电压波动±10，且负载有一定的变化范围。,§10.2 单相整流电路,一、对整流电路要研究的问题,二、单相半波整流电路,三、单相桥式整流电路,一、对整流电路要研究的问题,1. 电路的工作原理：即二极管工作状态、电路波形的分析 2. 输出电压和输出电流平均值：即输出脉动直流电压和电流平均值的求解方法 3. 整流二极管的选择：即二极管承受的最大整流平均电流和最高反向工作电压的分析,为分析问题简单起见，设二极管为理想二极管，变压器内阻为0。,理想二极管的正向导通电压为0，即正向电阻为0；反向电流为0，即反向电阻为无穷大。,二、单相半波整流电路,1. 工作原理,u2的正半周，D导通， ADRLB，uO= u2 。,u2的负半周，D截止，承受反向电压，为u2； uO=0。,2. UO（AV）和 IL（AV）的估算 已知变压器副边电压有效值为U2,考虑到电网电压波动范围为±10，二极管的极限参数应满足：,（3）二极管的选择,例 10.2.1,解：,（1),（2),（3) 若不小心将输出端短路，将有可能现将二极管烧成短路。若不及时断电，将会造成变压器永久性损坏。,三、单相桥式整流电路,u2的正半周 AD1RLD3B，uO= u2,u2的负半周 B D2RLD4 A，uO= -u2,1. 工作原理,2. 输出电压和电流平均值的估算,3. 二极管的选择,考虑到电网电压波动范围为±10，二极管的极限参数应满足：,与半波整流电路对二极管的要求相同,例 10.2.2,解：,（1）,（2）,（3）若D1开路，则电路仅能实现半波整流，因而输出电压平均值仅为原来全波整流的一半。 若D1短路，则在u2的负半周将变压器副边电压全部加在D2上，D2因电流过大而烧坏，且若D2烧成短路，则有可能烧坏变压器。,§10.3 滤波电路,作用：将脉动的直流电压变为平滑的直流电压,一、电容滤波电路,1. 工作原理,按指数规律下降,滤波后，输出电压平均值增大，脉动变小。,C 越大， RL越大，越大，放电越慢，曲线越平滑，脉动越小。,考虑整流电路的内阻,1. 基本原理,2. 电容的选择及UO（AV）的估算,整流桥的简化画法,集成的桥式整流电路称为整流堆。,例 10.3.1,解：,根据UO(AV)1.2U2可知，C的取值满足RLC=(3-5)T/2的条件。,电容的容量,电容的耐压值：,课程回顾,1、单相半波整流电路,2、单相桥式整流电路,(1) 输出电压和电流平均值,(2). 二极管的选择,3、电容滤波电路,§10.4 稳压管稳压电路,一、稳压电路的性能指标,二、稳压管稳压电路,一、稳压电路的性能指标,1. 输出电压 2. 输出电流 3. 稳压系数 表明电网电压波动时电路的稳压性能。 在负载不变时，输出电压相对变化量与输入电压变化量之比。,4. 输出电阻 表明负载电流变化时电路的稳压性能。 在电网电压不变时，负载变化引起的输出电压的变化量与输出电流的变化量之比。,5. 纹波电压 测试出输出电压的交流分量。,二、稳压管稳压电路,稳压条件：,1. 稳压管的伏安特性,2. 稳压管稳压电路的工作原理,(1) 电网电压变化时，即UI变。但负载不变。,注意：分析 稳压管稳压电路时，反馈量不表示实际量，而只表示输出的某一量单独作用的结果。,（2）负载电阻变化。但电网电压不变，即UI不变。,3. 稳压管稳压电路的主要指标,（1）输出电压 UOUZ （2）输出电流 IZmax IZmin （3）稳压系数,（4）输出电阻,简单易行，稳压性能好。适用于输出电压固定、输出电流变化范围较小的场合。,4. 特点,稳压电路的微变等效电路,5. 稳压管稳压电路的设计,（1）UI的选择 UI（23）UO （2）稳压管的选择 UZUO IZmaxIZmin ILmax ILmin （3）限流电阻的选择 保证稳压管既稳压又不损坏。,注：IZmin即手册中的IZ；IZmax即手册中的IZM。,电网电压最低且负载电流最大时，稳压管的电流最小。,电网电压最高且负载电流最小时，稳压管的电流最大。,注：IZmin即手册中的IZ； IZmax即手册中的IZM。,例题10.4,1 已知UI=15V,负载电流为10-20mA,稳压管的稳定电UZ=6V,最小稳定电流IZmin=5mA,最大稳定电流IZmax=40mA, rZ=15.(1) R的取值范围; (2)若R=250,则稳压系数和输出电阻各为多少？,解：,（1） R的取值范围,（2）稳压系数和输出电阻,（3）在允许范围内，R的取值应当偏大些。Sr愈小， Ro愈接近rz.,例题10.4,2 已知UI=12V,电网电压波动10%，稳压管的稳定电UZ=5V,最小稳定电流IZmin=5mA,最大稳定电流IZmax=30mA,负载电阻RL为250-350.(1) R的取值范围; (2)若限流电阻短路,则将产生什么现象？,解：,再求R的取值范围,（1）首先求出负载电流的变化范围,（2）若限流电阻短路，则 UI全部加在稳压管上，使 之因电流过大而烧坏。,§10.5 串联型稳压电路,一、基本调整管稳压电路,二、具有放大环节的串联型稳压电路,三、集成稳压器（三端稳压器）,为了使稳压管稳压电路输出大电流，需要加晶体管放大。,稳压原理：电路引入电压负反馈，稳定输出电压。,一、基本调整管稳压电路,不管什么原因引起UO变化，都将通过UCE的调节使UO稳定，故称晶体管为调整管。,若要提高电路的稳压性能，则应加深电路的负反馈，即提高放大电路的放大倍数。,稳压原理： 当电网电压波动引起UI增大，或负载电阻RL增大时，,UZ不变，即UB不变。,若同相比例运算电路的输入电压为稳定电压，且比例可调，则其输出电压就可调节；,同时，为了扩大输出电流，集成运放输出端加晶体管，并保持射级输出形式。,同相比例 运算电路,二、具有放大环节的串联型稳压电路,1. 稳压原理：若由于某种原因使UO增大,2. 输出电压的调节范围,则 UO UN UB UO,1. 具有放大环节的串联型稳压电路,课程回顾,2. 输出电压的调节范围,3. 串联型稳压电路的基本组成及其作用,调整管,取样电阻,调整管：是电路的核心，UCE随UI和负载产生变化以稳定UO。,比较放大,基准电压,基准电压：是UO的参考电压。,取样电阻： 对UO 的取样，与基准电压共同决定UO 。,比较放大：将UO 的取样电压与基准电压比较后放大，决定电路的稳压性能。,课程回顾,4. 串联型稳压电源中调整管的选择,IEmaxIR1ILmax ILmax ICM UCEmaxUImax UOmin U(BR)CEO PTmax IEmax UCEmax PCM,根据极限参数ICM、 U(BR)CEO、PCM 选择调整管！,应考虑电网电压的波动和负载电流的变化！,例题10.5.1 已知输入电压UI的范围为10%，调整管的饱和电压降UCES=2V,输出电压的调节范围为5-20V, R1=R3= 200.求（1）UZ 和R2;（2）为使调整管正常工作， UI值至少应取多少？,解：,（1）,（2）防止管子工作于饱和区。为使调整管正常工作，是指在输入电压波动和输出电压改变时，调整管始终工作在放大状态。,例题10.5.2 已知集成运放输出电流IO最大值为2mA, 调整管的电流放大倍数为30。求（1）最大负载电流ILmax 约为多少？（2）若要稳压电路的输出电流为1A，则应采取什么办法？,（2） 可用复合管作调整管,解：,（1）最大负载电流,10.5.4、集成稳压器（三端稳压器）,输出电压：5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V 输出电流：1.5A（W7800）、0.5A （W78M00）、0.1A（W78L00）,一. 三端稳压器的外形和方框图,二、W7800的应用,消除高频噪声,一旦输入端断开，可使Co不通过稳压器放电,抵销长线电感效应，消除自激振荡,将输入端接整流滤波电路的输出，将输出端接负载电阻，构成基本稳压电路。,1. 基本应用电路,2. 输出电流扩展电路,为使负载电流大于三端稳压器的输出电流，可采用射极输出器进行电流放大。,很小,三端稳压器的输出电压,若UBE= UD，则,二极管的作用：消除UBE对UO的影响。,3. 输出电压扩展电路,IW为几mA，UO与三端稳压器参数有关。,隔离作用,基准电压,改进电路：,三. 基准电压源三端稳压器 W117,输出电压UREF1.25V， 输出电流约1.5A。,1. 基准电压源电路,2. 典型应用电路,可调式，W117流入地的电流忽略不计。,减小纹波电压,进一步改进后的电路。,