东南大学功放电路和直流电源(第29讲)2014

1、1 第八章 功率电路 8.1 功率放大电路 8.1.3 集成功率放大器 8.1.4 变压器耦合式功放电路 8.2 线性直流稳压电路 8.2.1 直流稳压电源的组成和功能 8.2.2 单相整流电路 8.2.3 滤波电路 8.2.4 倍压整流电路的工作原理 8.2.5 稳压电路 8.2.6 集成稳压电源 2 特点：工作可靠、使用方便。只需在器件外部适 当连线，即可向负载提供一定的功率。 集成功放LM384： 生产厂家：美国半导体器件公司 电路形式：OTL 输出功率：8负载上可得到5W功率 电源电压：最大为28V 8.1.3 集成功率放大器 3 集成功放 LM384管脚说明: 14 - 电源端（ Vcc） 3、4、5、7 - 接地端（ GND） 10、11、12 - 接地端（GND） 2、6 - 输入端 （一般2脚接地） 8 - 输出端 （经500 电容接负载） ) 1 2 3 4 5 6 78 9 10 11 12 13 14 1 - 接旁路电容（5 ） 9、13 - 空脚（NC） 4 集成功放 LM384 外部电路典型接法： 500 - + 0.1 2.7 8 14 6 2 1 5 Vc

2、c ui 8 调节音量 电源滤波电容 外接旁路电容 低通滤波,去除高频噪声 输入信号 输出耦合大电容 5 6 利用变压器的阻抗变换功能，可实现功放电路和负 载间的匹配，以弥补其它类型功放电路的不足。 一、特点 例：OCL电路中，若 RL=80 、需要输出功率 PO=50W。 根据公式 需电源电压： 90V的电压对电子电路显然不合适。 8.1.4 变压器耦合式功放电路 利用变压器阻抗变换关系（ RL= K2 RL），通过 改变变压器的匝数比K，使电路得到合适的负载， 便可解决以上问题。 7 （变阻抗） 变压器原、副边阻抗关系 从原边等效： 结论：变压器原边的等效负载，为副边所带负载 乘以变比的平方。 8 二、乙类变压器耦合式推挽功率放大器 1.原理电路 ui T2 T1 RL + - USC iL N2 N1 N1 放大器：由两个共射极放大器组成，两个三极管 的射极接在一起。 9 输入变压器：将输入信号分成两个大小相等的信号， 分别送两个放大器的基极，使 T1、T2 轮流导通。 输出变压器：将两个集电极输出信号合为一个信号， 耦合到副边输出给负载。 ui T2 T1 RL + - USC

3、 iL N2 N1 N1 10 ui T2 T1 RL +-U SC iL N2 N1 N1 2. 动、静态分析 静态分析： ui = 0 ，T1、T2 均截止，iL = 0 。 变压器线圈对于直流相当于短路。 11 ui T2 T1 RL +-U SC iL N2 N1 N1 动态分析： ui 0 时： T1导通、T2 截止，ic1 经变压器耦 合给负载，iL的方向由 ic1决定。 若ui 为正弦信号，则 iL近似为正弦波。 ui 0 时，二极管 导通。 iLu1 u2 a T b D RLuo 忽略二极管正 向压降： uo=u2 u1 u2 a T b D RLuo iL=0 u20 时 D1,D3导通 D2,D4截止 电流通路: A D1 RLD3B u20 时 D2,D4导通 D1,D3截止 电流通路: B D2 RLD4A 输出是脉动的直流电压！ u2 桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形 uD4,uD2 uD3,uD1 uo u2 D4 D2 D1 D3 RL uo A B 22 几种常见的硅整流桥外形： + A C -+- + - 23 四、整流电路的主要参数 1. 整

4、流输出电压平均值（Uo） 全波整流时，负载电压 Uo的平均值为: 负载上的(平均)电流: (一) 整流输出电压的平均值与脉动系数 整流输出电压的平均值Uo和输出电压的脉动系数S是 衡量整流电路性能的两个主要指标。 24 S定义：整流输出电压的基波峰值Uo1m与平 均值Uo之比。 2. 脉动系数 用傅氏级数对全波整流的输出 uo 分解后可得 : 25 平均电流(ID)与反向峰值电压(URM)是选择整流管的 主要依据。 例如： 在桥式整流电路中，每个二极管只有半周 导通。因此，流过每只整流二极管的平均电 流 ID 是负载平均电流的一半。 二极管截止时两端承受的最大反向电压： (二) 平均电流与反向峰值电压 26 滤波电路的结构特点: 电容与负载 RL 并联， 或电感与负载RL串联。 交流 电压 脉动 直流电压 整流滤波 直流 电压 原理：利用储能元件电容两端的电压(或通过电 感中的电流)不能突变的特性, 滤掉整流 电路输出电压中的交流成份，保留其直流 成份，达到平滑输出电压波形的目的。 8.2.3 滤波电路 27 一、电容滤波电路 以单向桥式整流电容滤波为例进行分析， 其电路如图所示。 (

5、一) 滤波原理 桥式整流电容滤波电路 a u1 u2 u1 b D4 D2 D1 D3 RL uo S C + 28 1. RL未接入时(忽略整流电路内阻) u2 t uo t 设t1时刻 接通电源 t1 整流电路为 电容充电 充电结束 没有电容 时的输出 波形 a u1 u2 u1 b D4 D2 D1 D3 RL uo S C + 29 2. RL接入（且RLC 较大）时 (忽略整流电路内阻 ) u2 t uo t 电容通过RL放电， 在整流电路电压小 于电容电压时，二 极管截止，整流电 路不为电容充电， uo会逐渐下降。 a u1 u2 u1 b D4 D2 D1 D3 RL uo S C + 30 u2 t uo t 只有整流电路输出 电压大于uo时，才 有充电电流iD 。因 此整流电路的输出 电流是脉冲波。 整流电路的 输出电流iD a u1 u2 u1 b D4 D2 D1 D3 RL uo S C + iD 可见，采用电容滤 波时，整流管的导 通角较小。 31 u2 t uo t 电容充电时，电容 电压滞后于u2。 整流电路的 输出电流 RLC越小，输出电 压越低。 3.

6、 RL接入（且RLC 较大）时 (考虑整流电路内阻) a u1 u2 u1 b D4 D2 D1 D3 RL uo S C + 32 33 一般取(T:电源电压的周期) 近似估算:Uo=(1.1-1.2)U2。 (2) 流过二极管瞬时电流很大。 RLC 越大 Uo越高 负载电流的平均值越大 ; 整流管导电时间越短 iD的峰值电流越大 故一般选管时，取 (二) 电容滤波电路的特点 (1) 输出电压 Uo与放电时间常数 RLC 有关。 RLC 愈大 电容器放电愈慢 Uo(平均值)愈大 34 输出波形随负载电阻 RL 或 C 的变化而改变, Uo 和 S 也随之改变。 如: RL 愈小( IL 越大), Uo下降多, S 增大。 结论：电容滤波电路适用于输出电压较高，负载电流 较小且负载变动不大的场合。 (3) 输出特性(外特性) uo 电容滤波 纯电阻负载 1.4U2 0.9U2 0 IL 35 二、电感滤波 电路结构: 在桥式整流电路与负载间串入一电感L 就构成了电感滤波电路。 电感滤波电路 u2u1 RL L uo 36 (一) 滤波原理 对直流分量: XL=0 相当于短路,电压大部分

7、降在RL上。 对谐波分量: f 越高，XL 越大,电压大部分降在XL上。 因此，在输出端得到比较平滑的直流电压。 Uo=0.9U2 当忽略电感线圈的直流电阻时，输出平均电压约为： u2u1 RL L uo 37 (二) 电感滤波的特点 整流管导电角较大，峰值电流很小，输出特 性比较平坦，适用于低电压大电流(RL较小)的场 合。缺点是电感铁芯笨重，体积大，易引起电磁 干扰。 u2u1 RL L uo 38 *三、其他形式的滤波电路 改善滤波特性的方法：采取多级滤波。如： L-C 型滤波电路：在电感滤波后面再接一电容。 RC 型滤波电路：在电容滤波后再接一级RC滤波 电路。 性能及应用场合分别与电容滤波和电感滤波相似。 LC 型滤波电路：在电容滤波后面再接L-C 型 滤波电路。 39 uo R u2u1 C1C2 uo1 RL (一) RC 型滤波电路 设uo1的直流分量为UO，交流分量的基波的幅值 为UO1m，则： uo的直流分量： 40 uo R u2u1 C1C2 uo1 RL uo的交流分量的基波的幅值： 41 通常选择滤波元件的参数使得： uo的脉动系数S与uo1的脉动系数S的关

8、系： 42 (二) L-C 型滤波电路 u2u1 L uo C RL uo1 设uo1的直流分量为UO，交流分量的基波的幅值 为UO1m，： 43 通常选择滤波元件的参数使得： uo的脉动系数S与uo1的脉动系数S的关系： 44 (三) LC 型滤波电路 u2u1 L uo C2 RL uo1 C1 显然， LC 型滤波电路输出电压的脉动系 数比只有LC滤波时更小，波形更加平滑；由于 在输入端接入了电容，因而较只有LC滤波时， 提高了输出电压。 请自行分析LC 型滤波电路的输出电压和脉动系 数等基本参数。 45 一、二倍压整流电路 u2的正半周时：D1 导通，D2截止，理 想情况下，电容C1 的电压充到： u2的负半周时：D2 导通，D1截止，理 想情况下，电容C2 的电压充到： 负载上的电压： + u1 u2 + D1 C2 C1 D2 uoRL *8.2.4 倍压整流电路的工作原理 46 + 二、多倍压整流电路 + u2的第一个正半周：u2、C1、D1构成回路，C1充 电到： u2的第一个负半周：u2、C2、D2 、C1构成回路，C2 充电到： C1 u1u2 D1 D2 D3 D4 D5 D6 C3C5 C2C4 C6 47 + + + + + + C1 u1u2 D1 D2 D3 D4 D5 D6 C3C5 C2C4 C6 u2的第二个正半周：u2、C1、C3 、D3 、C2构成回路 ， C1补充电荷，C3充电到： u2的第二个负半周： u2、C2、C4、D4、C3 、C1构成 回路， C2补充电荷， C4充电到： 把电容接在相应电容组的两端，即可获 得所需的多倍压直流输出。 48 P286： 1、题8.6 习题

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