《模拟电子技术》备课笔记 - 直流稳压电源.doc

第十章 直流稳压电源第一节单相整流电路【教学目的】掌握半波、全波、单相桥式整流电路的工作原理； 【教学重点】单相桥式整流电路的工作原理；【教学难点】全波整流电路的工作原理；【教学方法及手段】多媒体辅助教学；【课外作业】10.5、10.6、10.7【学时分配】2 学时【自学内容】【教学内容】1.单相桥式整流电路；2.单相半波整流电路；3.单相全波整流电路1.1 单相整流电路l引言直流电源的方框图l单相桥式整流电路➢ 工作原理单相桥式整流电路波形图当正半周时二极管 D1、D3 导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周 当负半周时二极管 D2、D4 导通，在负载电阻上得到正弦波的负半周 在负载电阻上正负半周经过合成，得到的是同一个方向的单向脉动电压➢参数计算O L2 2 2 L O 2L L 输出电压是单相脉动电压用它的平均值与直流电压等效1 π 2 2输出平均电压为 V =V = ò 2V sin wtdwt = V =0.9Vπ π02 2V 0.9V流过负载的平均电流为 I = 2 = 2πR RL L流过二极管的平均电流为二极管所承受的最大反向电压I =DVRmaxI 2V 0.45V L = 2 = 2 2 πR RL L= 2V2最低次谐波的幅值与平均值的比值称为脉动系数 S。

2 4 4v = 2V ( - cos 2wt - cos 4wt +π 3π 15π)S =4 2V23π2 2V 22 = =0.67π 3➢ 单相桥式整流电路的负载特性曲线l单相半波整流电路(a)电路图 (b)波形图输出电压在一个工频周期内，只是正半周导电，在负载上得到的是半个正弦波负载上输出平均电 压为V =V =O L1 πò2π02V sin wtd( wt ) 22V =0.45V=2π流过负载和二极管的平均电流为 二极管所承受的最大反向电压2I =I =D LVRmax2V 0.45V2 = 2πR R= 2V2O L 2 2 2 o LRmax2 l单相全波整流电路(a)电路图 (b)波形图输出平均电压为1 πV =V = ò 2V sinπ02 2wtd(wt ) = V =0.9Vπ2 2V 0.9V流过负载的平均电流为 I =I = 2 = 2πR RL L二极管所承受的最大反向电压 V =2 2V单相全波整流电路的脉动系数 S 与单相桥式整流电路相同S =4 2V 2 2V 22 2 = =0.67 3π π 3单相桥式整流电路的变压器中只有交流电流流过，而半波和全波整流电路中均有直流分量流过。

所以单相桥式整流电路的变压器效率较高，在同样的功率容量条件下，体积可以小一些单相桥式整流 电路的总体性能优于单相半波和全波整流电路，故广泛应用于直流电源之中整流电路既有交流量，又有直流量，通常对:输入（交流）—用有效值或最大值；输出（交直流）—用平均值；整流管正向电流—用平均值；整流管反向电压—用最大值1.2 滤波电路l 电容滤波电路➢ 滤波原理若电路处于正半周，二极管 D1、D3 导通，变压器次端电压 v2 给电容器 C 充电此时 C 相当于并联 在 v2 上，所以输出波形同 v2 ，是正弦形 当 v2 到达 90°时，v2 开始下降先假设二极管关断，L 4 R C电容 C 就要以指数规律向负载ＲL 放电指数放电起始点的放电速率很大在刚过 90°时，正弦曲线下 降的速率很慢所以刚过 90°时二极管仍然导通在超过 90°后的某个点，正弦曲线下降的速率越来 越快，当刚超过指数曲线起始放电速率时，二极管关断所以，在 t1 到 t2 时刻，二极管导电，Ｃ充电， vC=vL 按正弦规律变化；t2 到 t3 时刻二极管关断，vC=vL 按指数曲线下降，放电时间常数为 R C➢电容滤波的计算另一种是在 RLC=(3~5)T/ 2 的条件下，近似认为 VL=VO=1.2V2。

或者，电容滤波要获得较好的效果，工程上也通常应满足wRLC≥6~10TV =V = 2V (1 - )L O 2L整流滤波电路中，输出直流电压 VL 随负载电流 IO 的变化关系曲线如图所示纯电阻和电容滤波电路的输出特性R = ¥LC =0 ,t = R Cd LV »1.2 VO2, V = 2V O 2V = 0.9 VO 2T(3～5)2l电感滤波电路利用储能元件电感器Ｌ的电流不能突变的性质，把电感Ｌ与整流电路的负载ＲL 相串联，也可以起到滤波的作用当 v2 正半周时，D1、D3 导电，电感中的电流将滞后 v2当负半周时， 电感中的电流将经由 D2、D4 提供因桥式电路的对称性，和电感中电流的 连续性，四个二极管 D1、D3 ； D2、D4 的导通角都是 180°I O r Io OO O V V I O 第二节直流稳压电路【教学目的】掌握各种稳压电路的工作原理及典型应用； 【教学重点】各种稳压电路的典型应用；【教学难点】稳压电路的工作原理；【教学方法及手段】多媒体辅助教学；【课外作业】【学时分配】2 学时【自学内容】开关型稳压电源；【教学内容】1. 稳压电路概述2. 硅稳压二极管稳压电路3. 线性串联型稳压电路4. 三端集成稳压器2.1 概述l引起输出电压不稳定的原因引起输出电压变化的原因是负载电流的变化和输入电压的变化 。

负载电流的变化会在整流电源的内阻上产生电压降，从而使输入电压发生变化VO= f (V , I )I Ol稳压电路的技术指标用稳压电路的技术指标去衡量稳压电路性能的高低 DVI 和D IO 引起的D VO 可用下式表示DV »O¶V ¶VO DV + O DI =S DV +R DI ¶V ¶II O1)稳压系数SrS =r¶V DVO » O¶V DVI IDI = 0有时稳压系数也用下式定义S =rDV / VO ODV / VI IDI =02)电压调整率 S （一般特指ΔVi/Vi=±10%时的 Sr）3)输出电阻 RoRoD V= OD IO1 DVS = OV DVO IDV = 0DI =0´100%I I V ip-pV T O I 4）电流调整率 SIDVS = OVODV =0´100%当输出电流从零变化到最大额定值时，输出电压的相对变化值5）纹波抑制比 S 输入电压交流纹波峰峰值与输出电压交流纹波峰峰值之比的分贝数ripS = 20lgrip（6）输出电压的温度系数 S op-pT1 DVS = OV DTODI =0, DV =0´100%如果考虑温度对输出电压的影响, 则输出电压是输入电压、负载电流和温度的函数VO= f (V , I , T ) I O2.2 硅稳压二极管稳压电路利用稳压二极管的反向击穿特性稳压。

l输入电压变化时稳压过程V = V = V -V =V -I R根据电路图可知O Z I R I RI = I + I R LZ输入电压 VI 的增加，必然引起 VO 的增加，即 VZ 增加，从而使 IZ 增加，IR 增加，使 VR 增加，从而使 输出电压 VO 减小这一稳压过程可概括如下：V ↑→V ↑→V ↑→I ↑→I ↑→V ↑→V ↓I O Z Z R R O这里 VO 减小应理解为，由于输入电压 VI 的增加，在稳压二极管的调节下，使 VO 的增加没有那么 大而已VO 还是要增加一点的，这是一个有差调节系统l负载电流变化时稳压过程负载电流 IL 的增加，必然引起 IR 的增加，即 VR 增加，从而使 VZ=VO 减小，IZ 减小IZ 的减小必然使 IR 减小，VR 减小，从而使输出电压 VO 增加这一稳压过程可概括如下：I ↑→I ↑→V ↑→V ↓（V ↓）→I ↓→I ↓→V ↓→V ↑L R R Z O Z R R O2.3 线性串联型稳压电路工作原理1) 线性串联型稳压电源的构成线性串联稳压电源的工作原理可用图说明VO =VI-VR，当 VI 增加时，R 受控制而增加，使 VR 增加，从而在一定程度上抵消了 VI 增加对输出 电压的影响。

若负载电流 IL 增加，R 受控制而减小，使 VR 减小，从而在一定程度上抵消了因 IL 增加， 使 VI 减小，对输出电压减小的影响在实际电路中，可变电阻 R 是用一个三极管来替代的，控制基极电位，从而就控制了三极管的管压 降 VCE，VCE 相当于 VR要想输出电压稳定，必须按电压负反馈电路的模式来构成串联型稳压电路由 调整管、放大环节、比较环节、基准电压源几个部分组成2) 线性串联型稳压电源的工作原理(1) 输入电压变化，负载电流保持不变输入电压 VI 的增加，必然会使输出电压 VO 有所增加，输出电压经过取样电路取出一部分信号 Vf 与基准源电压 VREF 比较，获得误差信号ΔV误差信号经放大后，用 VO1 去控制调整管的管压降 VCE 增加，从而抵消输入电压增加的影响V↑→V ↑→V ↑→V ↓→V ↑→V ↓I O f O1 CE O(2) 负载电流变化，输入电压保持不变负载电流 IL 的增加，必然会使输入电压 VI 有所减小，输出电压 VO 必然有所下降，经过取样电路取出一部分信号 Vf 与基准源电压 VREF 比较，获得的误差信号使 VO1 增加，从而使调整管的管压降 VCE 下降，从而抵消因 IL 增加，使输入电压减小的影响。

I↑→V ↓→V ↓→V ↓→V ↑→V ↓→V ↑L I O f O1 CE O(3) 输出电压调节范围的计算根据图可知 V ≈Vf。