电子技术IV【18章】

uo
• 电源变压器: 将交流电网电压u1变为合适的交 流电压u2。 • 整流电路: 将交流电压u2变为脉动的直流电压u3
• 滤波电路: 将脉动直流电压u3转变为平滑的直流 电压u4。 • 稳压电路: 清除电网波动及负载变化的影响,保 持输出电压u0的稳定。
18.1 整流电路
整流电路的作用: 将交流电压转变为脉动的直流电压。 整流原理： 利用二极管的单向导电性 常见的整流电路： 半波、全波、桥式和倍压整流； 分析时可把二极管当作理想元件处理： 二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大
UO UO 由于引入的是串联电压负反馈，故称串联型稳压电路 UF
UB
IC
UCE
输出电压及调节范围
+
UI
T
R1

UF + –
8
R1
R1 + UF RL
+
UO

+ UB –
+
+ UZ
R2 –

输出电压 ：
UO UB
R1 (1 )U Z R 2 R1
例题
2U 2
(4) 每管承受的最高反向电压UDRM
U DRM 2U 2
18.1.2 单相桥式整流电路 1. 电路结构: 2. 整流原理: u2正半周时，D1、D3导通，D2、D4截 止，电流通路如下:
T u1
+
u2 D4 D1 RL u0 D2
D3
-
桥式整流电路
2. 整流原理: u2负半周时,D2、D4导通，D1、D3截止 ，电流通路如下:
+ _基
准 比较放大 取 FUO UR
+ 样 _ C2
RL
UO
_
_
① 调整元件T:
与负载串联，通过全部负载电流。
调整元件可以是单个功率管，复合管或用几个功率管并联。 ② 比较放大器:可以是单管放大电路，差动放大电路，集成运 算放大器。 ③ 基准电压: 可由稳压管稳压电路组成。 ④ 取样电路: 取出输出电压UO的一部分和基准电压相比较。 因调整管与负载串联，故称之为串联型稳压电源，由于 33 调整管工作在线性区，故称之为线性稳压电源。
比较 放大
基准 电压
采样 电路
稳压过程：
T + + UZ UF + – R1 R1 R1 + UF R2 – + RL U
UI
+ UB –
+
O
由电路图可知 R2 R1 U UF UO R1 R2 U UZ
8

UB Auo (UZ UF )
当由于电源电压或负载电阻的变化使输出电压 UO 升高时，有如下稳压过程：
+ u –
IR R
IO
Iz + + + C UI DZ RL UO – –
UO = UZ
IR = IO + I Z
设负载RL一定， UI 变化
UI
UZ
IZ
IR
UZ
I U
UO 基本不变 IRR
18.3.2 串联型线性稳压电路 1. 电路结构 由基准电压、比较放大、取样电路和调整元件四 部分组成。
调整元件 + T UI +
LC滤波适合于电流较大、要求输出电压脉动较小
的场合，用于高频时更为合适。
18.2.3
形滤波器
为了改善滤波特性，可采取多级滤波的办法. 形 LC 滤波器
形 RC 滤波器
25
18.3 直流稳压电源
问题：经过整流滤波后，为什么还要采取稳压措施 ? （1）电网电压波动时，输出电压平均值随之变化。
（2）当负载变化时，由于整流滤波电路内阻的存 在，输出电压平均值随之变化。
例题
例 1 整流电路如图所示，二极管为理想元件，变压器副边电压 1.
有效值 U 2 为20V，负载电阻 (1) 负载电阻 上的电压平均值 上的电流平均值 。试求:
(2) 负载电阻
(3) 在下表列出的常用二极管中选用哪种型号比较合适。
型号
2AP1 2AP10 2AP4
最大整流 电流平均值
16mA 100mA 16mA
18.3.1 稳压管稳压电路 1. 电路
限流调压
+ u –
IR R
IO
UO = UZ IR = IO + IZ I U
Iz + + + C UI DZ RL UO – –
稳压电路
2. 工作原理 设UI一定，负载RL变化 RL (IO ) IR
UZ
UO (UZ )
IZ
UO 基本不变 IR (IRR) 基本不变
调整
UBE2=（UB2-UZ） UC2
4. 带有运放的串联型稳压电路
典型串联型稳压电路温度稳定性和稳定精度不高, 采用线性集成运放作为比较放大器，以减小稳压电路 输出电压的温漂和提高输出电压稳定精度。
+
UI
T
R1

UF + –
8
R1
R1 + UF RL
+
UO

+ UB –
+
+ UZ
R2 –

调整 元件
2U 2
4. 参数计算
(1) 输出电压平均值U0
1 2 Uo u odt 0 2
有效值
u2
2U 2
O
2U2 0.45U2
t
uo
2U 2
(2) 整流电流平均值 Io
Uo U2 IO 0.45 RL RL
uD
O
O
t t
(3) 流过每管电流平均值ID ID=I0
XX两位数字为输出电压值
输出可调电压
输出电压： 5V, 6V, 9V, 12V, 15V, 18V, 24V等多种 输出电流： 78L / 79L 输出电流100 mA
78M/ 79M 输出电流500 mA 78/ 79 输出电流 1.5 A
外形及引脚功能 塑料封装
实际的串联式稳压电源电路
调整元件 +
R3
取样电路
T1
R RW1 R1
+
T2 UI 比较放大器
RW RW2
UZ
RL
UO
_
基准电压
_
R2
UB2
+
UI
R3
T1
R
T2
R1
RW R2 RL
+
UO
RW1
RW2 UZ UB2
_
_
2、稳压原理 当UI增加(或输出电流减小)使U0升高时 U0 U0
取样 比较
UB2
近似估算取： Uo = 1. 2 U2 ( 桥式、全波） Uo = 1. 0 U2 （半波）
18.2.2 电感电容滤波器（LC 滤波器） 1. 电路结构
L
~
2. 滤波原理
+ u
–
C
+
RL
+ uo –
对直流分量：XL=0，L相当于短路,电压大部分降在RL上 。 对谐波分量：f 越高，XL越大，电压大部分降在L上。 因此，在负载上得到比较平滑的直流电压。
u0
uD 2
uo u2 uo u2 uD 4 u2 uD1 uD 3 u2
uD3,uD1
t
输出是脉动的直流电压！
uo
t
4. 主要参数计算 (1) 整流电压平均值 Uo
1 π U o 2Usin td( t ) 0.9U 2 π ο Uo U2 Io 0.9 (2) 整流电流平均值 Io RL RL

–
+
18.3.3 集成稳压电源
将串联型线性调整式直流稳压电路及其保护电路等制 作在一块芯片上就构成了线性集成稳压器。 具有体积小，可靠性高，使用灵活，价格低廉等优点。
最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共引出端 ，故称之为三端集成稳压器。
分类：
输出固定电压
输出正电压 输出负电压
(78XX系列 ) (79XX系列 )
输入与输 出之间的 电压不得 低于2V！
用来抵消输入端接线 较长时的电感效应， 防止产生自激振荡。 即用以改善波形。
为了瞬时增减负载电流 时，不致引起输出电压 有较大的波动。即用来 改善负载的瞬态响应。
（2）同时输出正、负电压的电路 1
24V
220V
24V
1000 F0.33 F
+ C
W7815 3 Ci
(3) 流过每管电流平均值 ID
1 I D Io 2
(4) 每管承受的最高反向电压 UDRM
U DRM 2U 2
整流电路中整流管如何选择?
平均电流(ID)与反向电压(UDRM)是选择整流 管的主要依据。
选择原则: 选管时应满足：
IOM
最大整流电流
ID ， URWM
UDRM
反向工作峰值 电压
18.1.1 单相半波整流电路 1. 电路结构 a + u2 – 3. 工作波形 D io RL + uo –
设 u2 2U2 sint
u2
2U 2
O
b 2. 工作原理 u2 正半周，Va>Vb，二极 管D导通. uo= u2 ，uD= 0
t
uo
2U 2
uD
O
O
t
t
u2 负半周，Va< Vb，二极 管D 截止 。uo= 0，uD= u2
应选2AP4