清华模电课件第28讲 开关型稳压电源
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清华模电数电课件第29讲译码器
外设接口
译码器可以将地址信号转换为外设接 口能够识别的信号，实现对外部设备 的访问。
04
译码器的使用注意事项
输入信号的电平要求
01
输入信号的电平应符合译码器的 规格要求，过高或过低的输入信 号可能导致译码器无法正常工作 或损坏。
02
输入信号的幅度和波形应保持稳 定，避免信号的突变或噪声干扰 导致译码器误动作。
电路组成
译码器、数码管、电源等。
用译码器实现数据分配的例子
数据分配
译码器可以将多路输入信 号分配到多个输出端，实 现数据的选择和分配。
工作原理
根据输入信号的不同，译 码器将对应的输出端置为 有效状态，从而实现数据 的选择和分配。
应用场景
在数据传输、存储、处理 等领域中广泛应用。
用译码器实现地址译码的例子
CD4514B芯片具有低功耗、高速、低噪声等优点，可在各种电
03
子设备中广泛应用。
03
译码器的应用场景
在显示电路中的应用
七段数码显示器
译码器可以将输入的二进制代码转换为七段数码显示器能够识别的电流信号， 从而显示数字。
LED显示器
译码器可以将二进制代码转换为LED显示器能够识别的电流信号，实现LED显示 器的数字显示。
地址译码
在计算机中，地址译码器可以将地址信号转换为对应的内存单元 或外设接口。
工作原理
根据地址信号的不同，译码器将对应的内存单元或外设接口置为有 效状态，从而实现数据的读取或写入。
应用场景
在计算机内存管理、外设接口控制等领域中广泛应用。
THANKS
感谢观看
译码器的分类
01
02
03
2-4线译码器
能够将2位二进制代码翻 译成4个输出信号，常用 于地址译码和数据分配。
译码器可以将地址信号转换为外设接 口能够识别的信号，实现对外部设备 的访问。
04
译码器的使用注意事项
输入信号的电平要求
01
输入信号的电平应符合译码器的 规格要求，过高或过低的输入信 号可能导致译码器无法正常工作 或损坏。
02
输入信号的幅度和波形应保持稳 定，避免信号的突变或噪声干扰 导致译码器误动作。
电路组成
译码器、数码管、电源等。
用译码器实现数据分配的例子
数据分配
译码器可以将多路输入信 号分配到多个输出端，实 现数据的选择和分配。
工作原理
根据输入信号的不同，译 码器将对应的输出端置为 有效状态，从而实现数据 的选择和分配。
应用场景
在数据传输、存储、处理 等领域中广泛应用。
用译码器实现地址译码的例子
CD4514B芯片具有低功耗、高速、低噪声等优点，可在各种电
03
子设备中广泛应用。
03
译码器的应用场景
在显示电路中的应用
七段数码显示器
译码器可以将输入的二进制代码转换为七段数码显示器能够识别的电流信号， 从而显示数字。
LED显示器
译码器可以将二进制代码转换为LED显示器能够识别的电流信号，实现LED显示 器的数字显示。
地址译码
在计算机中，地址译码器可以将地址信号转换为对应的内存单元 或外设接口。
工作原理
根据地址信号的不同，译码器将对应的内存单元或外设接口置为有 效状态，从而实现数据的读取或写入。
应用场景
在计算机内存管理、外设接口控制等领域中广泛应用。
THANKS
感谢观看
译码器的分类
01
02
03
2-4线译码器
能够将2位二进制代码翻 译成4个输出信号，常用 于地址译码和数据分配。
开课课件稳压电源
• 3、输出电压可调范围：
VOmin
R1 R2 RP
RP R2
•
VBE 2
VZ
{ VOmax
R1 R2 RP R2
•
VBE 2
VZ
+
V1
R4
R1
R3
b1(c2)
V2
Vi
+
b2 Rp" {
RP
e2
Vz
_
-
V3
R2
• 如上图所示稳压管 + 为2CW14，Vz=7V。
采样电阻R1= Rp= R2=1KΩ，试估算 Vo输出电压的调节范
RL
围。
_
解题：
设VBE2 0.7V：
VOmin
R1 R2 RP
RP R2
•
VBE 2
VZ
Vi
b
V2
+
-
VZ
V2
-
+
R2
RL
VO
-
• 为了防止电阻R2的移动箭头指到最低端， 放大管V2截止，电路又进行改装。
c1 e1
+
V1
R4
R1
R3
b1(c2)
V2
Vi
b2 RP
+
Rp" {
e2
Vz
_
-
V3
R2
+Байду номын сангаас
Vo RL
_
第二节、带有放大环节的串联型 稳压电源
1、电路图
+
+
V1
R4
R1
R3
Vi Vi
VOmin
开关稳压电源原理图
开关稳压电源原理图随着全球对能源问题的重视，电子产品的耗能问题将愈来愈突出，如何降低其待机功耗，提高供电效率成为一个急待解决的问题。
传统的线性稳压电源虽然电路结构简单、工作可靠，但它存在着效率低（只有40%－50%）、体积大、铜铁消耗量大，工作温度高及调整范围小等缺点。
为了提高效率，人们研制出了开关式稳压电源，它的效率可达85%以上，稳压范围宽，除此之外，还具有稳压精度高、不使用电源变压器等特点，是一种较理想的稳压电源。
正因为如此，开关式稳压电源已广泛应用于各种电子设备中，本文对各类开关电源的工作原理作一阐述。
一、开关式稳压电源的基本工作原理开关式稳压电源接控制方式分为调宽式和调频式两种，在实际的应用中，调宽式使用得较多，在目前开发和使用的开关电源集成电路中，绝大多数也为脉宽调制型。
因此下面就主要介绍调宽式开关稳压电源。
调宽式开关稳压电源的基本原理可参见下图。
对于单极性矩形脉冲来说，其直流平均电压Uo取决于矩形脉冲的宽度，脉冲越宽，其直流平均电压值就越高。
直流平均电压Ｕ。
可由公式计算，即Uo=Um×T1/T式中Um —矩形脉冲最大电压值；T—矩形脉冲周期；T1 —矩形脉冲宽度。
从上式可以看出，当Um与T不变时，直流平均电压Uo将与脉冲宽度T1成正比。
这样，只要我们设法使脉冲宽度随稳压电源输出电压的增高而变窄，就可以达到稳定电压的目的。
二、开关式稳压电源的原理电路1、基本电路图二开关电原基本电路框图开关式稳压电源的基本电路框图如图二所示。
交流电压经整流电路及滤波电路整流滤波后，变成含有一定脉动成份的直流电压，该电压进人高频变换器被转换成所需电压值的方波，最后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。
控制电路为一脉冲宽度调制器，它主要由取样器、比较器、振荡器、脉宽调制及基准电压等电路构成。
这部分电路目前已集成化，制成了各种开关电源用集成电路。
控制电路用来调整高频开关元件的开关时间比例，以达到稳定输出电压的目的。
模拟电子技术基础清华大学全套完整版PPT课件
电路中有40亿个晶体管。有科学家预测，集成度还将按10倍
/6年的速度增长，到2015或2020年达到饱和。
学习电子技术方面的课程需时刻关注电子技术的发展！
华成英 hchya@
值得纪念的几位科学家！
第一只晶体管的发明者
（by John Bardeen , William Schockley and Walter Brattain
近似分析要“合理”。 抓主要矛盾和矛盾的主要方面。 电子电路归根结底是电路。不同条件下构造不同模型。
2. 实践性
常用电子仪器的使用方法 电子电路的测试方法 故障的判断与排除方法 EDA软件的应用方法
华成英 hchya@
五、如何学习这门课程
1. 掌握基本概念、基本电路和基本分析方法
子的浓度及其梯度均有变化，也有电荷的积累和释放
的过程，其等效电容称为扩散电容Cd。
结电容： Cj Cb Cd
结电容不是常量！若PN结外加电压频率高到一定程 度，则失去单向导电性！
清华大学 华成英 hchya@
华成英 hchya@
问题
物质因浓度差而产生的运动称为扩散运动。 气体、液体、固体均有之。
P区空穴 浓度远高 于N区。
N区自由电 子浓度远高
于P区。
扩散运动
扩散运动使靠近接触面P区的空穴浓度降低、靠近接 触面N区的自由电子浓度降低，产生内电场。
华成英 hchya@
PN 结的形成
由于扩散运动使P区与N区的交界面缺少多数载流子，形成 内电场，从而阻止扩散运动的进行。内电场使空穴从N区向P区、 自由电子从P区向N 区运动。
以及将所学知识用于本专业的能力。
注重培养系统的观念、工程的观念、科技进 步的观念和创新意识，学习科学的思维方法。提 倡快乐学习！
《开关稳压电源》课件
不断试验
持续学习
常见问题与解决方案
问题1
01
电源发热严重
原因
02
可能由于电路设计不合理或元件性能不佳。
解决方案
03
优化电路设计，更换性能更好的元件。
常见问题与解决方案
问题2
电源效率低下
原因
可能由于损耗过大或电路结构不合理。
解决方案
降低损耗，对电路结构进行优化。
常见问题与解决方案
问题3
输出电压不稳定
应用
广泛应用于各种电子设备中，如音频功率放大器、逆变器等。
升降压型开关稳压电源
• 总结词：同时具有升压和降压功能的开关稳压电源。
• 详细描述：升降压型开关稳压电源是一种较为特殊的开关稳压电源类型，其工作原理是通过控制开关管的导通和截止时 间，既可以降低输入电压来降低输出电压，也可以增加输入电压来提高输出电压，具有双重调节功能。
空调
在空调中，开关稳压电源 用于控制压缩机和风扇的 运行，保持室内温度的恒 定。
冰箱
冰箱的开关稳压电源确保 冷藏和冷冻系统的正常运 行，保持食品的新鲜。源自通信领域的应用手机
手机的开关稳压电源为通 话、数据传输和各种功能 提供稳定的电力。
路由器
在路由器中，开关稳压电 源为处理数据和信号传输 提供稳定的电力。
初步检查
检查电路中各元件是否正常，无损坏。
调试步骤与注意事项
通电测试
逐步通电，观察各部分工作是否正常 。
调整参数
根据需要调整相关参数，如电压、电 流等。
调试步骤与注意事项
安全第一
确保调试过程中人员和设备安全。
逐步进行
不要一次性将所有参数调整到位，应逐步调整。
课件：第28讲 开关型稳压电源
（3）混合调制型（以上两者结合，又可构成混合调制型）
（1）脉冲宽度调制 （脉宽调制型最为常用 ）
（2）脉冲频率调制
（3）混合调制型（稳压效果较为理想 ）
3、按功率开关电路的结构形式分
（1）降压型 （2）升压型
（3）反相型 （4）变压器型
（按开关管输出电路的形式不同）
单端式 单端正激式
变压器型
单端反激式
四、基本电路结构
串联型脉宽调制(PWM)式开关稳压器
(1) 电路结构 ①功率开关管。 ②储能电感。 ③续流二极管。 ④滤波电容。 ⑤负载。
(2)工作原理
(2)工作原理
(UI UO )Ton UOToff
即
UO
UI
Ton Ton Toff
UI
Ton T
kUI
k Ton T
时间比例系数
式中：
• T为开关管开关工作周期
(即开关脉冲周期)；
• ton为开关管饱和导通，开关闭合 时间(即开关脉冲的宽度)；
• toff=T-ton为开关管截止，开关断 开时间。
UO
ton T
UI
dUI
d为占空比
★直流输出电压Uo与开关 器件的开关占空系数d成正比， 改变占空系数便可控制直流 输出电压的大小。
★开关稳压电路正是利用 这一作用来实现电压的稳定和 调节。
★由方框图知：开关稳压电路 各组成部分实际上构成一个闭环 负反馈系统。
开关稳压电源基本组成方框图
★ 当电网电压或负载变化
使输出电压Uo变化时，通过
取样并与基准电压进行比较， 产生一误差信号，经放大后
去控制开关脉冲的宽度或频率 (即周期)，从而调整开关器件 导通与截止的时间比例，即
（1）脉冲宽度调制 （脉宽调制型最为常用 ）
（2）脉冲频率调制
（3）混合调制型（稳压效果较为理想 ）
3、按功率开关电路的结构形式分
（1）降压型 （2）升压型
（3）反相型 （4）变压器型
（按开关管输出电路的形式不同）
单端式 单端正激式
变压器型
单端反激式
四、基本电路结构
串联型脉宽调制(PWM)式开关稳压器
(1) 电路结构 ①功率开关管。 ②储能电感。 ③续流二极管。 ④滤波电容。 ⑤负载。
(2)工作原理
(2)工作原理
(UI UO )Ton UOToff
即
UO
UI
Ton Ton Toff
UI
Ton T
kUI
k Ton T
时间比例系数
式中：
• T为开关管开关工作周期
(即开关脉冲周期)；
• ton为开关管饱和导通，开关闭合 时间(即开关脉冲的宽度)；
• toff=T-ton为开关管截止，开关断 开时间。
UO
ton T
UI
dUI
d为占空比
★直流输出电压Uo与开关 器件的开关占空系数d成正比， 改变占空系数便可控制直流 输出电压的大小。
★开关稳压电路正是利用 这一作用来实现电压的稳定和 调节。
★由方框图知：开关稳压电路 各组成部分实际上构成一个闭环 负反馈系统。
开关稳压电源基本组成方框图
★ 当电网电压或负载变化
使输出电压Uo变化时，通过
取样并与基准电压进行比较， 产生一误差信号，经放大后
去控制开关脉冲的宽度或频率 (即周期)，从而调整开关器件 导通与截止的时间比例，即
模拟电子技术基础清华大学全套完整版PPT课件
2021/5/26
三、电子信息系统的组成
传感器 接收器
隔离、滤 波、放大
运算、转 换、比较
功放
执行机构
信号的 提取
信号的 预处理
信号的 加工
信号的驱 动与执行
模拟电子电路
A/D转换
模拟电子系统 数字电子电路（系统）
2021/5/26
计算机或其 它数字系统
D/A转换
模拟-数字混合电子电路
四、模拟电子技术基础课的特点
自由电子与空穴相碰同时消失，称为复合。动态平衡
一定温度下，自由电子与空穴对的浓度一定；温度升 高，热运动加剧，挣脱共价键的电子增多，自由电子与空 穴对的浓度加大。
半导体－－硅（Si）、锗（Ge），均为四价元素，它们 原子的最外层电子受原子核的束缚力介于导体与绝缘体之间。
本征半导体是纯净的晶体结构的半导体。
2021/5/26
无杂质 稳定的结构
2、本征半导体的结构
共价键
由于热运动，具有足够能量 的价电子挣脱共价键的束缚
而成为自由电子
自由电子的产生使共价键中 留有一个空位置，称为空穴
第一个集成电路及其发明者 （ Jack Kilby from TI ） 1958年9月12日，在德州仪器 公司的实验室里，实现了把电子器件 集成在一块半导体材料上的构想。42 年以后， 2000年获诺贝尔物理学奖。 “为现代信息技术奠定了基础”。
2021/5/26
二、模拟信号与模拟电路
1. 电子电路中信号的分类 “1”的倍数
2021/5/26
一、本征半导体
1、什么是半导体？什么是本征半导体？
导电性介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体。
导体－－铁、铝、铜等金属元素等低价元素，其最外层 电子在外电场作用下很容易产生定向移动，形成电流。
三、电子信息系统的组成
传感器 接收器
隔离、滤 波、放大
运算、转 换、比较
功放
执行机构
信号的 提取
信号的 预处理
信号的 加工
信号的驱 动与执行
模拟电子电路
A/D转换
模拟电子系统 数字电子电路（系统）
2021/5/26
计算机或其 它数字系统
D/A转换
模拟-数字混合电子电路
四、模拟电子技术基础课的特点
自由电子与空穴相碰同时消失，称为复合。动态平衡
一定温度下，自由电子与空穴对的浓度一定；温度升 高，热运动加剧，挣脱共价键的电子增多，自由电子与空 穴对的浓度加大。
半导体－－硅（Si）、锗（Ge），均为四价元素，它们 原子的最外层电子受原子核的束缚力介于导体与绝缘体之间。
本征半导体是纯净的晶体结构的半导体。
2021/5/26
无杂质 稳定的结构
2、本征半导体的结构
共价键
由于热运动，具有足够能量 的价电子挣脱共价键的束缚
而成为自由电子
自由电子的产生使共价键中 留有一个空位置，称为空穴
第一个集成电路及其发明者 （ Jack Kilby from TI ） 1958年9月12日，在德州仪器 公司的实验室里，实现了把电子器件 集成在一块半导体材料上的构想。42 年以后， 2000年获诺贝尔物理学奖。 “为现代信息技术奠定了基础”。
2021/5/26
二、模拟信号与模拟电路
1. 电子电路中信号的分类 “1”的倍数
2021/5/26
一、本征半导体
1、什么是半导体？什么是本征半导体？
导电性介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体。
导体－－铁、铝、铜等金属元素等低价元素，其最外层 电子在外电场作用下很容易产生定向移动，形成电流。
开关稳压电源课程(ppt 14页)
12
课题要求
• 设计和制作12V,15V,24V,36V中任一种开关电源并利用单片机检 测显示电压（LCD显示）。
• 采用隔离或非隔离变换电路。 • 采用TOP或PWM芯片实现。 • 熟练掌握选用芯片各引脚的功能及控制原理。 • 理解设计的开关电源整体工作原理。 • 完成设计报告、答辩合格才能“通过”。 • 注意：十三周周五9:00-12:00提• 频率: f=1.72/RTCT
11
参考资料：
《开关电源设计技术与应用实例》 赵同贺 人民邮电出版社
《单片开关电源集成电路应用设计实例》 王 水平 人民邮电出版社
《直流开关电源技术及应用》 候振义 电子 工业出版社
《新型单片开关的设计与应用》 沙占友 电子 工业出版社
6
TOP芯片开关电源典型结构
7
第二类：
隔离 U1= 220V AC 变压器 U2=18VAC
开关稳压电源
IIN
整流
DC- DC
滤波
U IN 变换器
IO
UO
RL
8
• 变换电路方案选择：
– Boost升压电路 – 不能开路—必须有一定负载 – 容易烧坏开关管—控制问题
9
★控制方案 采用PWM控制芯片—UC3842
自动化专业综合课程设计2 ——开关电源设计与制作
1
开关稳压电源
1 什么是开关电源
开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时 间比率，维持稳定输出电压的一种电源。
控制芯片 反馈
2
2 开关电源特点
节能（效率一般可达85%以上） 体积小，重量轻 具有各种保护功能 改变输出电流、电压容易，稳定，可控。
变换电路：含开关电路、输出隔离（变压 器）电路等，是开关电源电源变换的主通 道，完成对带有功率的电源波形进行斩波 调制和输出（如：正激、反激电路）
课题要求
• 设计和制作12V,15V,24V,36V中任一种开关电源并利用单片机检 测显示电压（LCD显示）。
• 采用隔离或非隔离变换电路。 • 采用TOP或PWM芯片实现。 • 熟练掌握选用芯片各引脚的功能及控制原理。 • 理解设计的开关电源整体工作原理。 • 完成设计报告、答辩合格才能“通过”。 • 注意：十三周周五9:00-12:00提• 频率: f=1.72/RTCT
11
参考资料：
《开关电源设计技术与应用实例》 赵同贺 人民邮电出版社
《单片开关电源集成电路应用设计实例》 王 水平 人民邮电出版社
《直流开关电源技术及应用》 候振义 电子 工业出版社
《新型单片开关的设计与应用》 沙占友 电子 工业出版社
6
TOP芯片开关电源典型结构
7
第二类：
隔离 U1= 220V AC 变压器 U2=18VAC
开关稳压电源
IIN
整流
DC- DC
滤波
U IN 变换器
IO
UO
RL
8
• 变换电路方案选择：
– Boost升压电路 – 不能开路—必须有一定负载 – 容易烧坏开关管—控制问题
9
★控制方案 采用PWM控制芯片—UC3842
自动化专业综合课程设计2 ——开关电源设计与制作
1
开关稳压电源
1 什么是开关电源
开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时 间比率，维持稳定输出电压的一种电源。
控制芯片 反馈
2
2 开关电源特点
节能（效率一般可达85%以上） 体积小，重量轻 具有各种保护功能 改变输出电流、电压容易，稳定，可控。
变换电路：含开关电路、输出隔离（变压 器）电路等，是开关电源电源变换的主通 道，完成对带有功率的电源波形进行斩波 调制和输出（如：正激、反激电路）
模拟电子技术8.3 开关式稳压电路
1 .脉宽调制式开关稳压电路结构
T——开关管；LC——滤波环节； D——续流二极管， R1、R 2——取样电阻； 误差放大器、电压比较器、三角波发生器和基准电源组成 开关管的脉宽调制控制环节。
T
+
+
误 差 放大 器
uE L
+
iL +
+ uA ∞ －
Ui
uS
电 压 比 较 器uT
+A
+
U REF
2
DC
uE
d
t
]
T1 T
(UI
- UCES
)
T2 T
(-U D
)
即：
UO
T1 T
UI
qUI
稳压原理：
EWB演示—— 开关式稳压电源
Uo
UF
UA
Uo
q
1．本整章流小电结路（利用二极管的单向导电性）
半波整流：UL=0. 45U2 桥式整流：UL=0.9U2 2．滤波电路
全波整流：UL=0.9U2
电容滤波（桥式整流）： UL=1.2U2 电感滤波： UL=0.9U2 3．稳压电路
uAIL
uT
∞ +A
－
+
U REF
于反电势的存在，
2
DC
1
D处于导通状态。发三 u+E-≈0。
角 生
波
器Uo
基准 电源
+
iL +
R1
RL U
+
o
U F R2
-
-
+
BJT的工作周期T为： T＝T1＋T2
T——开关管；LC——滤波环节； D——续流二极管， R1、R 2——取样电阻； 误差放大器、电压比较器、三角波发生器和基准电源组成 开关管的脉宽调制控制环节。
T
+
+
误 差 放大 器
uE L
+
iL +
+ uA ∞ －
Ui
uS
电 压 比 较 器uT
+A
+
U REF
2
DC
uE
d
t
]
T1 T
(UI
- UCES
)
T2 T
(-U D
)
即：
UO
T1 T
UI
qUI
稳压原理：
EWB演示—— 开关式稳压电源
Uo
UF
UA
Uo
q
1．本整章流小电结路（利用二极管的单向导电性）
半波整流：UL=0. 45U2 桥式整流：UL=0.9U2 2．滤波电路
全波整流：UL=0.9U2
电容滤波（桥式整流）： UL=1.2U2 电感滤波： UL=0.9U2 3．稳压电路
uAIL
uT
∞ +A
－
+
U REF
于反电势的存在，
2
DC
1
D处于导通状态。发三 u+E-≈0。
角 生
波
器Uo
基准 电源
+
iL +
R1
RL U
+
o
U F R2
-
-
+
BJT的工作周期T为： T＝T1＋T2
开关稳压电源 概述PPT课件
第24页/共29页
Basic description
开关电源的基本描述
The secondary is then rectified and filtered again to produce the desired DC output voltage.
NP NS
UP
US
Lf
Vout
Cf
25
第25页/共29页
1
欧洲国家电能90％经过功率变换后使用。
第1页/共29页
56年SCR发明之日即为电力电子技术诞生 之时。52年的发展分两阶段：56－80年，传统 电力电子技术；80至今，现代电力电子技术。
50年代：SCR 60年代：快速SCR 70年代：GTR、GTO 80年代：IGBT、MOSFET、IGCT 90年代: 高性能IGBT、MOSFET
Cf
Lf
26
第26页/共29页开关电源源自1、形式多：AC-DC、DC-AC、AC-AC、DC-DC。
2、拓扑种类多
输入输 出不隔 离
①串联型——buck converter ②并联型——boost converter ③倒极性——buck-boost converter ④Cuk converter ⑤sepic converter ⑥zeta converter
（2）在工业电源系统中的应用 中频感应加热电源 ； 大功率电解电源 ； 电焊机电源 ； 电镀电源 ； 高效节能灯 。
8
第8页/共29页
（3）在电力系统中的应用 灵活输电系统（Flexible AC Transmissions System，FACTS） 直流输电 ； 无功补偿 ； 储能 ； 有源滤波； DVR。
11
第11页/共29页
Basic description
开关电源的基本描述
The secondary is then rectified and filtered again to produce the desired DC output voltage.
NP NS
UP
US
Lf
Vout
Cf
25
第25页/共29页
1
欧洲国家电能90％经过功率变换后使用。
第1页/共29页
56年SCR发明之日即为电力电子技术诞生 之时。52年的发展分两阶段：56－80年，传统 电力电子技术；80至今，现代电力电子技术。
50年代：SCR 60年代：快速SCR 70年代：GTR、GTO 80年代：IGBT、MOSFET、IGCT 90年代: 高性能IGBT、MOSFET
Cf
Lf
26
第26页/共29页开关电源源自1、形式多：AC-DC、DC-AC、AC-AC、DC-DC。
2、拓扑种类多
输入输 出不隔 离
①串联型——buck converter ②并联型——boost converter ③倒极性——buck-boost converter ④Cuk converter ⑤sepic converter ⑥zeta converter
（2）在工业电源系统中的应用 中频感应加热电源 ； 大功率电解电源 ； 电焊机电源 ； 电镀电源 ； 高效节能灯 。
8
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（3）在电力系统中的应用 灵活输电系统（Flexible AC Transmissions System，FACTS） 直流输电 ； 无功补偿 ； 储能 ； 有源滤波； DVR。
11
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开关型稳压电路PPT课件
D导通 CO、L放能
(3) 工作波形
射极电压uE
uE
UI UO
Ton
Toff
iL
iO
O
t
+
L
iC
+
iL
UO/ RL
uE
CO
UO
RL
O
t
–
–
UO
电感电流iL
输出电压uO
UOmin O
UOmax
t
第7页/共11页
3. 输出电压UO 占空比
输出直流电压
uE
UI UO
Ton
Toff
O
t
iL
UO/ RL
O
uE
iL
e
+ uL –
iC
IO +
D
+
CO
UO
RL
–
T
2. 工作原理
(1) 当控制脉冲为高电平(Ton期间)时
第5页/共11页
– T饱和导通
D截止 CO充电、L储能
T +
UI + C
uE
iL
e
+ uL –
iC
IO +
D
+
CO
UO
RL
–
T
(2) 当控制脉冲为低电平(Toff期间)时
第6页/共11页
– T截止
t
UO
UOm 反馈控制的降压型开关稳压电源方框图
T
+
R
D
L C
UI
脉宽调制器
采样电路
–
+
UO
RL
–
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(3) 工作波形
射极电压uE
uE
UI UO
Ton
Toff
iL
iO
O
t
+
L
iC
+
iL
UO/ RL
uE
CO
UO
RL
O
t
–
–
UO
电感电流iL
输出电压uO
UOmin O
UOmax
t
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3. 输出电压UO 占空比
输出直流电压
uE
UI UO
Ton
Toff
O
t
iL
UO/ RL
O
uE
iL
e
+ uL –
iC
IO +
D
+
CO
UO
RL
–
T
2. 工作原理
(1) 当控制脉冲为高电平(Ton期间)时
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– T饱和导通
D截止 CO充电、L储能
T +
UI + C
uE
iL
e
+ uL –
iC
IO +
D
+
CO
UO
RL
–
T
(2) 当控制脉冲为低电平(Toff期间)时
第6页/共11页
– T截止
t
UO
UOm 反馈控制的降压型开关稳压电源方框图
T
+
R
D
L C
UI
脉宽调制器
采样电路
–
+
UO
RL
–
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清华模拟电子技术基础PPT学习教案
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二、放大电路中三极管的工作状态
1.功 放 电 路 中 ，三 极管工 作在大 信号状 态， 使 得 管 子 的 特性曲 线的非 线性问 题充分 暴露出 来。
2.电 源 提 供 的 功率 除了消 耗在负 载上外 ，其余 部分基 本消耗 在放大 管上， 应使管 消耗功 率尽可 能小。 为此通 常使管 在静态 时工作 在临界 导通， 甚至截 止状态 ，使其 直流功 耗趋于 零。从 这一点 看，前 述各电 路均不 适合做 功放。
ICM
VCC 2 RL
UCE1 | UCE2 | VCC
UCE1 VCC | UCES2 | VCC
▼ 集 电 极 最 大允许 耗散功 率PCM
U(BR)CEO VCC
PTm = 0.2 Pom
PCM > 0.2 Pom
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晶 体 管 的 工 作状态
IC
Ci
甲类工作状态 晶体管在输入信号
1
π
π
0
Pom π
η = ≈ = 78.5% PV 4
如 果 考 虑 三 极管的 饱和管 压降UCES ，则 OCL乙 类和甲 乙类互 补对称 电路的 效率将 低于此 值。
2VCCIcm π
2V2CC πRL
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（ 3） 功 率 三 极管的 极限参 数 ▼ 集 电 极 最 大允许 电流ICM
（输出电阻低，带负载能力强）
功率放大管的工作状态
甲类：在信号整个周期中，放大管均导通。360 °（不使用）
乙类：放大管仅在信号半个周期导通。180 °
甲乙类：放大管导通时间大于半个周期。180 360
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1、优点： （1）内部功率损耗小，效率高，晶体管工作在开关状态。 （2）体积小，质量小。 （3）稳压范围宽。 （4）应用灵活性高，适应范围广。 2、缺点： （1）输出纹波较大，动态响应时间长。 （2）电流、电压变化率大。 （3）电路结构比较复杂。 （4）成本高。
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二、分类
1、按开关调整管驱动方式分 （1）自激式 （2）他激式 2、按稳压的控制方式分 （1）脉冲宽度调制 （2）脉冲频率调制 （3）混合调制型 3、按功率开关电路的结构形式分 （1）降压型 （3）反相型 （2）升压型 （4）变压器型
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四、集成三端稳压器
1、固定式三端稳压器
固定式三端稳压器的输出电压是定值，通用产品有 W7800(正电压输出)和W7900(负电压输出)两系列。
输出电压：5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V
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2、基本应用电路
压缩芯片高频带宽， 减小高频噪声
抑制芯片自激振荡
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3、扩展应用电路
输出电压可调的稳压电路
U
N
R3 R3 R4
Uo Uo
'
U
P
R2 R1 R 2
Uo
由UN=UP求得
U o (1 R2 R1 ) R3 R3 R4 Uo
'
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第四节 开关型稳压电源电路
一、开关稳压电源的特点：
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三、基本电路结构
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1、串联型脉宽调制(PWM)式开关稳压器 (1) 电路结构 ①功率开关管。
②储能电感。
③续流二极管。 ④滤波电容。 ⑤负载。
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(2)工作原理
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(2)工作原理
( U I U O )T o n U O T o f f
即
U O U I
To n T o n T o ff
U I
To n T
k U I
k To n T
时间比例系数
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例7-3 一串联型脉宽调制式开关稳压电源。设 U I 1.2 U ac ， U o 48 V K 0 .1 ~ ， ，试问交流电网电压在什么范围内 0 .9 变化时，其输出电压 U 能维持不变?
o
解： U k U k U o I I
即 U I 5 3 .3 3 ~ 4 8 0 V
UI
U acBiblioteka 480 1 .2 V 4 0 0 V 5 3 .3 3 V 4 4 .4 4 V 1 .2
48 Uo V 480V 0 .1 0 .1 U o 4 8 V 5 3 .3 3 V 0 .9 0 .9
(a)为固定正电压输出；(b)为固定负电压输出。 实际应用时，可根据对输出电压Uo数值和极性的 要求去选择合适的型号。值得注意的是UI与Uo的 压差在2V以上，即|UI–Uo|≥2V。
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当需要同时输出正、负电压时，可用W7800和W7900组成 如图所示的具有正、负对称输出两种电源的稳压电路。
即交流电网电压的范围为：U a c 4 4 .4 4 ~ 4 0 0 V
能维持输出电压不变。
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二、分类
1、按开关调整管驱动方式分 （1）自激式 （2）他激式 2、按稳压的控制方式分 （1）脉冲宽度调制 （2）脉冲频率调制 （3）混合调制型 3、按功率开关电路的结构形式分 （1）降压型 （3）反相型 （2）升压型 （4）变压器型
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四、集成三端稳压器
1、固定式三端稳压器
固定式三端稳压器的输出电压是定值，通用产品有 W7800(正电压输出)和W7900(负电压输出)两系列。
输出电压：5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V
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2、基本应用电路
压缩芯片高频带宽， 减小高频噪声
抑制芯片自激振荡
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3、扩展应用电路
输出电压可调的稳压电路
U
N
R3 R3 R4
Uo Uo
'
U
P
R2 R1 R 2
Uo
由UN=UP求得
U o (1 R2 R1 ) R3 R3 R4 Uo
'
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第四节 开关型稳压电源电路
一、开关稳压电源的特点：
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三、基本电路结构
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1、串联型脉宽调制(PWM)式开关稳压器 (1) 电路结构 ①功率开关管。
②储能电感。
③续流二极管。 ④滤波电容。 ⑤负载。
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(2)工作原理
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(2)工作原理
( U I U O )T o n U O T o f f
即
U O U I
To n T o n T o ff
U I
To n T
k U I
k To n T
时间比例系数
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例7-3 一串联型脉宽调制式开关稳压电源。设 U I 1.2 U ac ， U o 48 V K 0 .1 ~ ， ，试问交流电网电压在什么范围内 0 .9 变化时，其输出电压 U 能维持不变?
o
解： U k U k U o I I
即 U I 5 3 .3 3 ~ 4 8 0 V
UI
U acBiblioteka 480 1 .2 V 4 0 0 V 5 3 .3 3 V 4 4 .4 4 V 1 .2
48 Uo V 480V 0 .1 0 .1 U o 4 8 V 5 3 .3 3 V 0 .9 0 .9
(a)为固定正电压输出；(b)为固定负电压输出。 实际应用时，可根据对输出电压Uo数值和极性的 要求去选择合适的型号。值得注意的是UI与Uo的 压差在2V以上，即|UI–Uo|≥2V。
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当需要同时输出正、负电压时，可用W7800和W7900组成 如图所示的具有正、负对称输出两种电源的稳压电路。
即交流电网电压的范围为：U a c 4 4 .4 4 ~ 4 0 0 V
能维持输出电压不变。
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