模电-直流稳压电源

v2
C
0 .9V 2
iL
O
D4 vO
D3
一般取τ(35)T 2
D1
VDRM 2V2
iO
D2 C
R L vO
t
t
10.1.2 滤波电路
220VAC
2. 电容滤波器
v2
●电路特点
(a) vO的均值及其脉动度与
放电时间常数t =RLC 有关
D4 vO
D3
D1
VDRM 2V2
iO
D2 C
R L iO
v2
vO
(a) vO的均值及其脉动度
与放电时间常数t = L/RL有关
t51T510.5sCt250μF
2250 RL VDRM2V222535V
R L iO
(b) D导通角大，纹波可进一步减少，接负载能力强：
vO (c) 电感体积大而笨重，因而适合于电流较大、要求输
出电压脉动较小的场合，或更合适于高频电源滤波
v2
10.1.2 滤波电路
2. 电容滤波器 ●例题：整流滤波电路
如图，已知电源频率 f
220VAC
v2
vO
VDRM 2V2
iO
C
R L vO
=50Hz，负载 RL = 200，要求直流
输出电压VO=30V。(1) 试求变压器二次电压V2；(2) 选
择整流二极管及；(3) 滤波电容器。
解：(2) 选取二极管：
3. 电感滤波器 ●例题：交直流收扩两用机电源
vO
n2
220VAC
SI
Vo Vo
100% (%)
Vi0
T0
KV
Vo Vi
Io 0
T 0
I
474
D4
D1
D3
D2
2000μ
24VDC
FU
C2
n3
No Image
50V R L
10.2.1 稳压电源的质量指标 10.2.2 串联反馈式稳压电路的工作原理 10.2.3 三端集成稳压器 10.2.4 三端集成稳压器的应用
2. 电容滤波器
v2
●工作原理
(a) v2 > vC : 桥堆导通， 电源同时给负载 RL和 C 供充电，vC= vO= v2
C
0 .9V 2
(b) v2 <vC : 桥堆截止， C 对负载 RL 供放电， vC vO指数↓
If RL=∞，放电iO= 0, 放电区间
vC将被充至v2峰值!
D4 vO
(%/V)
T0
Ro
Vo Io
( )
Vi 0
T 0
选250/50V的电解电容器
10.1.2 滤波电路
3. 电感滤波器 ●工作原理
220VAC
v2
vO
当流过电感的电流发生
变化时，线圈中产生自感电势阻碍
t51T510.5sCt250μF
2250 RL
I adj
R L VO0.9V2
电流变化，从而有效抑制负载电流和电压的脉动。
SI
Vo Vo
100% (%)
Vi 0 T0
:
电流调整率： Io 从0↗Max
时， Vo 的相对变化率
反映输入电压、环温不 变，输出电流变时输出 电压保持稳定的能力， 即稳压器带负载能力。
10.2.1 稳压电源的质量指标
3. 温度系数 RR 20lg Vip-p (dB) Vop-p
4. 纹波抑制比
阻为零，反向电阻为无穷大。
220VAC
10.1.1 单相整流电路
2. 工作原理
v2
D4
v2
vO
D1
v2 正半周：D1、D3 导 通，D2、D4 截止。
D3 D2
v2 负半周：D2、D4 导
C
0 .9V 2
通，D1、D3 截止。
iO
R L v D 1/3
t
0 .9V 2 t t
10.1.1 单相整流电路
滤波视角：直流分量(XL= 0，L短路)只施于RL；谐波 分量(XL = jL>>RL)大部施于L → 较平滑直流电压vO。
储能视角：工作时L有储能，供电电
压v2↓，L 储能对RL补电；v2↑，电源 对L和 RL供电 →连续、平稳和稳定vO。
10.1.2 滤波电路
3. 电感滤波器 ●电路特点
220VAC
100μ
R2 R1 R2
思考题：
D4
v2
vO
D1
桥式整流电路如图。
D3
解：
D2
(1) D2 或 D4断开，负 载电压波形如图。
R L vO
(2)若 D2 或 D4 接反，后果是： 正半周，D1D2或 D3D4导通，电流经 D1D2或 D3D4造成 电源短路，电流很大 → 变压器及D1D2或D3D4将被烧坏！
220VAC
(d) 更进一步的改进：LC滤波器
10.1.2 滤波电路
3. 电感滤波器 ●例题：交直流收扩两用机电源
vO
n2
220VAC
SI
Vo Vo
100% (%)
Vi0
T0
KV
Vo Vi
Io 0
T 0
I
474
D4
D1
D3
D2
2000μ
24VDC
FU
C2
n3
50V
Vo Vo100%
Vi Vi Io0
RL
T0
10.1.2 滤波电路
iC
10.1.2 滤波电路
2. 电容滤波器 ●工作原理 (a) v2 > vC : 桥堆导通，
电源同时给负载 RL和 C 供充电，vC= vO= v2
220VAC
v2
C
0 .9V 2
D4 vO
D3
vO
D1
v VDRM 2V2
O
D2 C
R L vO
t
充电区间
10.1.2 滤波电路
220VAC
10.2.0 概述
稳压电路（稳压器）是为电路或负载提供稳定的 输出电压的一种电子设备。
稳压电路的输出电压值基本上与电网电压、负载 及环境温度变化无关。理想稳压器是输出阻抗为零 的恒压源。实际上，它是内阻很小的电压源。其内 阻越小，稳压性能越好。
稳压电路是整个电子系统的一个组成部分，也可 以是一个独立的电子部件。
电子技术基础 A（模拟部分）
10：直流稳压 电源
10.1 小功率直流滤波电路 10.2 串联反馈式稳压电路 10.3 开关稳压电路* 10.4 SPICE仿真*
10.1.1. 单相整流电路 10.1.2. 滤波电路 10.1.3. 倍压整流电路*
10.1.1 单相整流电路
1. 概述 小功率直流稳压电源的组成
3. 主要参数计算 整流平均电压 VO
vO
整流平均电流 IO
VO
1 π
π 0
2V2sin td( t )
22 π
V2
0.9V2
220VAC
D4
D1
v2
vO
D3 D2
C
0 .9V 2
vO
IO
iO
R L VDRM 2V2
t
0 .9V 2 t t
220VAC
10.1.1 单相整流电路
4. 整流元件参数
Vomin R1R2R2RpRpVref
Vf
R 2 R 1 R 2
Vo
FVV o
RL
Vz
Vf
Rp
–
A
+
V VbAvo(VrefVf)
ref
R
2
R
Dz T
V
VoR1R2R2Vref
Vref FV
b
当 Vi 或 RL 变化时，输出电压Vo↗，稳压过程如下：
Voh
Vf Vnh
Vbi
Vbei
Vceh
Voi
(2)若 D2 或 D4 接反了，后果如何？
(3)若 D2 或 D4 因击穿或烧坏而短路，后果又如何？
220VAC
10.1.1 单相整流电路
思考题：
D4
v2
vO
D1
桥式整流电路如图。
D3
解：
D2
(1) D2 或 D4断开，负
C
载电压波形如图。
2V2
R L vO
t
t
220VAC
10.1.1 单相整流电路
t 越大 C 放电越慢 输出均压VO 越大，波形越平滑
为了得到比较平直的输出电压
vO
T ：电源电压的周期
近似估算取： VO = 1. 2 V2 / 1. 0 V2 （全波/半波）
10.1.2 滤波电路
220VAC
2. 电容滤波器
v2
●电路特点
(a) vO的均值及其脉动度与
放电时间常数t =RLC 有关
滤波原理：滤波电路利用储能元件L或/和C构成低通 滤波电路（实质上是根据C两端的电压或L中的电流不 能突变或储能特性）, 滤掉（抑制）整流输出电压中的 交流成份，保留其直流成份，平滑输出电压波形。
10.1.2 滤波电路
1. 概述 常用滤波器结构：C型、LC型(倒L)、CRC型(P)
L
C2
vO
vL
R
如图，已知电源频率 f
220VAC
v2
vO
VDRM 2V2
vO
C
RL
IO
VO RL
0.9V2 RL
=50Hz，负载 RL = 200，要求直流
输出电压VO=30V。(1) 试求变压器二次电压V2；(2) 选
择整流二极管及；(3) 滤波电容器。
解：(3) 选取滤波电容：
SV
Vo Vo Vi
100%
Io0
10.2.2 串联反馈式稳压电路的工作原理
3. Vo 及其调节范围
设运放处于线性工 作状态和深度负反馈 状态，此时运放的两 输入端的电压近似相 等，因此有：
RL
Vz
Vf
Rp
–
A
+
V VbAvo(VrefVf)
ref
R
2
R
Dz T
V
VoR1R2R2Vref
Vref FV
b
Vomax R1RR22RpVref
D4
v2
vO
D1
二极管平均电流：
D3
D2
vO
C
0 .9V 2
二极管最大反向电压：
C1
V2
VO 1.2
30 25V 1.2
I1
R L vO
t t
t
220VAC
10.1.1 单相整流电路
思考题：
D4
v2
vO
D1
桥式整流电路如图。
D3
试分析：
D2
RL
I
D
1 2
I
O
(1) D2 或 D4断开时负载电压波形。
10.2.1 稳压电源的质量指标
1. 输入调整因数（电压调整率）：
C1
B
: 反映输入电压波动对输出电压的影响
X
反映负载电流和环温 不: 电变压时调，整电率网电压波 动对稳压电路的影响
No Image
: 稳压系数
10.2.1 稳压电源的质量指标
2. 输出电阻：
n1
: 反映电流 Io 变化对 Vo 的影响
D4
v2
vO
D3
(a) vO的均值及其脉动度与
放电时间常数t =RLC 有关
(b) 外特性曲线：
0 .9V 2 2V2
(c) D导通角小，流峰值大：
t 越大VO 越高，IO 越大
整流 D 导通时间越短
iD 峰值电流越大。
iL
选管时一般取： IOM = 2 ID
D1
VDRM 2V2
iO
D2 C
RL
D4 vO
D3
D1
VDRM 2V2
iO
D2 C
R L iO
(b) 外特性曲线： C滤波器的输出电压受负 i O
C 滤波
载影响较大，即带负载能
力较差。故适合于要求输
出电压较高、负载电流或 负载变化较小的场合
纯 R 负载
C
0 .9V 2
10.1.2 滤波电路
2. 电容滤波器 ●电路特点
220VAC
(3)若 D2 或 D4 因击穿或烧坏而短路，后果是： 正半周，情况同(2) → 变压器及D1D2或D3D4将被烧坏！
10.1.2 滤波电路
1. 概述 交流电压经整流后的输出是脉动直流，其中既有直
流成份又有交流成份。
滤波目的：滤掉整流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。
ID1 2IO1 2V RO L7.5mA
V
o
V V
V
V
re
V
f
re
f
re
f
re
f
r
e
f
I
1
I
2
V
r
R
e
f
1
1
R
2
R
1
1
R
2
R
1
R I
2
a
d
j
I
)
R
a
d
j
I
a
wk.baidu.com
2
d
j
R R
2 2
IOM =100mA VDRM= 50V 选二极管2CP11
10.1.2 滤波电路
2. 电容滤波器 ●例题：整流滤波电路
t
t
10.1.2 滤波电路
2. 电容滤波器 ●例题：整流滤波电路
如图，已知电源频率 f
220VAC
v2
vO
VDRM 2V2
L
C
R L vO
=50Hz，负载 RL = 200，要求直流
输出电压VO=30V。(1) 试求变压器二次电压V2；(2) 选
择整流二极管及；(3) 滤波电容器。
解：(1) 取VO= 1.2V2， 则变压器副边电压的有效值：
Vi
10.2.2 串联反馈式稳压电路的工作原理
1. 电路组成
四部分：基准电压、比较放大、取样电路和调整元件
RL
调整管
Vz
Vf
比较放大
–
A
+
R1
Rp
V ref R 2
R
T D z V b
VoR1R2R2Vref
Vref FV
基准
取样电路
10.2.2 串联反馈式稳压电路的工作原理
2. 稳压原理 由运放可知：
变压
整流
滤波
交流
电源
v1
v2
t
v3
t
v4
t
稳压
负载
vo
t
t
功能：把交流电压变成稳定的大小合适 的直流电压
10.1.1 单相整流电路
1. 概述 整流电路的作用：将交流电压转变为脉动直流电压
整流原理：利用二极管的单向导电性 常见整流电路：半波、全波、桥式和倍压整流；单相
和三相整流等。 分析方法：把二极管当作理想元件处理，即正向导通电
10.1.1 单相整流电路
思考题：
D4
v2
vO
D1
桥式整流电路如图。
D3
解：
D2
(1) D2 或 D4断开，负 载电压波形如图。
R L vO
(2)若 D2 或 D4 接反，后果是： 正半周，D1D2或 D3D4导通，电流经 D1D2或 D3D4造成 电源短路，电流很大 → 变压器及D1D2或D3D4将被烧坏！
D3
vO
D1
D2 C
vO
R L vC
t
10.1.2 滤波电路
2. 电容滤波器 ●工作原理 (a) v2 > vC : 桥堆导通，
电源同时给负载 RL和 C供充电，vC= vO= v2
(b) v2 < vC : 桥堆截止， C 对负载 RL 供放电， vC vO指数↓
D承受最高反压为*：
i
220VAC