康华光-电子技术基础(第六版)模拟部分ch11

～220V 50Hz
v1
v2
＋ C2 D1 D2
VC1 2 V2 负半周， D1截止， D2导通，
－
C1 ＋
b RL
C2充电的峰值电压 VC2 2 V2 VC1 2 2 V2 VL VC2 2 2 V2
a
－
～220V
50Hz
v1
v2
－
VO
＋
＋
C2
D1 D2
是变压器副边电压的2倍
R
＋ C1
＋ C2
（c）
11.1.2 滤波电路
电容滤波电路
RL 未接入
v2, vL, vC RL 接入后
C 放电
2 V2 a c d
b vC＝ 2 V2
C 充电 e
vC＝vL
Vr
v2＝ 2 V2sinωt
Tr
～220V
a
50Hz
v1
v2
（＋） （－）
b （＋） （－）
D4 D1 D3 D2
＋
ic 放 S
《电子技术基础》
模拟部分 （第六版）
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电子技术基础模拟部分
1 绪论 2 运算放大器 3 二极管及其基本电路 4 场效应三极管及其放大电路 5 双极结型三极管及其放大电路 6 频率响应 7 模拟集成电路 8 反馈放大电路 9 功率放大电路 10 信号处理与信号产生电路 11 直流稳压电源
11.2.4 三端集成稳压器的应用
1. 固定式应用举例
D1
υi
υ2
D4
D2
VI
D 1 78L×× 3
D3
C1
2
C2
0.33μF
0.1μF
+ ＋ C3
10μF VO -
25
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11.2.4 三端集成稳压器的应用
2. 可调式应用举例
26
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11.3 开关式稳压电路
11.3.1 开关试稳压电路的工作原理 *11.3.2 带隔离变压器的直流变换型
2
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11 直流稳压电源
11.1 小功率整流滤波电路 11.2 线性稳压电路 11.3 开关式稳压电路
3
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11.1 小功率整流滤波电路
11.1.1 单相桥式整流电路 11.1.2 滤波电路 *11.1.3 倍压整流电路
4
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交流电网电压转换为直流电压的一般过程
2. VL和IL
VL

1 π
π 0
2
V2
sint
dt

22 π
V2
vL
2 V2
0.9V2
O D1 D3 D2 D4 D1 D3 D2 D4 导通 导通 导通 导通
VL＝0.9V2 ωt
IL

VL RL
0.9V2 RL
3. 纹波系数
Kr
V22 VL2 0.483 VL
4. 平均整流电流
电源变压器 整流电路
滤波电路
稳压电路
v1
～220V 50Hz
v2
vR
vF
交流电网电压
v1
v2
vR
vF
VO VO
t
t
t
t
t
变压器：降压 整流：交流变脉动直流 滤波：滤除脉动 稳压： 进一步消除纹波，提高电压的稳定性和带载能力
5
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11.1.1 单相桥式整流电路
1. 工作原理
利用二极管的单向导电性
C 放电
2 V2 a c d
b vC＝ 2 V2
C 充电 e
A. 二极管的导电角 < ，
流过二极管的瞬时电流
很大。
v2＝ 2 V2sinωt
O D1 D3
导 电
π D2 D4
导 电
2π D1 D3
导 电
B. 负载直流平均电压 VL 升高
d = RLC 越大， VL 越高
C. 直流电压 VL 随负载电流 增加而减少
＋ C2
v2
D1 D2
－
C1 ＋
b
倍压整流电路一般用于高电压、小电流（几毫安以下）和 负载变化不大的直流电源中。
15
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10.2 线性稳压电路
10.2.1 稳压电源质量指标 10.2.2 串联反馈式稳压电路工作原理 10.2.3 三端集成稳压器 10.2.4 三端集成稳压器的应用
16
(2.0～2.5)
三端可调 正压LM317 负压LM337 (3～40) (1.2～37)
1.2～22
23
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11.2.4 三端集成稳压器的应用
1. 固定式应用举例
D
＋
1 78L×× 3
＋
VI
C1 0.33μF
2
C2 0.1μF
＋ C3 10μF VO
－
－
24
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电源 11.3.3 开关稳压电源的应用举例
27
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11.3.1 开关式稳压电路的工作原理
1. 串联（降压）型开关稳压电路（Buck）
电路组成
开关管T与负载RL串联
误差放大器
vF
－
VREF
EA ＋
比较器
vA
＋
vT － C
基准电压
三角波电 压发生器
VI
vB T iL L
vE
(-) (+)
2. 可调式三端集成稳压器（正电压LM317、负电压LM337 ）
输出电压
VI
VO VREF I2 R2
VREF ( I1 Iadj )R2
由于 Iabj<< I1 所以
VO VREF I1 R2
VREF

VREF R1

R2
VREF (1
R2 R1
)
I VREF (相对于 adj 点)
30
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11.3.1 开关式稳压电路的工作原理
1. 串联（降压）型开关稳压电路（Buck）
工作原理
VO

ton T
VI

qVI
当ton不变，改变T（或fk）同样能调节VO的大小，称为脉 冲频率调制PFM控制方式。
31
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11.3.1 开关式稳压电路的工作原理
2. 并联（升压）型开关稳压电路（Boost）
主回路
(－) L (＋) vX + vD －
iO
开关管T与负载RL并联
工作原理
当控制电压vG为高
＋
VI vG
iL ＋ vL － T
toff
g
iT D
＋ vDS －
＋ iC ＋ i放 C
vO
RL
ton
－T
－
电平（ton期间）时，T 饱和导通，输入电压VI 直接加到L两端，电感 储存能量 。
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11.2.1 稳压电源质量指标
输出电压 VO f (VI , IO , T ) 输出电压变化量 VO KVVI RoIO ST T
输入调整因数
KV

VO VI
IO 0 T 0
电压调整率
SV

VO /VO VI
100%
IO 0 T 0
＋C ic 充
iL
vL
RL
－
O D1 D3
导 电
π D2 D4
导 电
2π D1 D3
导 电
t1 t2
T
vr
2
O
iL
iD1，3
iD2，4
iD
3π D2 D4
导 电
4π ωt
ωt
iL＝
vL RL
Oθ
θ
θ
θ
ωt
10
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11.1.2 滤波电路
RL 未接入
v2, vL, vC RL 接入后
电容滤波的特点
Tr
a ～220V
50Hz
电网 v1
v2
电压
b
iD1、3
－ D4 D1 ＋ ＋
D3 D2
iL vL
iD2、4
R1
－
6
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11.1.1 单相桥式整流电路
1. 工作原理
v2
利用二极管的单向导电性 2 V2
Tr
a ～220V
50Hz
电网 v1
v2
电压
b
D4 D1 D3 D2
＋ iL vL
R1
π
2π 3π 4π
O
ωt
iL iD1 iD3 iD2 iD4 iD1 iD3 iD2 iD4
Tr
～ D1～D4
～220V
50Hz
-
+
v1
v2
～
－ O
vL
2 V2
0.9V2
ωt VL＝0.9V2
RL
O D1 D3 D2 D4 D1 D3 D2 D4
ωt
导通 导通 导通 导通
7
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11.1.1 单相桥式整流电路
稳压系数
VO /VO
VI /VI
IO 0 T 0
输出电阻 温度系数
17
Ro

VO IO
VI 0 T 0
ST

VO T
VI 0 T 0
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11.2.2 串联反馈式稳压电路的工作原理
1. 结构
VI
R
VREF VF
＋ EA
－
c
VB b
T
e
IR1
＋
vB T iL L
vE (-) (+)
iO ＋
（a）
vA O
vE VI-VCES
t
基准电压
三角波电 压发生器
D
＋ C
R1 vF vO RL
（b）－VOD
toff ton
R2 －
iL
wk.baidu.com
T
IL
t
（c）
控制与驱动电路
开关管 T LC 滤波 取样
二极管 D 电路 电路
O
t
vO
输出电压的平均值
（d） VO
VO

ton T
(VI
VCES )
toff T
(VD )

ton T
VI

qVI
O
t
脉宽调制（PWM）式
式中q＝ton/T 称为脉冲波形的占空比
降压型开关稳压电源
29
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11.3.1 开关式稳压电路的工作原理
1. 串联（降压）型开关稳压电路（Buck）
工作原理
误差放大器
vF
VO

＋
D
C
iO
＋ R1
vF vO RL
R2 －
控制与驱动电路
开关管 T LC 滤波 取样 二极管 D 电路 电路
28
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11.3.1 开关式稳压电路的工作原理
1. 串联（降压）型开关稳压电路（Buck）
工作原理
vA, vT, vB
vT
vB
误差放大器
vF
－
VREF
EA ＋
比较器
VI
vA
＋
vT － C
基准电压 1.2V
＋ 比较放大器
VB
T
－
调整管
VO
I1 R1
Iadj
adj
I2 R2
22
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11.2.3 三端集成稳压器
3. 最小输入－输出电压差
＋
VI －
类型
参数
符号
单 位
输入电压
VI
V
输出电压
VO
V
最小（输入－输出） 电压差
（VI－VO）min
V
1 三端稳压器 3
＋
2
VO
－
三端固定 正压78×× 负压79×× (8～40) (5～24)
VREF VF
＋ EA
－
误差放大电路
c
VB b
T
e
IR1
R1
Rp
调整管 R2
＋
R1 IL
取 VO 样
RL
R2
－
满足深度负反馈，根据虚短和虚断有
VF VREF VF R2 VO R1 R2
所以输出电压
VO
VREF(1
R1 R2
)
# 除了稳压原理来自负 反馈，此电路设计还 需要考虑哪些问题?
ton T
VI

qVI
－
VREF
EA ＋
比较器
vA
＋
vB
vT － C
基准电压
三角波电 压发生器
VI
T iL L
vE
(-) (+)
＋
D
C
iO
＋ R1
vF vO RL
R2 －
稳压原理
控制与驱动电路
开关管 T LC 滤波 取样 二极管 D 电路 电路
VI↑（或RL↑） →VO↑ →VF↑ →vA↓ →vB↓ →q↓（ton↓） VO↓
t1 t2
T
vr
2
O
iL
iD1，3
iD
iD2，4
Oθ
θ
θ
当
d
（3

5）T
2
时，
VL
=
(
1.1

1.2
)V2
vC＝vL
Vr
3π D2 D4
导 电
4π ωt
ωt
iL＝
vL RL
θ
ωt
11
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11.1.2 滤波电路
VL 随负载电流的变化
VL
Tr
（＋）
2 V2 C 型滤波
～220V 50Hz
R1
3.9kΩ
D2
R5
D1
DZ3
IB10 DZ4
R9 5.8kΩ
T9
IC8
R14 T12
T10
5kΩ R15 100Ω
T13 R7
13kΩ
C1 5pF
T7 T8
R8 13kΩ
T6
R6 2.84kΩ
1 VI
T11
IO R11 3 ＋VO
R12 VF
R13 2.23kΩ
－ 2
21
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11.2.3 三端集成稳压器
19
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11.2.3 三端集成稳压器
78 XX：正电压
79 XX：负电压
20
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7.8k Ω R10
2.5k Ω
11.2.3 三端集成稳压器
1. 输出电压固定的三端集成稳压器
R4 410Ω
T1 T4
T5A
IC5
B
T2
T3
R3
576Ω
T14
R2
3.4kΩ VREF
DZ1 DZ2
DZ
R1
R1 IL
基
Rp
取 VO 样
RL
准 电
误差放大电路
调整管 R2
R2
压
－
18
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11.2.2 串联反馈式稳压电路的工作原理
2. 工作原理
VI
将VREF看作电路的输入
R
电压串联负反馈
输入电压波动
输出电
DZ
负载电流变化
压变化
基
准
VO
VF (VREF不变)
VB
电 压
VO
a （－） D4 D1
0.9V2
v1
v2
D3 D2
＋ ic 放 S
b （＋）
＋C ic 充
iL
vL
RL
纯电阻负载
（－）
－
O
IL
12
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11.1.2 滤波电路
电感滤波电路
13
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*11.1.3 倍压整流电路
RL
－
VO
＋
正半周， D1导通， D2截止，
a ＋
C1充电达峰值电压
I D1

I D3

I D2

I D4

1 2
IL
0.45 V2 RL
5. 最大反向电压 VRM 2 V2
8
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11.1.2 滤波电路
几种滤波电路
＋ C
L
＋ C
（a）
（b）
（a）电容滤波电路
（b）电感电容滤波电路（倒L型）
（c）型滤波电路
# 为什么不用有源滤波电路?
9
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＋
C1 ＋
b
当C2的放电时间常数RLC2远大于电源电压周期时，正半周，C2放
电很少，负载电压可以基本保持不变。
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*11.1.3 倍压整流电路
电路中元器件要求有较高的耐压值， 并能承受更大的冲击电流
增加连接的级数，可得到更 高倍数的输出电压
～220V 50Hz
v1
RL
－
VO
＋
a
＋