滤波和稳压四部分组成
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7 集成稳压电路
§7.1 集成稳压电源的组成及工作原理
3 4
组成
变压
220V
v1
由变压、整流、滤波和稳压四部分组成。
整流
v2 vR
滤波
vF
稳压
vO
v1
v2
vR
vF
v1
t
t
t
t
t
稳压电路对整流后的直流电压采用负反馈技术进一步稳定 滤波电路是将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流成分， 整流电路是将工频交流电转为具有直流电成分的脉动直流电。 变压电路是将输入电压进行降压 直流电压。 增加直流成分。
电容滤波
当放电时间常数RLC增加时， 二极管关断时间加长，导通 角减小，见曲线3；反之， RLC减少时，导通角增加， 见曲线2。显然，当ＲL很小， 即IL很大时，电容滤波的效 果不好；反之，当ＲL很大， 即IL很小时，电容滤波的效 果好，所以电容滤波适合输 出电流较小的场合。
电容滤波的计算
电容滤波的计算比较麻烦，因为决定输出电压的因 素较多。工程上有详细的曲线可供查阅。一般常采 用以下近似估算法：
比较器 调整管 滤波电路
比较放大器
取样电路
开关型稳压电路的稳压原理
稳压过程： 输出电压的变化通过取样电阻输入到比较放大器的输入端，通 VI↑ → VO↑ → FVO↑ → Vf↓ → Ton ↓ 过与基准电压的比较后放大输出。当三角波的幅度小于比较放 大器的输出时，比较器输出高电平，调整管导通，向电感充电； 反之输出为低电平，调整管截止，电感通过二极管 D进行放电。 V ↓
＋ －
B (c ) D3 D2
RL
－
－
(a)半波整流
(b)全波整流
(c)桥式整流
半波整流
二极管D导通
二极管D截止
电路图
波形图
优点：电路简单
缺点：输出电压波动太大
全波整流
二极管D1导通
二极管D2导通
电路图
波形图
优点：输出电压波动减小
缺点：变压器绕线太多
桥式整流
电路图
工 作 原 理
Fra Baidu bibliotek波形图
当vi为正半周时，二极管D1、D3导通，在负 载电阻上得到正弦波的正半周。 当vi为负半周时，二极管D2、D4导通，在负 载电阻上得到正弦波的正半周。
1.2V2* 1.2V2* 0.9V2
2V 2
2V 2
2V 2
2V 2
*使用条件
T d RLC (3 ~ 5) 2
稳压电路
基准电压源
串 联 反 馈 型 稳 压 电 路 电路组成 调整管：T 比较放大器：A 取样电路
T
稳压原理
T
VI↑ → VO↑ → Vf↑ → VO1↓ → VE ↓ VO↓
输出电压的调整范围
T
R1 R2 ' R2 '' 利用深度负反馈条件下，集成运放输入端满足“虚短”的条件 VOmax =(1+ )VREF 得： R3 R2 '' R3 R1 VO VREF VF = VOmin )VREF R1 =(1+ R2 ' R2 '' R3 R3 R2 ' R2 '' R1 R2 ' VO =(1+ )VREF R3 R2 ''
常用滤波电路
L
电感器L对直流阻抗小，对交流 阻抗大，因此L 应与负载串联。
R
＋
C
＋
C
＋
C1
＋
C2
(a )
(b )
(c )
电容滤波
LC滤波
阻容型滤波
电容滤波
工作原理
当 v2到达最高点时，v2开始下降。此时二极管 D1两端反 v2 当电路处于负半周时，二极管 DD P端电压开始上升，当 若电路处于正半周，二极管 当电容两端的电压增大到大于变压器付边的电压时，二 D1 、 2的 3导通，变压器次端电压 偏，二极管截止，电容 C向负载Ｒ 放电。当放电的时间 上升到大于电容两端的电压时， D 开始导通，变压器次端 极管D2 截止，电容又开始通过负载电阻放电，重复前述 L2 给电容器 C 充电。此时C相当于并联在 v2上，所以输出波形 电压 v2再次给电容器C充电，负载两端的电压重新增大。 常数较大时，电容两端的电压下降较慢。 的过程。 同 v2 ，是正弦形。
串联反馈稳压电路的优缺点
优点： 输出电压稳定度高，纹波电压小，响应
速度快，电路简单，维护方便。
缺点：调整管T一直处于线性放大状态，输入
输出的电压差一直加在T的C-E之间，因 此，当负载电流较大时，T的功耗很大， 不但管子发热，而且电源的效率也较低
开关型稳压电路
开关型稳压电路由调整管、滤波电路、比较器、三 角波发生器、比较放大器和基准源等部分构成。
参数计算
输出电压中的直流分量 根据桥式整流的波形图可知，输出电压是单相脉动电压。将 输出电压用付立叶级数展开：
2 4 4 vO 2V2 ( cos 2 t cos 4 t ) π 3π 15π
2 2 V2 0.9V2 由此可得直流分量： VL π
流过负载的直流电流
IL VL 0.9V2 RL RL
O
开关型稳压电路的输出波形
开关电源波形图
开关型稳压电路的输出电压
忽略电感的直流电阻，输出电压VO即为vE的平均分量。
1 VO = T
t1
0
1 vE dt T
T
t1
vE dt
1 1 在输入电压一定时， (VD )toff + (VI VCES )ton T T 输出电压与占空比成正比。
整流电路
整流电路是将工频交流电转变为具有直流电成分的脉动 直流电。由于二极管具有单向导电性，故利用二极管可 进行整流。 常用整流电路
A A D A D1 O D2
＋
2 20 V 5 0Hz
＋
RL
2 20 V 5 0Hz
－
B (a )
－
(b )
＋ － ＋ －
B
＋ ＋
RL
2 20 V 5 0Hz
D4
D1
使用条件
T RL C 3 5 2
近似公式
VL=1.2V2
小 结
名 称 半波整流 全波整流 电容滤波 桥式整流 电容滤波 桥式整流 电感滤波 VL(空载) VL(带载) 二极管反向 最大电压
2V 2 2 2V 2
每管平均 电流 IL 0.5IL 0.5IL 0.5IL
2V2
2V 2
0.45V2
参数计算
流过二极管的平均电流
ID I L 0.45V2 2 RL
二极管所承受的最大反向电压
VRmax 2V2
滤波电路
滤波电路是将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流 成分，增加直流成分。利用电抗性元件对交、直流阻 电容器抗的不同，可实现滤波。 C对直流开路，对
交流阻抗小，所以C应该 并联在负载两端。
§7.1 集成稳压电源的组成及工作原理
3 4
组成
变压
220V
v1
由变压、整流、滤波和稳压四部分组成。
整流
v2 vR
滤波
vF
稳压
vO
v1
v2
vR
vF
v1
t
t
t
t
t
稳压电路对整流后的直流电压采用负反馈技术进一步稳定 滤波电路是将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流成分， 整流电路是将工频交流电转为具有直流电成分的脉动直流电。 变压电路是将输入电压进行降压 直流电压。 增加直流成分。
电容滤波
当放电时间常数RLC增加时， 二极管关断时间加长，导通 角减小，见曲线3；反之， RLC减少时，导通角增加， 见曲线2。显然，当ＲL很小， 即IL很大时，电容滤波的效 果不好；反之，当ＲL很大， 即IL很小时，电容滤波的效 果好，所以电容滤波适合输 出电流较小的场合。
电容滤波的计算
电容滤波的计算比较麻烦，因为决定输出电压的因 素较多。工程上有详细的曲线可供查阅。一般常采 用以下近似估算法：
比较器 调整管 滤波电路
比较放大器
取样电路
开关型稳压电路的稳压原理
稳压过程： 输出电压的变化通过取样电阻输入到比较放大器的输入端，通 VI↑ → VO↑ → FVO↑ → Vf↓ → Ton ↓ 过与基准电压的比较后放大输出。当三角波的幅度小于比较放 大器的输出时，比较器输出高电平，调整管导通，向电感充电； 反之输出为低电平，调整管截止，电感通过二极管 D进行放电。 V ↓
＋ －
B (c ) D3 D2
RL
－
－
(a)半波整流
(b)全波整流
(c)桥式整流
半波整流
二极管D导通
二极管D截止
电路图
波形图
优点：电路简单
缺点：输出电压波动太大
全波整流
二极管D1导通
二极管D2导通
电路图
波形图
优点：输出电压波动减小
缺点：变压器绕线太多
桥式整流
电路图
工 作 原 理
Fra Baidu bibliotek波形图
当vi为正半周时，二极管D1、D3导通，在负 载电阻上得到正弦波的正半周。 当vi为负半周时，二极管D2、D4导通，在负 载电阻上得到正弦波的正半周。
1.2V2* 1.2V2* 0.9V2
2V 2
2V 2
2V 2
2V 2
*使用条件
T d RLC (3 ~ 5) 2
稳压电路
基准电压源
串 联 反 馈 型 稳 压 电 路 电路组成 调整管：T 比较放大器：A 取样电路
T
稳压原理
T
VI↑ → VO↑ → Vf↑ → VO1↓ → VE ↓ VO↓
输出电压的调整范围
T
R1 R2 ' R2 '' 利用深度负反馈条件下，集成运放输入端满足“虚短”的条件 VOmax =(1+ )VREF 得： R3 R2 '' R3 R1 VO VREF VF = VOmin )VREF R1 =(1+ R2 ' R2 '' R3 R3 R2 ' R2 '' R1 R2 ' VO =(1+ )VREF R3 R2 ''
常用滤波电路
L
电感器L对直流阻抗小，对交流 阻抗大，因此L 应与负载串联。
R
＋
C
＋
C
＋
C1
＋
C2
(a )
(b )
(c )
电容滤波
LC滤波
阻容型滤波
电容滤波
工作原理
当 v2到达最高点时，v2开始下降。此时二极管 D1两端反 v2 当电路处于负半周时，二极管 DD P端电压开始上升，当 若电路处于正半周，二极管 当电容两端的电压增大到大于变压器付边的电压时，二 D1 、 2的 3导通，变压器次端电压 偏，二极管截止，电容 C向负载Ｒ 放电。当放电的时间 上升到大于电容两端的电压时， D 开始导通，变压器次端 极管D2 截止，电容又开始通过负载电阻放电，重复前述 L2 给电容器 C 充电。此时C相当于并联在 v2上，所以输出波形 电压 v2再次给电容器C充电，负载两端的电压重新增大。 常数较大时，电容两端的电压下降较慢。 的过程。 同 v2 ，是正弦形。
串联反馈稳压电路的优缺点
优点： 输出电压稳定度高，纹波电压小，响应
速度快，电路简单，维护方便。
缺点：调整管T一直处于线性放大状态，输入
输出的电压差一直加在T的C-E之间，因 此，当负载电流较大时，T的功耗很大， 不但管子发热，而且电源的效率也较低
开关型稳压电路
开关型稳压电路由调整管、滤波电路、比较器、三 角波发生器、比较放大器和基准源等部分构成。
参数计算
输出电压中的直流分量 根据桥式整流的波形图可知，输出电压是单相脉动电压。将 输出电压用付立叶级数展开：
2 4 4 vO 2V2 ( cos 2 t cos 4 t ) π 3π 15π
2 2 V2 0.9V2 由此可得直流分量： VL π
流过负载的直流电流
IL VL 0.9V2 RL RL
O
开关型稳压电路的输出波形
开关电源波形图
开关型稳压电路的输出电压
忽略电感的直流电阻，输出电压VO即为vE的平均分量。
1 VO = T
t1
0
1 vE dt T
T
t1
vE dt
1 1 在输入电压一定时， (VD )toff + (VI VCES )ton T T 输出电压与占空比成正比。
整流电路
整流电路是将工频交流电转变为具有直流电成分的脉动 直流电。由于二极管具有单向导电性，故利用二极管可 进行整流。 常用整流电路
A A D A D1 O D2
＋
2 20 V 5 0Hz
＋
RL
2 20 V 5 0Hz
－
B (a )
－
(b )
＋ － ＋ －
B
＋ ＋
RL
2 20 V 5 0Hz
D4
D1
使用条件
T RL C 3 5 2
近似公式
VL=1.2V2
小 结
名 称 半波整流 全波整流 电容滤波 桥式整流 电容滤波 桥式整流 电感滤波 VL(空载) VL(带载) 二极管反向 最大电压
2V 2 2 2V 2
每管平均 电流 IL 0.5IL 0.5IL 0.5IL
2V2
2V 2
0.45V2
参数计算
流过二极管的平均电流
ID I L 0.45V2 2 RL
二极管所承受的最大反向电压
VRmax 2V2
滤波电路
滤波电路是将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流 成分，增加直流成分。利用电抗性元件对交、直流阻 电容器抗的不同，可实现滤波。 C对直流开路，对
交流阻抗小，所以C应该 并联在负载两端。