第十章稳压电路.

DepartmentofElectronicsandInformationScience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。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。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直流电压。DepartmentofElectronicsandInformationScience单相桥式整流电路(1)工作原理单相桥式整流电路如图10.02（a）所示。图10.02单相桥式整流电路DepartmentofElectronicsandInformationScience当正半周时二极管D1、D3导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。在负载电阻上正负半周经过合成，得到的是同一个方向的单向脉动电压。单相桥式整流电路的波形图见图10.02(b)。当负半周时二极管D2、D4导通，在负载电阻上得到正弦波的负半周。DepartmentofElectronicsandInformationScience根据图10.02（b）可知，输出电压是单相脉动电压。通常用它的平均值与直流电压等效。输出平均电压为（2）参数计算22π02LO9.0π22dsin2π1VVttVVV流过负载的平均电流为L2L2L9.0π22RVRVIL2L2LD45.0π22RVRVII流过二极管的平均电流为2Rmax2VV二极管所承受的最大反向电压DepartmentofElectronicsandInformationScience流过负载的脉动电压中包含有直流分量和交流分量，可将脉动电压做傅里叶分析。此时谐波分量中的二次谐波幅度最大，最低次谐波的幅值与平均值的比值称为脉动系数S。)4cosπ1542cosπ34π2(22OttVv67.032π22π32422VVSDepartmentofElectronicsandInformationScience单相半波整流电路(a)电路图(b)波形图图10.03单相半波整流电路输出电压只是正半周导电，在负载上得到的是半个正弦波。DepartmentofElectronicsandInformationScience负载上输出平均电压为:22π02LO45.0π2)d(sin2π21VVttVVVL2L2LD45.0π2RVRVII流过负载和二极管的平均电流2Rmax2VV二极管所承受的最大反向电压DepartmentofElectronicsandInformationScience单相全波整流电路(a)电路图图10.05单相全波整流电路(b)波形图全波整流电路的输出，与桥式整流电路的输出相同.DepartmentofElectronicsandInformationScience输出平均电压为:22π02LO9.0π22)d(sin2π1VVttVVVL2L2Lo9.0π22RVRVII流过负载的平均电流为2Rmax22VV二极管所承受的最大反向电压67.032π22π32422VVS单相全波整流电路的脉动系数S与单相桥式整流电路相同。DepartmentofElectronicsandInformationScience注意，整流电路中的二极管是作为开关运用的。整流电路既有交流量，又有直流量，通常对:输入（交流）—用有效值或最大值；输出（交直流）—用平均值；整流管正向电流—用平均值；整流管反向电压—用最大值。单相桥式整流电路的变压器中只有交流电流流过，而半波和全波整流电路中均有直流分量流过。所以单相桥式整流电路的变压器效率较高，在同样的功率容量条件下，体积可以小一些。DepartmentofElectronicsandInformationScience电容滤波电路电容滤波电路是在负载电阻上并联了一个滤波电容C。图10.06电容滤波电路10.4滤波电路DepartmentofElectronicsandInformationScience(1)滤波原理电源正半周，D1、D3导通，变压器次端电压v2给电容器C充电。图10.07电容滤波波形图在t1到t2时刻，二极管导电，Ｃ充电，vC=vO按正弦规律变化；t2到t3时刻二极管关断，vC=vOo按指数曲线下降，放电时间常数为RLC。DepartmentofElectronicsandInformationScience当放电时间常数RLC增加时，t1点要右移，t2点要左移，二极管关断时间加长，导通角减小，滤波曲线中的3；反之，RLC减少时，导通角增加。显然，当ＲL很小，即IL很大时，电容滤波的效果不好，见图滤波曲线中的2。图10.08电容滤波的效果DepartmentofElectronicsandInformationScience(2)电容滤波的计算一般常采用以下近似估算法：在RLC=(35)T/2的条件下，近似认为VL=VO=1.2V2（3）外特性整流滤波电路中，输出直流电压VL随负载电流IO的变化关系曲线如图10.09所示。2OLd2O2OL1.22)53(=0.9=,02=,=VVTCRVVCVVR～图10.09整流滤波电路的外特性DepartmentofElectronicsandInformationScience电感滤波电路利用储能元件电感器Ｌ的电流不能突变的性质，把电感Ｌ与整流电路的负载ＲL相串联，也可以起到滤波的作用。图10.10电感滤波电路图10.11波形图DepartmentofElectronicsandInformationScience图10.12稳压电源方框图引起输出电压变化的原因是负载电流的变化和输入电压的变化，参见图10.12。10.5.1引起输出电压不稳定的原因负载电流的变化会在整流电源的内阻上产生电压降，从而使输入电压发生变化。),(=OIOIVfV即10.5稳压电路DepartmentofElectronicsandInformationScience线性串联型稳压电路的工作原理(1)线性串联型稳压电源的构成串联稳压电源工作原理：因VO=VI-VR。当VI增加时，R受控制而增加，使VR增加，从而在一定程度上抵消了VI增加对输出电压的影响;若负载电流IL增加，R受控制而减小，使VR减小，从而抵消了因IL增加，对输出电压减小的影响。图16.03串联稳压电源示意图图10.13串联稳压电源示意图DepartmentofElectronicsandInformationScience典型的串联型稳压电路如图10.14所示。它由调整管、放大环节、比较环节、基准电压源几个部分组成。图10.14串联型稳压电路方框图DepartmentofElectronicsandInformationScience(2)线性串联型稳压电源的工作原理1）输入电压变化，负载电流保持不变VI↑→VO↑→Vf↑→VO1↓→IB↓→VCE↑VO↓自动调节作用来源于电压串联负反馈。2）负载电流变化，输入电压保持不变IL↑→VO↓→Vf↓→VO1↑→VCE↓VO↑DepartmentofElectronicsandInformationScience）输出电压调节范围的计算REF2321O1O)'+(1=VRRRRVV调节R2显然可以改变输出电压。FvvAioVF13'2''213''2RRRRRRvvFofv而REFfVV又DepartmentofElectronicsandInformationScience串联型稳压电源的内阻很小，如果输出端短路，则输出短路电流很大。同时输入电压将全部降落在调整管上，使调整管的功耗大大增加，调整管将因过损耗发热而损坏，为此必须对稳压电源的短路进行保护。过载也会造成损坏。10.5.3稳压电路的保护环节保护的方法反馈保护型温度保护型截流型限流型利用集成电路制造工艺，在调整管旁制作PN结温度传感器。当温度超标时，启动保护电路工作，工作原理与反馈保护型相同。DepartmentofElectronicsandInformationScience截流型限流型当发生短路时，通过保护电路使调整管截止，从而限制了短路电流，使之接近为零。截流特性见图10.15。是当发生短路时，通过电路中取样电阻的反馈作用，输出电流得以限制。限流特性见图10.16。图10.15截流型特性图10.16限流型特性DepartmentofElectronicsandInformationScience三端集成稳压器(1)概述将串联稳压电源和保护电路集成在一起就是集成稳压器。集成稳压器只有三个引线：输入端、输出端和公共端，称为三端集成稳压器。图10.17集成稳压器符号要特别注意，不同型号，不同封装的集成稳压器，它们三个电极的位置是不同的，要查手册确定。图10.18外形图照片DepartmentofElectronicsandInformationScience(2)应用电路可调输出三端集成稳压器的内部，在输出端和公共端之间是1.25V的参考源，因此输出电压可通过电位器调节。)1(25.1+=1PPaP1REFREFORRRIRRVVV三端固定输出集成稳压器的典型应用电路如图10.19所示。10.19应用电路(固定)三端可调输出集成稳压器的典型应用电路如图10.20所示。图10.20应用电路(可调)