模拟电子第15讲第十章直流电源

10.1小功率整流滤波电路10.2串联反馈式稳压电路10.0引言直流电源的组成及各部分的作用图10.1.1直流稳压电源的方框图电网电压电源变压器整流电路滤波电路稳压电路负载整流：将交流变为直流的过程。滤波：将脉动的直流电压变为平滑的直流电压。引言引言直流稳压电源的作用将交流电网电压转换为直流电压，为放大电路提供直流工作电源。组成各部分功能变压器：整流：滤波：稳压：end降压滤除脉动交流变脉动直流进一步消除纹波，提高电压的稳定性和带载能力10.1小功率整流滤波电路10.1.1单相桥式整流电路10.1.2滤波电路1.工作原理10.1.1单相桥式整流电路利用二极管的单向导电性1.工作原理10.1.1单相桥式整流电路利用二极管的单向导电性工作原理1.u20时，电流由+流出，经D1、RL、D2流入-。2.u20时，电流由-流出，经D3、RL、D4流入+。动画avi\15-1.avi几种常见的硅整流桥外形：+AC-~+~-~+-~10.1.1单相桥式整流电路3.纹波系数ttVVdsin2π12π0L2.VL和ILLLLRVI483.0L2L22rVVVK2π22V29.0VL29.0RV4.平均整流电流D3D1IID4D2IIL2L45.021RVI5.最大反向电压2RM2VV滤波电路的结构特点:电容与负载RL并联，或电感与负载RL串联。交流电压脉动直流电压整流滤波直流电压RLLRLC滤波：将脉动的直流电压变为平滑的直流电压。10.1.2滤波电路几种滤波电路10.1.2滤波电路（a）电容滤波电路（b）电感电容滤波电路（倒L形）（c）形滤波电路电容滤波电路图10.3.1(a)滤波电路滤波电容容量较大，一般采用电解电容器。电容滤波电路利用电容的充放电作用，使输出电压趋于平滑。滤波电路输出电压波形(b)理想情况下的波形(c)考虑整流电路内阻时的波形动画avi\15-3.avi动画avi\15-2.avi10.1.2滤波电路•常用的电解电容器1.思碧SPRAGUE思碧SPRAGUE电容是美国生产的著名品牌，大凡DIY发烧友无人不晓。蓝色外壳包装黑色油墨印刷，品质优异，性能稳定，而且寿命很长。具有自成一派的外观风格，无论如何变更品种，它的封装颜色特征都历久不变。很容易从众多的电容中把它区分出来。如果单纯的讲思碧SPRAGUE如何如何好，也许你会不以为然，如果告诉你象KRELL，MARKLEVINSON，CELLO等这些世界著名品牌，都是选用的思碧SPRAGUE作为主滤波电容，可见其品质和口碑绝非浪得虚名。•2.威发RIFA瑞典一个具有60多年历史的老牌名厂。以空心或黑体大写字母威发“RIFA”为其商标特征。威发RIFAPEH169系列是其铝质电解电容器里面的高档系列。有意思的是除去少数极品器材中偶尔可以看到威发RIFA那乳白色的身影外（例如GRYPHON的DM-100以及REF-1等旗舰功放；MARKLEVINSON、CELLO也少有使用），其他品牌中还真的很少见到。原因无他，威发RIFA的价格太贵了。•3.ROE这是德国生产的品牌，跟思碧SPRAGUE一样同属于欧美器材中的主力电容，在很多高档欧美器材中都可以找到他的身影。浅金或深金的透明包装是其特征。见到不少欧美器材在设计造型时特意把几棵ROE裸露到外面，给人以高贵、典雅、富丽堂皇的感觉。•4.菲力浦PHILIPS菲力浦PHILIPS公司真是家大业大，涉足的行业也多。电容器业自然也少不了他。•5.伊娜ELNA伊娜ELNA是日本久负盛名电容生产商，追溯历史他也有60多年的沧桑了。而研究开发音频专用电容也有了25年的历史，可以说是日制电容业的老大,而且伊娜ELNA每年从总收入中投入20%研发资金，实力可以一斑。跟欧美一些名牌电容的外包装所不同的是ELNA喜欢在不同型号之间，使用不同的彩色外壳封装，闪闪发亮刹是好看。伊娜ELNA的音频专用电解电容也不是等闲之辈，在很多中、高档器材上都可以觅见他的影踪。特别是在高档日产器材上，几乎是伊娜ELNA音响专用电容的天下，例如DENON的旗舰CD、功放，SONY的顶级SACD、CD、功放，MARANTZ、金嗓子的顶班器材•6.尼尔康NICHICON尼尔康NICHICON日本最大的电解电容供应商之一。1950年8月以300万日元起步的日本尼尔康“NICHICON”公司,是国际一流品牌的电容器专业制造商。尤其在全球‘电解电容器’技术领域里，一直雄居世界领先地位。50多年来的发展,至今己拥有国内外18家制造公司、14家销售公司•7.松下电解电容日本松下公司大家都不陌生，他生产的电解电容素质也相当不俗。最近推出的高可靠的HD系列的SMT型铝电解电容器。可在105℃条件下使用5千小时，在50℃条件下预计其使用寿命可达20年。•红宝石RUBYCON一个具有50年建厂历史的日本厂商，赫赫有名的“红宝石”。八、九十年代在其他欧美名牌电解电容没有进入大陆市场前，曾经是风靡国内音响界的“补品”电解电容。•SIC-SAFCOSIC-SAFCO是拥有84年厂史的法国电容厂，就是著名的特弗龙电容的生产厂。•高速，大电流，低自感，极低内阻，超长寿命,低频下潜好，弹性十足，音色甜美温暖，声音秀气以单向桥式整流电容滤波为例进行分析，其电路如图所示。一、滤波原理a桥式整流电容滤波电路u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC（电容器的充、放电）RL未接入时(忽略整流电路内阻)u2tuot设t1时刻接通电源t1整流电路为电容充电充电结束没有电容时的输出波形au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCucRL接入（且RLC较大）时(忽略整流电路内阻)u2tuot无滤波电容时的波形加入滤波电容时的波形充电放电au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCuotu2上升，u2大于电容上的电压uc，u2对电容充电，uo=ucu2时间常数=(RL//Rint)Cu2下降，u2小于电容上的电压。二极管承受反向电压而截止。电容C通过RL放电，uc按指数规律下降，时间常数=RLC放电时间常数远远大于充电时间常数，滤波效果取决于放电，其值愈大，滤波效果愈好。二、输出电压平均值2AVOU2.1U）（考虑电网电压波动，电容的耐压值应大于221.1U三、脉动系数S约为10%~20%141O(AV)O1mCRUUSL五、电容滤波电路的输出特性和滤波特性1.输出特性当滤波电容选定后，输出电压平均值UO（AV）和输出电流平均值IO（AV）的关系。2.滤波特性脉动系数S和输出电流平均值IO（AV）的关系。图10.3.5a电容滤波电路的输出特性图10.3.5b电容滤波电路滤波的特性10.1.2滤波电路电容滤波电路10.1.2滤波电路电容滤波的特点A.二极管的导电角，流过二极管的瞬时电流很大。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当d≥（35）时，2TVL=(1.11.2)V210.1.2滤波电路VL随负载电流的变化10.1.2滤波电路电感滤波电路end其它形式的滤波电路一、电感滤波电路L愈大，滤波效果愈好；适用于负载电流较大的场合。二、LC滤波电路输出直流电压为：2O(AV)O(AV)9.0UUU脉动系数S：SLCS21适用于各种场合。图10.3.8单相桥式电感滤波电路图10.3.9复式滤波电路(a)2O(AV)O(AV)9.0UUU三、LC-型滤波电路图10.3.9复式滤波电路(b)四、RC-型滤波电路图10.3.9复式滤波电路(c)O(AV)LLO(AV)URRRUSRRCS)//(1L2适用于负载电流较小的场合适用于负载电流较小的场合2O(AV)O(AV)2.1UUU2O(AV)O(AV)2.1UUUbv1C1C2D1D2v2VOa+-++D1导通，D2截止，v2向电容器C1充电，电压极性为右+左-，峰值电压可达D1截止，D2导通，v2+VC1向电容器充电，电压极性为右+左-，峰值电压可达2222VVC即　当v2处于正半周时当v2处于负半周时22V222V10.1.3.倍压整流电路1.二倍压整流电路2.多倍压整流电路适用于要求输出电压较高、负载电流较小的场合。图10.3.7多倍压整流电路10.2串联反馈式稳压电路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输出电压10.2.1稳压电源质量指标),,(OIOTIVfV输出电压变化量TSIRVKVTVOoIO输入调整因数00IOOTIVVVK电压调整率00IOOO%100/TIVVVVS稳压系数00IIOOO//TIVVVV输出电阻00OOoITVIVR温度系数00OITVTTVS1.结构10.2.2串联反馈式稳压电路的工作原理10.2.2串联反馈式稳压电路的工作原理2.工作原理输入电压波动负载电流变化输出电压变化OV)(REFF不变VVBVOV电压串联负反馈所以输出电压)1(21REFORRVV满足深度负反馈，根据虚短和虚断有(+)(+)(+)(+)212OFRRRVVREFFVV电路组成(b)常见画法采样电路：R1、R2、R3；比较放大电路：A；基准电压电路：由R、VDZ提供。调整管：VT；2.稳压原理UIUOUFUIdUBEICUCE↑UO图10.5.2具有放大环节的串联型稳压电路动画avi\16-1.avi3.输出电压的可调范围由于U+=U，UF=UZ，所以O32132FZURRRRRUU当R2的滑动端调至最上端时，UO为最小值Z32321OURRRRRUZ32321OminURRRRRU当R2的滑动端调至最下端时，UO为最大值，Z3321OmaxURRRRU则：图10.5.2串联型直流稳压电路例10.2.3三端集成稳压器1.输出电压固定的三端集成稳压器（正电压78、负电压79）（b）金属封装外形图（c）塑料封装外形图（d）方框图2.主要参数参数名称符号单位参型号数值7805780678097812781578187824输入电压UIV10111419232733输出电压UOV56912151824电压调整率SU%/V0.00760.00860.010.0080.00660.010.011电流调整率SImV40434552525560最小压差UIUOV2222222输出噪声UNμV10101010101010输出电阻Rom17171818191920峰值电流IOMA2.22.22.22.22.22.22.2输出温漂STmV/C1.01.01.21.51.82.4输入端和输出端之间的电压允许值为3~13V。10.2.3三端集成稳压器2.可调式三端集成稳压器（正电压LM317、负电压LM337）输出电压)1(12REFORRVV10.2.4三端集成稳压器的应用1.固定式应用举例.输出电压可调的稳压电路O32132AURRRRRU因为　　　OAOUUUO213232132OO)1()1/(URRRRRRRRRUU所以　　例10.2.4三端集成稳压器的应用2.可调式应用举例end