功率放大器直流电源PPT

电子技术综合设计1.直流电源的组成各部分的作用电网电压电源变压器整流电路滤波器稳压电路负载图1.1.1直流电源的组成电子技术综合设计1.1整流电路1.1.1半波整流电路优点：使用元件少。缺点：输出波形脉动大；直流成分小；变压器利用率低。tUsin22LRU2222U22U电子技术综合设计1.1.2全波整流电路+-22U222U电子技术综合设计1.1.3单相桥式整流电路22UL22RU22U22UL22RU注意整流桥的接法！电子技术综合设计1.1.4桥式整流电路实现正、负电源电子技术综合设计1.1.5整流电路的主要参数（1）输出直流电压UO(AV))(d2120oO(AV)tuU（2）脉动系数SO(AV)O1mUUS（3）二极管正向平均电流ID(AV)（4）二极管最大反向峰值电压URM电子技术综合设计1.1.6桥式整流电路中主要参数输出直流电压2202O(AV)9.022)(tdsin21UUtUU脉动系数)4cos1542cos342(22OttUu67.02232422O(AV)O1mUUUUS二极管正向平均电流O(AV)D(AV)21II二极管最大反向峰值电压2RM2UU合理选择二极管！电子技术综合设计主要参数电路形式UO（AV）/U2SID（AV）/IO（AV）URM/U2半波整流0.45157%100%1.41全波整流0.9067%50%2.83桥式整流0.9067%50%1.41表1-1单相整流电路的主要参数结论：桥式整流输出电压高，脉动系数小，管子承受的反向电压较低，变压器的利用率高。电子技术综合设计□电容滤波电路□RC-型滤波电路□电感滤波电路□LC滤波电路□LC-型滤波电路1.2滤波电路电子技术综合设计1.2.1电容滤波电路适用于负载电流较小的场合。滤波电容大，效果好。输出直流电压为2O(AV)2.1UU脉动系数S约为10%~20%。2)5~3(LTCR当电子技术综合设计1.2.2RC-型滤波电路输出直流电压为O(AV)LLO(AV)URRRU脉动系数S约为SRRCS)//(1L2适用于负载电流较小的场合。电子技术综合设计1.2.3电感滤波电路适用于负载电流比较大的场合。电子技术综合设计1.2.4LC滤波电路输出直流电压为2O(AV)O(AV)9.0UUU脉动系数SSLCS21适用于各种场合。电子技术综合设计1.2.5LC-型滤波电路电子技术综合设计表1-2各种滤波电路的性能比较序号性能类型UO（AV）/U2适用场合整流管的冲击电流外特性1电容滤波1.2小电流大软2RC-型滤波1.2小电流大更软3LC-型滤波1.2小电流大软4电感滤波0.9大电流小硬5LC滤波0.9适应性较强小硬电子技术综合设计□硅稳压管稳压电路□串联反馈式稳压电路□三端集成稳压器1.3稳压电路电子技术综合设计1.3.1.1电路组成1.3.1硅稳压管稳压电路IΔUΔ1.3.1.2工作原理1、UI不变，RL减小RLILURUOIZIR=IL+IZ基本不变。2、RL不变，UI升高UIUOIZURUO=UIUR基本不变。UOUO电子技术综合设计◇当电网电压最高和负载电流最小时，IZ的值最大，此时IZ不应超过允许的最大值，即ZmaxLminZImaxIIRUU或：LminZmaxZImaxIIUUR◇当电网电压最低和负载电流最大时，IZ的值最小，此时IZ不应低于其允许的最小值，即ZminLmaxZIminIIRUU或：LmaxZminZIminIIUUR1.3.1.3限流电阻的选择IZZLUURIIIZZLUUIIRIΔUΔ电子技术综合设计1.3.2.1电路组成1.3.2串联反馈式直流稳压电路2、采样电路：R1、R2、R3；3、放大电路：A；1、基准电压：由VDZ提供；4、调整管：VT；电子技术综合设计1.3.2.2稳压原理UI或ILUOUFUIdUBEICUCE↑UO电压串联负反馈电路；闭环有差自动调节系统。电子技术综合设计1.3.2.3输出电压及调节范围由于虚短和虚断，有UF=UZ，即当R2的滑动端调至最上端时，UO为最小值；当R2的滑动端调至最下端时，UO为最大值，则：1'22ZFOPRUUURRR12'2POZRRRUUR12min2POZPRRRUURR12max2POZRRRUUR电子技术综合设计1.3.3.1组成框图1.3.3三端集成稳压器调整管启动电路基准电压放大电路保护电路采样电路输入端输出端++--UOUI电子技术综合设计W7800输入端输出端公共端W7900INOUT公共端1.3.3.2外形及电路符号电子技术综合设计参数名称符号单位参型号数值7805780678087812781578187824输入电压UIV10111419232733输出电压UOV56812151824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表1-3主要参数（以7800系列为例)注意：只有在输入端和输出端间的电压大于2V时，稳压器才能正常工作！电子技术综合设计1.2.3.3应用电路1——基本应用电路C1、C2作用——实现频率补偿，防止稳压器产生高频自激振荡并抑制电路引入的高频干扰。C3作用——电解电容，以减小稳压电源输出端由输入电源引入的低频干扰。D作用——保护二极管。电子技术综合设计1.2.3.3应用电路2——输出电压可调的稳压电路集成运放A接为电压跟随器，所以7812UICIUAARIRPR2CRL+-+-UORP’RP’’1''22PAOPRRUUURRR'12OUV'OOAUUU而求解，得''112PoOPRRRUURR电子技术综合设计2.实验中直流电源的组成电子技术综合设计2.1电源电路的组成在本实验的设计了两组线性稳压电路：一组具有较大的输出功率，由三端集成稳压器构成，专门提供给音频放大电路中功率放大部分使用；另外一组则是小功率输出的，由运放、基准源等分立器件构成，专门提供给音频放大电路中的前置放大和均衡电路使用。了解线性集成稳压电源的基本结构和工作原理：运算放大器的应用同相比例放大或反相比例放大。电子技术综合设计2.1.1全桥整流电路电子技术综合设计1、从图2中可以看到，220V的交流电源经变压器降压后，由全桥整流电路输出直流，再由稳压电路输出稳定的直流，提供给放大电路使用。2、在设计中，音频放大电路部分需要对称的双电源，因此必须选择次级有三端抽头（双绕组）的变压器。3、经全桥电路整流和电容C1至C4滤波后，输出对称的正负电源（图2中电路节点标记为DC＋和DC－）。变压器次级的中心抽头就是所有电路中的公共地线（电路节点标号GND）。2.1.1.1全桥整流电路说明电子技术综合设计2.2三端集成、大功率、线性直流稳压电源随着半导体工艺的发展，稳压电路也制成了集成器件。由于集成稳压器具有体积小，外接线路简单、使用方便、工作可靠和通用性等优点，因此在各种电子设备中应用十分普遍，基本上取代了由分立元件构成的稳压电路。集成稳压器的种类很多，应根据设备对直流电源的要求来进行选择。对于大多数电子仪器、设备和电子电路来说，通常是选用串联线性集成稳压器。而在这种类型的器件中，又以三端式稳压器应用最为广泛。电子技术综合设计78XX、79XX系列三端式集成稳压器的输出电压是固定的，在使用中不能进行调整。78XX系列三端式稳压器输出正极性电压，一般有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V七个档次，输出电流最大可达1.5A（加散热片）。同类型78M系列稳压器的输出电流为0.5A，78L系列稳压器的输出电流为0.1A。若要求负极性输出电压，则可选用79XX系列稳压器。2.2.1三端式集成稳压器说明输入端---1公共端---2输出端---3电子技术综合设计本电路所用集成稳压器为三端固定正稳压器MC7812、MC7912它们的主要参数有：输出直流电压U0＝＋12V，输出电流I:1.5A，电压调整率10mV/V，输出电阻R0＝0.15Ω，输入电压UI的范围15～17V。因为一般UI要比U0大3～5V，才能保证集成稳压器工作在线性区。图2（b）中电容C5至C8也是滤波电容，起蓄能和稳压的作用。在实验设计中，该部分电源提供给音频放大电路中的功率放大部分的电路实用，正负电源输出在电路中的节点标记为PVCC和PVEE。电子技术综合设计2.3小功率、线性直流稳压电源的基本结构和设计电子技术综合设计2.3.1线性直流稳压电源电路分析图4线性直流稳压电路源设计图电子技术综合设计基准电压的作用就是产生一个不随外部电压，不随温度变化的标准电压，在电路中这一电压通常采用带隙式基准源。2.3.1基准电压能隙基准电压电路UREF=UBE3+I2R2≈UBE3+2231lnTRRURR电路中2.5V的基准电压由带隙式基准源TL431和电阻R串联产生，TL431是一种常用的基准源模块，其使用方法类似于稳压二极管，在按照图4所示的方法进行连接时，输出端电压为2.5V。必须保证TL431上的电流大于0.7mA，一般可以按照1mA计算，确定电阻R所需的取值。电子技术综合设计2.3.2比较放大电路比较放大器本质上就是一个运算放大器，基准电压输入到比较放大器的同相端或反相端，实现比例放大。运算放大器UA和一只NPN（采用S9013）型晶体管以及电阻R1、R2构成了一个同相比例放大器，输出端就是稳压直流电源的正电源部分（电路中节点标号为SVCC）。运算放大器UB和一只PNP（采用S9012）型晶体管以及电阻R3、R4构成了一个反相比例放大器，输出端就是稳压直流电源的负电源部分（电路中节点标号为SVEE）。设计中为了保证正负电源的对称，则必须保证UA、UB构成的同相和反相比例放大器的放大倍数相等，因此电阻取值必须有：3124RRRR1+问：根据电路，如何产生5V、7.5V、10V、6V电压?电子技术综合设计2.3.3调整电路调整电路是一只晶体管，也叫做调整管，在集成电路中通常采用复合管来增强电流输出能力和β值。在电路中，调整管和比较放大器复合在一起可以简单地看成一只具有大电流输出能力的运算放大器。实验电路中采用一只NPN（采用S9013）型晶体管做为正电源部分的调整管；采用一只PNP（采用S9012）型晶体管做为负电源部分的调整管。1ref2)RVR正输出电压（SVCC)=(1+基准电压4、采样反馈电路电阻R1和R2；R3和R4构成采样电路，其本质就是同（反）相比例放大器中的反馈电阻。这样，整体电路就可以看成是由一个具有大电流输出能力的运算放大器构成的一个比例放大器。4ref3)RVR负输出电压(SVEE)=-(基准电压且：3124RRRR1+电子技术综合设计2.3.4滤波电路在所有的直流电源的端口（无论是输入还是输出端口），都会并联上一只容量较大的电解电容（常采用铝电解电容）和一只容量较小的无极性电容（可以采用瓷片电容，涤纶电容，聚酯膜电容等），这些电容的作用都是滤波和蓄能，增加电压的稳定性。用两只电容并联的方法，在于电解电容的容量可以做得很大，但是高频特性差，滤除不了高频纹波信号；而无极性电容的容量虽然难以做大，但是高频特性较好，并联上去后可以增强电路的高频滤波特性。另外，所有电容的耐压都必须保证一定的裕量，例如图1中的C5—C8，因为7812和7912的输出电压为12V，因此耐压应该大于12×1.4=16.8V，电解电容可以选取耐压25V的类型，无极性电容选取耐压63V的类型。电子技术综合设计电子