計算機(jī)電路基礎(chǔ)（第2版）直流穩(wěn)壓電路

計算機(jī)電路基礎(chǔ) 直流穩(wěn)壓電路 教學(xué)提示： 直流穩(wěn)壓電源是電子設(shè)備不可缺少的一部分 ，其性能的優(yōu)劣會直接影響到電子設(shè)備的工作與穩(wěn)定 。直流穩(wěn)壓電源涉及前面所學(xué)習(xí)到的元器件和放大電路原理 。 本章是一個小綜合的章節(jié) 。 教學(xué)目標(biāo)： (1) 掌握整流電路的工作原理； (2) 了解濾波電路的作用； (3) 了解并聯(lián)型穩(wěn)壓電路的工作過程； (4) 掌握串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的工作原理； (5) 掌握基本的三端穩(wěn)壓器的使用； 主要內(nèi)容 整流電路 濾波電路 直流穩(wěn)壓電路 三端集成穩(wěn)壓器 穩(wěn)壓電源電路的結(jié)構(gòu)如圖 (1)電網(wǎng)中的交流電壓變換成符合整流 要求的交流電壓 。 (2)交流電壓轉(zhuǎn)換成單向脈動電壓 。 (3)小脈動電壓中波動的成分 。 (4)濾波后的不穩(wěn)定直流電壓 進(jìn)一步的 “ 穩(wěn)壓 ” ， 向電子設(shè)備提供穩(wěn)定的電壓 。 整 流 電 路 整流電路的主要任務(wù) : 利用單向?qū)щ娫⑤斎氲慕涣麟妷?變換成單向脈動電壓 。 常見有半波 、 全波和橋式整流 。 如圖 8.2(a):由整流變壓器 B、 整流二極管和電阻負(fù)載 部分組成 。 工作原理 : 圖 u， 在次級繞組中電壓 .當(dāng) 二極管導(dǎo)通 ， 正半波電流 得到正半周半波電壓 。 .當(dāng) 二極管截止 ， 負(fù)載電阻上沒有電流流過 ， 如圖 8.2(b)所示 。 關(guān)系式 : 在負(fù)載電阻上所得到的大小變化 、 單方向的 ， 即單相脈動電壓 。 其最大值為 i (8半波電壓的平均值為 (8即 i 半波整流電路的電流平均值 L (8負(fù)半周時整流二極管截止 ， 它所承受最大反向電壓為 2 2)(s 相全波整流 圖 兩個半波整流電路組成 。 變壓器的中心觸頭把次級分成上下兩個半繞組 ， 每個半繞組的電壓均為 : Ui 半周 :上半繞組的電壓 1導(dǎo)通 , L， 負(fù)半周 :下半繞組的電壓 L， 得到上正下負(fù)的半波電壓 。 在一個周期內(nèi)兩個二極管輪流導(dǎo)通在負(fù)載電阻 如圖 整流二極管在截止時的反向電壓的最大值 ，是變壓器半繞組的最大電壓 所以在選擇整流二極管的耐壓時應(yīng)滿足 : i 圖 8.5(a),四個二極管接成電橋形式 。 使 3導(dǎo)通 ， 4截止 ， 圖 (b). 使 4導(dǎo)通 ， 3截止 ， 圖 (c). 在一個周期里 圖 單相橋式全波整流中 ， 負(fù)載電阻 (8負(fù)載電阻 流過每個整流二極管的正向電流 ， 每個整流二極管在截止時所承受的 反向電壓的最大值仍然是 : i s i 濾 波 電 路 整流電路輸出的是單向脈動的電壓 ,要加接濾波器 ， 以改善脈動程度 。 濾波器一般由電抗元件組成 。 由于電容和電感元件具有儲能作用 ， 在電源電壓 (流 )增加時 ， 能把部分能量儲存起來 ， 在電源電壓 (流 )下降時把能量釋放出來 ， 使負(fù)載電流比較平滑 。 濾波器一般的結(jié)構(gòu)如下圖 圖 電容濾波器 ( 如圖 8.9(a) 在 1和 向 向電容 電容上電壓為 當(dāng) 當(dāng)降至 u = ) 和 20=) 據(jù) (8 ， 選取 C=5T/2 L = 20/1 =24() T =1/50=) C =5T/2 (5 2 24) = 選取標(biāo)稱值 C = 2200F 選擇整流管的參數(shù) 1A， 50V。 感電容濾波器 ( 圖 當(dāng)流過 同時將部分的電能轉(zhuǎn)換成磁能儲存起來 。 當(dāng)流過 阻礙電流的減小 ， 同時將儲存在線圈中磁能轉(zhuǎn)換成電能釋放出來 。 使負(fù)載電流平滑 ， 輸出電壓的脈動進(jìn)一步減小 。 頻率越高 ， 電感量越大 ， 即 濾波效果越好 。 但會使線圈電阻增加 ， 引起輸出電壓的下降 。 采用鐵芯來提高電感量 。 圖 直流穩(wěn)壓電路 輸出電壓不穩(wěn)定 : 輸入交流電壓經(jīng)過整流濾波后 ， 仍存在波動 。 輸入電壓波動和負(fù)載電流的變化 ， 會造成輸出電壓的變化 。 因此 ， 必須采取穩(wěn)定措施 ， 直流穩(wěn)壓電路就是在整流濾波電路后實現(xiàn)穩(wěn)壓作用 。 直流穩(wěn)壓電路分類 : 按穩(wěn)壓的工作方式分成 : 線性直流穩(wěn)壓電路 開關(guān)直流穩(wěn)壓電路 。 按電壓調(diào)整器件與輸出電壓的連接方式分成 : 串聯(lián)直流穩(wěn)壓電路 并聯(lián)直流穩(wěn)壓電路 。 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路 圖 穩(wěn)壓管 用來確定穩(wěn)壓管的工作電流 。 (1). 若 (2). 圖 穩(wěn)壓管電壓穩(wěn)定 ， 需滿足穩(wěn)壓管動態(tài)的 工作電流范圍 ， 即 : 和 如圖 因此 ,要合理選擇穩(wěn)壓管的限流電阻 R。 設(shè) : 1 和 應(yīng)滿足 : 即限流電阻 (8在工程上對輸入電壓 1=2行估算 。 i a i i n 和0m i i a a 聯(lián)型穩(wěn)壓電路 (1)簡單穩(wěn)壓電路 : 圖 當(dāng) 致 小， 穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓是 : 將輸出電壓與一個基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較， 出現(xiàn)變化的電壓用來調(diào)整三極管的管 壓降，使輸出電壓保持穩(wěn)定。 通常稱三極管為調(diào)整管。 調(diào)整管工作在線性的放大區(qū)， 把這種穩(wěn)壓電路稱為線性穩(wěn)壓電路。 由于調(diào)整管是和負(fù)載相串聯(lián)， 穩(wěn)壓電路稱為串聯(lián)穩(wěn)壓電路 圖 如果將上述將 再去控制 那么穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓性能將更會進(jìn)一步提高 。 (2)串聯(lián)穩(wěn)壓電路 圖 若有 經(jīng) 2分壓 ， 而 使得 即 使得 (升 ， 抑制了 圖 3)穩(wěn)壓電路由四個部分組成 。 1)取樣部分 由電阻 2組成 . 把 反饋到 。反饋電壓為 (82)基準(zhǔn)部分 由限流電阻 組成 . 3)比較放大部分 由 4組成 (。 經(jīng) 在其負(fù)載上產(chǎn)生壓降 ， 改變電位即改變電位 4)調(diào)整部分 核心部件是調(diào)整三極管 電位 1的放大以自動穩(wěn)定輸出電壓 。 02122 (4)串聯(lián)穩(wěn)壓電路的方框圖 : 圖 由圖中可看出 ， 穩(wěn)壓電路實際上是一種反饋控制電路 ， 它利用了負(fù)反饋原理達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的 。 (5)串聯(lián)穩(wěn)壓電路估算： 1)輸出電壓由基準(zhǔn)電壓和取樣電阻的分壓確定 。 因為 : 忽略 (式 8得 : 2)基準(zhǔn)電壓 : 3)流過取樣電阻的電流 : 0； 4)調(diào)整管的工作壓降 : 35)V 圖 運算放大器接成比較放大電路 。 基準(zhǔn)電壓 取樣電壓加在運算放大器的反相端 。 三端集成穩(wěn)壓器 定輸出式三端穩(wěn)壓器 常見的固定輸出式三端穩(wěn)壓器有正電壓輸出的 和負(fù)電壓輸出的 ,其外形和管腳功能如下圖 2. 78和 79系列三端穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用電路圖。 下圖 a)和 (b)， 圖中的兩個電容用來實現(xiàn)頻率補償，以防止穩(wěn)壓器可能產(chǎn)生的高頻自激振蕩并抑制由輸入電路引入的高頻干擾。 圖 用 7812和 7912三端穩(wěn)壓器。 調(diào)輸出式三端穩(wěn) 壓器 常見的有 :可調(diào) ) 和 負(fù)可調(diào) ) ，外型與管腳如圖 b)所示 。 輸出范圍在 7V。 圖 在輸入電壓允許的情況下 ， 通過調(diào)整電位器 可得到 7 圖 本 章 小 結(jié) (1)直流穩(wěn)壓電源由四個部分組成 : 電源變換器 、 整流電路 、 濾波電路和穩(wěn)壓電路 (2)電源變換器將交流電網(wǎng)中的交流電壓變換為符合整流要求的交流電 . (3)整流