整流與穩(wěn)壓電路

整流與穩(wěn)壓電路第一頁，共31頁。

整流電路的功能是將電力網(wǎng)提供的交流電壓變換為直流電壓。穩(wěn)壓電路具有調(diào)節(jié)功能，將整流電路輸出的不穩(wěn)定直流電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電壓。第二頁，共31頁。設(shè)

v2=V2msin

t忽略二極管的導(dǎo)通電壓，并設(shè)導(dǎo)通電阻為RD。

v2>vo二極管導(dǎo)通，電容充電。

v2<vo

二極管截止，電容放電。

動態(tài)平衡后，二極管電流iD=iO

是一串窄脈沖序列。

1.5.1整流電路

整流電路有半波、全波、橋式三種基本形式。

一、半波整流電路第三頁，共31頁。

波動電壓稱為紋波電壓。平均電流Io就是輸出整流電流，Io在RL上的電壓Vo就是整流電壓。經(jīng)過RLCL的濾波，輸出電壓是直流電壓VO

和一個鋸齒狀波動電壓的疊加。第四頁，共31頁。二、全波和橋式整流電路1．全波整流電路全波整流電路如圖1–5–4(a)所示。

當(dāng)v2>vO時，二極管導(dǎo)通，所以在v2

的正負(fù)半周D1

和D2

輪流導(dǎo)通。

穩(wěn)態(tài)波形如圖1–5–4(b)所示。第五頁，共31頁。O由于電流脈沖的頻率比半波整流提高一倍，輸出的直流電流IO和輸出電壓VO比半波整流電路大，RL和CL的濾波作用提高，紋波電壓比半波整流電路小。第六頁，共31頁。圖1-5-5橋式整流電路及其電壓和電流波形

IO與VO與全波整流電路相同，但截止時的反向電壓由兩只二極管共同承擔(dān)。電壓和電流的波形如圖1–5–5(d)、(e)、(f)所示。

2．橋式整流電路第七頁，共31頁。圖1–5–5橋式整流電路及其電壓和電流波形

如圖1–5–5(a)所示，v2正峰值附近D1、D3導(dǎo)通，D2、D4截止。v2負(fù)峰值附近D2、D4導(dǎo)通，D1、D3截止。第八頁，共31頁。四、倍壓整流電路適用于VO

大，IO

小的場合。

動態(tài)平衡后，v2

正峰值附近D1

導(dǎo)通，向CL1

充電，充電電壓vO1，v2

負(fù)峰值附近D2

導(dǎo)通，向CL2

充電，充電電壓vO2。負(fù)載RL

上的電壓為半波整流電路的兩倍。

同樣原理可以構(gòu)成多次倍壓電路。第九頁，共31頁。三倍壓整流電路第十頁，共31頁。多倍壓整流電路輸出整流電壓的倍數(shù)等于二極管的數(shù)目第十一頁，共31頁。1.5.2串聯(lián)型穩(wěn)壓器一、工作原理1．組成串聯(lián)型穩(wěn)壓器的組成如圖1-5-12(a)所示。圖1-5-12(a)串聯(lián)穩(wěn)壓電路的組成方框圖

串聯(lián)型穩(wěn)壓器組成：調(diào)整管、取樣電路、基準(zhǔn)電壓源和比較放大器。

調(diào)整管——功率管或復(fù)合管與負(fù)載串聯(lián)。

比較放大器——單管放大器、差分放大器、集成運放等。第十二頁，共31頁。串聯(lián)型穩(wěn)壓器的工作原理如圖1–5–12(b)所示。T5—調(diào)整管，工作在放大區(qū)。

VB5

VCE5

。

R1、R2取樣電路。取樣電壓

基準(zhǔn)電壓VREF

由T1、T2

組成的差分放大器作為比較放大器，T3、T4

為有源負(fù)載。

第十三頁，共31頁。當(dāng)VS=VREF

VO=VI-VCE5=VREF/n

若VI

或RL

變化使VO

增加VO

VS

(VREF

不變)

VC2=VB5

VCE5

VO

。

反之亦然。

第十四頁，共31頁。二、穩(wěn)壓性能1．穩(wěn)壓系數(shù)SV

輸入電壓變化

VI

時，輸出電壓的相對變化量稱為穩(wěn)壓系數(shù)

2．負(fù)載調(diào)整率

SI

輸入電壓VI不變，輸出電流變化時，輸出電壓的相對變化量稱為負(fù)載調(diào)整率第十五頁，共31頁。

1．穩(wěn)壓系數(shù)SV

2．負(fù)載調(diào)整率

SI

3．輸出電阻Ro

將穩(wěn)壓源等效為一個電壓源時的內(nèi)阻。除以上參數(shù)外，還有紋波抑制比Srip和輸出電壓溫度系數(shù)ST等。第十六頁，共31頁。三、集成串聯(lián)穩(wěn)壓電源

1．基準(zhǔn)電壓源電路

穩(wěn)壓二極管構(gòu)成的基準(zhǔn)電壓源電路如圖1–5–13(a)所示。設(shè)T管的發(fā)射結(jié)和D2、D3的正向?qū)妷壕嗟龋肰(on)表示。第十七頁，共31頁。基準(zhǔn)電壓VREF

VZ(6~8

V)具有正溫度系數(shù)，V(on)

具有負(fù)溫度系數(shù)。

第十八頁，共31頁。滿足時，基準(zhǔn)電壓VREF的溫度系數(shù)第十九頁，共31頁。如圖1–5–13(b)所示的能隙基準(zhǔn)電壓源電路中

忽略T3

管的基極電流

VT

具有正溫度系數(shù)，VBE(on)

具有負(fù)溫度系數(shù)。適當(dāng)選擇電阻的比值(R2/R3)，可以使VREF

的溫度系數(shù)為零。

第二十頁，共31頁。1.5.3開關(guān)型穩(wěn)壓器

開關(guān)型穩(wěn)壓器的調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，通過控制開關(guān)的啟閉時間來調(diào)整輸出電壓。

一、直流–直流變換器1．降壓型變換器

S閉合：vA=VI，D截止，電感L1

充電。

S斷開：vA=0，D導(dǎo)通(設(shè)VD(on)=0)，電感L1

放電。

＋VI－＋Vo－第二十一頁，共31頁。＋VI－＋Vo－iLS閉合S閉合S閉合S斷開S斷開S斷開L充電L放電iLtontoff充電放電第二十二頁，共31頁。＋VI－＋Vo－iL2、升壓型開關(guān)穩(wěn)壓電源S閉合S閉合S閉合S斷開S斷開S斷開tontoffL充電L放電充電放電第二十三頁，共31頁。充電放電穩(wěn)定后改變控制脈沖的占空系數(shù)即可改變輸出電壓第二十四頁，共31頁。3、降壓－升壓型開關(guān)電源＋VI－－Vo＋iLS閉合S閉合S閉合S斷開S斷開S斷開tontoffL充電L放電充電放電第二十五頁，共31頁。放電充電穩(wěn)定后改變控制脈沖的占空系數(shù)即可改變輸出電壓第二十六頁，共31頁。1-21iiii4i5ivvvvvvvvvi=5vii=Ivo=vio=5i第二十七