模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)-廖惜春第8章直流穩(wěn)壓電源B

第8章°rd格式直油齒壓寺電源8.1教學(xué)基本要求主要知識(shí)點(diǎn)教學(xué)基本要求熟練掌握正確理解一般了解直流穩(wěn)壓電源的組成及分類V單相橋式整流電路的工作原理及其主要性能指標(biāo)濾波電路的工作原理及其主要參數(shù)V穩(wěn)壓電路的主要性能指標(biāo)V串聯(lián)反饋型線性穩(wěn)壓電路的組成及工作原理三端集成穩(wěn)壓器及其應(yīng)用電路開關(guān)型穩(wěn)壓電路工作原理及電路V8.2重點(diǎn)和難點(diǎn)一、 重點(diǎn)單相橋式整流電路的工作原理及主要性能指標(biāo)。二、 難點(diǎn)串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的分析。8.3知識(shí)要點(diǎn)廠整流電路濾波電路直流穩(wěn)壓電源J穩(wěn)壓電路集成穩(wěn)壓器開關(guān)式穩(wěn)壓電源8.4主要內(nèi)容一、直流穩(wěn)壓電源的組成電子設(shè)備中需要直流電源，它們可以采用干電池、蓄電池或其它直流能源供電。但這些電源成本高，容量有限，在有交流電網(wǎng)的地方，一般采用將交流電變?yōu)橹绷麟姷闹绷鞣€(wěn)壓電源。圖8-1直流穩(wěn)壓電源組成框圖O濾波電路整流電路O穩(wěn)壓電路&圖8-1直流穩(wěn)壓電源組成框圖O濾波電路整流電路O穩(wěn)壓電路&直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四部分組成，如圖8-1所示。電源變壓器：將電網(wǎng)供給的交流電變換成符合整流電路要求的交流電。整流電路：將變壓器二次側(cè)的交流電壓變換為單向脈動(dòng)的直流電壓。word格式-可編輯-感謝下載支持濾波電路：將脈動(dòng)的直流電壓變換為平滑的直流電壓。穩(wěn)壓電路：將直流輸出電壓穩(wěn)定，減少電源電壓波動(dòng)和負(fù)載變化對(duì)輸出直流電壓的影響。二、整流電路整流電路的分類按交流電的類型：分為單相整流和三相整流。按輸出功率的大?。悍譃樾」β收骱痛蠊β收鳌Ｐ」β手绷麟娫匆话悴捎脝蜗嗾?；大功率直流電源一般采用三相整流。按整流元件：分為可控整流和不可控整流?？煽卣饕话阌每煽毓柙?，通過控制可控硅的導(dǎo)通角來控制輸出電壓的大?。徊豢煽卣饔枚O管整流，輸出電壓大小不可控。本課程只討論單相、小功率、不可控整流電路。表8-1類型電路整流電壓的波形UOIDURM特點(diǎn)單相半波QI’：Jo010.45U2Io應(yīng)2電路簡單，輸出紋波大，電源的利用率低。單相全波I〕；u00.9七-12o2應(yīng)2紋波小，二極管的反向電壓高。單相橋式二？罵If/ 3 D LJ_。00.9七-12o2電路復(fù)雜，紋波小，二極管的反向電壓小，應(yīng)用最廣。整流電路的基本原理利用整流二極管的單向?qū)щ娦?，將雙向變化的交流電變成單向脈動(dòng)的直流電。單相整流電路及主要參數(shù)設(shè)u2為變壓器二次側(cè)的電壓有效值，uo為輸出電壓的直流分量（平均值），IO為輸出平均電流,URM為二極管的最大反向電壓，ID為流過二極管的平均電流。單相整流電路及主要參數(shù)如表8-1所示。三、濾波電路整流輸出的直流電壓脈動(dòng)分量比較大，為減小脈動(dòng)，在整流電路之后加上濾波電路。濾波分為電容濾波、電感濾波、復(fù)式濾波。濾波電路是利用電容和電感對(duì)不同頻率的信號(hào)表現(xiàn)出不同的電抗，構(gòu)成低通濾波電路，以減小高頻紋波成份。電容在高頻時(shí)容抗小，和負(fù)載并聯(lián)；電感在高頻時(shí)感抗大，和負(fù)載串聯(lián)，可使高頻分量在負(fù)載上的分壓大大降低，從而達(dá)到減小紋波的目的。

word格式-可編輯-感謝下載支持幾種濾波電路的主要指標(biāo)如表8-2所示。四、壓路電路形式U四、壓路電路形式UoUrmId特點(diǎn)電容濾波半波整流WU22應(yīng)2Iorlc越大，濾波效果越好。二極管的導(dǎo)通角小，沖擊電流大。一般適應(yīng)于輸出電壓較高，負(fù)載電流小且變化也小的場合。全波整流M.2U2^2U20.5Io橋式整流w].2U2應(yīng)20.5Io電感濾波半波整流0.45U知2Io二極管的導(dǎo)通角大，無沖擊電流。但由于鐵心的存在，電磁干擾大。適應(yīng)于輸出電壓較低，輸出電流大且負(fù)載變化大的場合。全波整流0.9U2應(yīng)20.5Io橋式整流0.9U2成20.5Io表8-2為使輸出的直流電壓不隨電源電壓的波動(dòng)、負(fù)載的變化而變化,還需要在濾波電路之后加穩(wěn)壓電路。1.并聯(lián)型穩(wěn)壓電路并聯(lián)型穩(wěn)壓電路就是在濾波電路后，加上穩(wěn)壓管構(gòu)成穩(wěn)壓電路,路。1.并聯(lián)型穩(wěn)壓電路并聯(lián)型穩(wěn)壓電路就是在濾波電路后，加上穩(wěn)壓管構(gòu)成穩(wěn)壓電路,如圖8-2所示。穩(wěn)壓管的選擇應(yīng)遵循:RiIZT七書uzRl0穩(wěn)壓電路又分為并聯(lián)型穩(wěn)壓電路和串聯(lián)型穩(wěn)壓電路兩大類。圖8-2穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路U圖8-2穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路ZoI=（］,5?3）IZM OMUI=（2~3）Uo穩(wěn)壓過程就是利用穩(wěn)壓管上電壓的微小變化，會(huì)引起穩(wěn)壓管電流的較大變化，電阻R感應(yīng)這個(gè)電流變化，并調(diào)整使輸出電壓基本維持不變。其穩(wěn)定過程如下：當(dāng)負(fù)載不變，輸入電壓UI波動(dòng)使得輸出電壓Uo升高，其調(diào)節(jié)過程為：UJ-Uo（UZ）7一頊一irT^uUJ-UoU°l 若輸入電壓u不變，WU若輸入電壓u不變，WUo（UZ）I一1Zl一口一％1 —UoT 當(dāng)負(fù)載電阻Rl和輸入電壓UI一定時(shí)，電阻R的選擇是根據(jù)穩(wěn)壓管的電流不超過正常工作范圍來選的。穩(wěn)壓管的電流是在IZmin<IZ<IZM之間，貝9,U-UUTIZmin<IRZ—R€IZML可得電阻R的取值范圍為U-U八U-U—i 』<R€—I —I,Uz I ,UzZMR ZminRL L這種穩(wěn)壓電路輸出電壓不能調(diào)節(jié)，負(fù)載電流變化范圍小，穩(wěn)壓效果差，但電路結(jié)構(gòu)簡單。故在要求不高的小功率電子設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。2.串聯(lián)型穩(wěn)壓電路串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路組成框圖如圖8-3所示。它由采樣環(huán)節(jié)（R］、Rp、R2）、基準(zhǔn)環(huán)節(jié)（R、DZ）、放大環(huán)節(jié)（A）、調(diào)整環(huán)節(jié)（T）四部分組成。

word格式-可編輯-感謝下載支持輸出電壓的大小調(diào)節(jié)可以通過改變電位計(jì)RP的位置來實(shí)現(xiàn)。其公式為:R+R+R”U= 2 pUoR+R zJ 卜R* 1Bi22Bi當(dāng)電位器調(diào)至最低點(diǎn)時(shí)，R；,0，UO輸出最大值：R+R+RU,1 2——pUomax R Z2當(dāng)電位器調(diào)至最高點(diǎn)時(shí)，R,R，U輸出最小值：2po左UD- 圖8-3串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的組成框圖R+R+R左UD- 圖8-3串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的組成框圖U， 2 pUominR+Rz2p該穩(wěn)壓電路具有如下特點(diǎn)：（1） 穩(wěn)定度高、紋波小、響應(yīng)速度快。（2） 輸出電壓可調(diào)、輸出電流范圍大、輸出電阻小。電路的功率變換效率較低，約30%?50%。（3） 調(diào)整管工作在線性狀態(tài)，管壓降較大（3?電路的功率變換效率較低，約30%?50%。五、集成線性穩(wěn)壓器集成線性穩(wěn)壓器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理與圖8-3所示電路類似。輸出電壓固定的三端集成穩(wěn)壓器有正輸出（LM78XX）和負(fù)輸出（LM79XX）兩個(gè)系列。根據(jù)輸出電流的不同，又可分為三種：LM78XX、LM79XX的最大輸出電流為1.5A；LM78MXX、LM79MXX的最大輸出電流為0.5A；LM78LXX.LM79LXX的最大輸出電流為0.1A。以上各型號(hào)中的XX表示輸出固定電壓值，一般有5V、6V、8V、12V、15V、18V、20V、24V等8種。輸出電壓可調(diào)的三端集成穩(wěn)壓器有LM317、LM117（輸出正電壓），LM337、LM137（輸出負(fù)電壓）。三端集成穩(wěn)壓器只有三個(gè)引腳：輸入端（in）、輸出端（out）、公共端（com）。圖8-4、圖8-5是不可調(diào)和可調(diào)三端集成穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用電路。LM317LM7805INOUT34-Q-220卩F0.33gFGND——C丄丄LM7805INOUT34-Q-220卩F0.33gFGND——C丄丄0.1gFINOUT ADJ Uo100卩FJR-T240QC~3R4?9-圖?9-圖?-4?三端集成穩(wěn)壓電路的典型應(yīng)用?圖圖855三端集成可可穩(wěn)穩(wěn)壓電豳型典型應(yīng)用六、開關(guān)式穩(wěn)壓電源當(dāng)穩(wěn)壓電源中的調(diào)整管T在控制脈沖作用下，工作于開關(guān)狀態(tài)，通過適當(dāng)調(diào)整開通和關(guān)斷的時(shí)間，可使輸出電壓穩(wěn)定的穩(wěn)壓電源稱為開關(guān)穩(wěn)壓電源。調(diào)整管開通和關(guān)斷時(shí)間的控制方式有兩種：一種是固定開關(guān)頻率，控制脈沖寬度（PWM——脈沖寬度調(diào)制）；一種是固定脈沖寬度，控制開關(guān)頻率（PFM——脈沖頻率調(diào)制）。開關(guān)式穩(wěn)壓電源有如下特點(diǎn)：（1） 調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，功耗低，電源的功率轉(zhuǎn)換效率高，約60%?80%,甚至可高達(dá)90%以上。（2） 由于控制脈沖的頻率高，一般在幾十千赫茲以上，濾波電感、電容的數(shù)值較小。故大多數(shù)開wordword格式-可編輯-感謝下載支持wordword格式-可編輯-感謝下載支持關(guān)電源沒有工頻電源變壓器，體積小，重量輕。電路的其它性能均略低于線性電源。8.5典型例題分析［例8-1］有一整流電路如例8-1圖所示。試求:(1)負(fù)載電阻R和R上整流電壓的平均值U和U，L1L2 o1o2并標(biāo)出極性；(2)二極管陣D2、D3上的平均電流I、I、I以及各管所承受的最高反向電壓。1 2 3 D1D2D3-AUO1例8-1圖解：(1)d3-AUO1例8-1圖U‘2=90+10=100V則Rl1兩端的直流電壓為：Uo1=0.45U，2=0.45X1QQ=45VA端為直流輸出電壓的負(fù)極。D］、D2構(gòu)成全波整流電路，其對(duì)應(yīng)的變壓器二次側(cè)的交流電壓有效值為U2=1QV則rL2兩端的直流電壓為：UO2=Q.9U2=Q.9X1Q=9VB端為直流輸出電壓的正極。全波整流電路中二極管D］、D2的平均電流為：ID1=ID2=(1/2)IO2=Q.5X(UO2/RL2)=Q.5X(9/1QQ)=Q.Q45Ao例8-2圖半波整流電路中二極管D3o例8-2圖■ 4Id3=Io1=Uo1/Rl1=45/1Q4=4.5mA二極管承受的最大反向電壓：URM1=%2=d2=2。切VU=(2u/=1QQ巨VTOC\o"1-5"\h\zRM3 2［例8-2］在橋式整流電容濾波電路中(如例8-2圖所示)，設(shè)U=2QV?，F(xiàn)用直流電壓表測量R端電壓U，出現(xiàn)下面幾種情況，試分析哪些是合理的?2 L o哪些發(fā)生了故障？并指明原因。(1)U=28V；(2)U=18V；(3)U=9V；(4)U=24V。o o co解：橋式整流加電容濾波電路正常輸出的直流電壓平均值為1.2U2；如果負(fù)載開路，則輸出為w3u2；2 2如果不接電容，則為橋式整流，輸出為Q.9U2；如果不接電容，并且橋式整流電路某個(gè)二極管虛焊，成為半波整流，則輸出為Q.45U2。所以有： RL斷開或虛焊，電容上電壓無放電回路，保持在最大值U=<2U=28V。L o 2電容C斷開或虛焊，是全波整流輸出U=Q.9U2=18V。o2電容C和某一整流二極管斷開或虛焊，為半波整流輸出U=Q.45U2=9V。o2正常輸出U=1.2U2=24V。o2

［例8-3］電路如圖8-3所示。已知U=6V、R=2k。、R=1k。、Rp=3kQ、u=3°v、T的TOC\o"1-5"\h\zZ 1 2 P i電流放大系數(shù),=50。試求：(1)輸出電壓的變化范圍；(2)當(dāng)U=15V、r=150Q時(shí)，調(diào)整管To L例8-3圖串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的組成框圖例8-3圖串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的組成框圖“R+R+R“解：（1）由于U=1 2pU\o"CurrentDocument"oR+R' z22當(dāng)電位器調(diào)至最低點(diǎn)時(shí)，R=0，U輸出最大值：2 orrR?R?R2+1+3636vU =—1 2 p-U= x6=36Vomax R Z 12當(dāng)電位器調(diào)至最高點(diǎn)時(shí)，Rr=R，UO輸出最小值：2pOR+R+R2+1+369VU =―1 2 pU= x6=9VominR+Rz1+32P（2）三極管兩端的電壓為：U=U-U=15VCEio負(fù)載上的電流：I=U=0.1AoRL三極管集電極上的電流：I牝I=0.1ACEo三極管上的功耗：P=UI=1.5WTCECE運(yùn)放的輸出電流：I=虹=2mAout,8.6習(xí)題及其解答(供參考)一、自測題8-1思考題衡量穩(wěn)壓電路質(zhì)量的性能指標(biāo)有哪些？答：主要指標(biāo)有輸入調(diào)整率S，穩(wěn)壓系數(shù)5，負(fù)載調(diào)整特性5，輸出電阻R，溫度系數(shù)ST。u r I o 丄如何根據(jù)單相橋式整流電路的工作原理，分析電路故障現(xiàn)象？答：若其中一個(gè)二極管開路，則為半波整流，一個(gè)半周導(dǎo)通，另外半周截止，輸出電壓Uo=0.45U2；若其中一個(gè)二極管反接或短路，則將燒毀變壓器，U°=0V。橋式整流加電容濾波電路正常輸出的直流電壓平均值為1.2U2；如果負(fù)載開路，則輸出為云U2；如果不接電容，則為橋式整流，輸出為0.9U2；如2 2 2果不接電容，并且橋式整流電路某個(gè)二極管虛焊，成為半波整流，則輸出為0.45U2O試說明常見濾波電路類型以及其外特性。在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)如何選擇電路類型及其元、器件的參數(shù)？答：常用的濾波電路有電容濾波、電感濾波和復(fù)式濾波等。電容濾波的電路結(jié)構(gòu)簡單，外特性比較軟,輸出電壓較高，脈動(dòng)較小，但帶負(fù)載的能力不強(qiáng)，因此適合負(fù)載電流不大且負(fù)載變化較小的電子系統(tǒng)。電感濾波的外特性比較硬，整流管的導(dǎo)電角較大，峰值電流很小，輸出特性比較平坦，但由于鐵心的存在，笨重，體積大，易引起電磁干擾，一般只適用于大電流的場合。復(fù)式濾波器結(jié)構(gòu)簡單，能兼起降壓、限流作用，濾波效能也較高，濾波效能很高，幾乎沒有直流電壓損失，適用于負(fù)載電流較大、要求紋波很小的場合。電容濾波可針對(duì)不同頻率的諧波濾波分量，選擇相應(yīng)的電容器容量及數(shù)量，濾波電容容量由RC>(3~5)T確定，電容器耐壓應(yīng)大于卩2U。濾波電感的選擇：如頻率不高，如小于70kHzLL 2 2以下，可以選擇鐵粉心的環(huán)，這種環(huán)飽和磁通密度大，可以承受比較大的直流電流，并且成本很低，但損耗高一些；頻率再高一點(diǎn)，如70kHz<<100kHz,可以選擇鐵硅鋁等材質(zhì)的，它的特點(diǎn)和鐵粉心差不多,2222word格式-可編輯-感謝下載支持 但損耗只有鐵粉心的1/8左右，但成本比較咼。如果頻率再咼，考慮到鐵心損耗，鐵氧體就是唯一的選 擇，因?yàn)槠浯艙p很小，但鐵氧體飽和磁通密度低，所以使用于高頻。(注意鐵氧體做電感是要開氣息的，避免飽和)分別判斷圖8-40所示各電路能否作為濾波電路，并簡述理由。?8-40題?8-40題8-1.4圖答：(a)圖可以作為濾波電路，構(gòu)成低通濾波器；(b)圖不可以作為濾波電路，應(yīng)將電感L置于電容器C之前；(c)圖也不可以作為濾波電路，應(yīng)將電感換成電容，電容換成電感。直流穩(wěn)壓電源主要由哪幾部分組成，各部分的功能是什么？ 答：直流穩(wěn)壓電源是由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四部分組成。電源變壓器是將交 流電源電壓變換成符合整流、穩(wěn)壓需要的交流電壓；整流電路是將變壓器二次側(cè)交流電壓變化為單向脈動(dòng)電壓，其中整流元件常采用具有單向?qū)щ娦缘木w二極管或晶閘管；濾波電路是為了減小整流輸 出電壓的脈動(dòng)程度，采用濾波電路減小脈動(dòng)電壓的紋波幅度，以適應(yīng)負(fù)載的需要；穩(wěn)壓電路是當(dāng)交流 電源電壓波動(dòng)或負(fù)載變化時(shí)，通過穩(wěn)壓電路使直流輸出電壓穩(wěn)定。在某些對(duì)直流電壓的穩(wěn)定度要求不 高的電子電路中，穩(wěn)壓電路可以采用簡單的穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路或不需要穩(wěn)壓環(huán)節(jié)。串聯(lián)反饋式直流穩(wěn)壓電路主要由哪幾部分組成，各部分的功能是什么？ 答：串聯(lián)反饋式直流穩(wěn)壓電路主要由采樣環(huán)節(jié)、基準(zhǔn)環(huán)節(jié)、刀,o各部分作用的功能:VT為調(diào)整管， 答：串聯(lián)反饋式直流穩(wěn)壓電路主要由采樣環(huán)節(jié)、基準(zhǔn)環(huán)節(jié)、刀,o各部分作用的功能:VT為調(diào)整管， 作在線性放大區(qū)，故又稱為線性穩(wěn)e路。死和穩(wěn)壓管VD組成基準(zhǔn)電壓為集成運(yùn)放A的同相輸入端提供 電壓;7?1、％和'組成取樣電路， 放大環(huán)節(jié)、調(diào)整環(huán)節(jié)四部分組成。如右圖所-0 VTV它工壓電穩(wěn)壓電路的輸出電壓分壓后送到集成運(yùn)放A的反相輸入端;源，基準(zhǔn)它將 VZTF * 4集成運(yùn)放A構(gòu)成比較放大電路，用來對(duì)取 樣電壓與基準(zhǔn)電壓的差值進(jìn)行放大。 試說明常見線性集成穩(wěn)壓電路的種類及其使用特點(diǎn)。 答：常見線性集成穩(wěn)壓電路有三端固定式集成穩(wěn)壓器和三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器兩類，前者輸出直流電壓 固定不變，后者輸出直流電壓可以調(diào)節(jié)。 使用特點(diǎn)：體積小，性能穩(wěn)定可靠，使用靈活，價(jià)格低廉，外圍元件少。 使用線性集成穩(wěn)壓器時(shí)應(yīng)該注意什么？如何正確選用線性集成穩(wěn)壓器？ 答：使用線性集成穩(wěn)壓器時(shí)應(yīng)該注意：不同型號(hào)，不同封裝的線性集成穩(wěn)壓器的三個(gè)電極的位置是不同 的，使用前要查手冊確定；通常輸入電壓q應(yīng)比輸出電壓端高3V以上；為減小輸出電壓紋波，應(yīng)在 穩(wěn)壓器調(diào)整端與地之間接入一個(gè)10吁左右的電容；三端集成穩(wěn)壓器是一個(gè)功率器件，它的最大功耗取決 于內(nèi)部調(diào)整管的最大結(jié)溫，因此，要保證集成穩(wěn)壓器能夠在額定輸出電流下正常工作，就必須為集成穩(wěn)壓器采取適當(dāng)?shù)纳岽胧?。要根?jù)實(shí)際電路選擇合適的穩(wěn)壓器。

word格式-可編輯-感謝下載支持試比較單相半波整流和單相橋式整流電路的各項(xiàng)性能指標(biāo)，哪種整流電路最好？答：單相半波整流電路簡單，易于調(diào)節(jié)，但電源利用率低，輸出紋波較大，輸出電壓低。而橋式整流電路的優(yōu)點(diǎn)是輸出電壓高，紋波電壓較小，管子所承受的最大反向電壓較低，同時(shí)因電源變壓器在正負(fù)半周內(nèi)都有電流供給負(fù)載，電源變壓器得到充分的利用，效率較高。因此，這種電路在半導(dǎo)體整流電路中得到了廣泛的應(yīng)用。因此橋式整流電路優(yōu)于半波整流。8-2選擇題單相橋式整流的目的是AoA.將交流變?yōu)橹绷鰾,將高頻變?yōu)榈皖l C.將正弦波變?yōu)榉讲ㄔ趩蜗鄻蚴秸麟娐分?，若有一只整流管接反，則C。A.輸出電壓約為2UDB.變?yōu)榘氩ㄖ绷鰿,整流管將因電流過大而燒壞直流穩(wěn)壓電源中濾波電路的目的是C。A,將交流變?yōu)橹绷鰾,將高頻變?yōu)榈皖lC,將交、直流混合量中的交流成分濾掉直流穩(wěn)壓電源的濾波電路應(yīng)選用B。A,高通濾波電路B.低通濾波電路C,帶通濾波電路當(dāng)輸出電壓平均值相等時(shí)，單相橋式整流電路中的二極管所承受的最高反向電壓為12V，則單相半波整流電路中的二極管所承受的最高反向電壓為A。A.12VB.6VC.24VD.8V。已知整流二極管的反向擊穿電壓為20V，按通常規(guī)定，此二極管的最大整流電壓為 CA.20VB.15VC.10VD.5V穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓時(shí)，其工作在C，發(fā)光二極管發(fā)光時(shí)，其工作在 A。A.正向?qū)▍^(qū) B.反向截止區(qū)C.反向擊穿區(qū)8-3填空題(1)穩(wěn)壓二極管是利用二極管的反向擊穿特性工作的。(3)直流穩(wěn)壓電源是一種將交流電轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)的波形變換電路。⑵如果變壓器二次側(cè)(即副邊)電壓的有效值為12V，橋式整流后(不帶濾波)的輸出電壓為丄&V,經(jīng)過電容濾波后為MV,(3)直流穩(wěn)壓電源是一種將交流電轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)的波形變換電路。圖8-41圖8-3.5串聯(lián)穩(wěn)壓電源電路穩(wěn)壓電源主要是要求在輸入信號(hào)和負(fù)載發(fā)生變化的情況下，其輸出電壓基本不變。圖8-41圖8-3.5串聯(lián)穩(wěn)壓電源電路⑸在圖8-41所示電路中，調(diào)整管為廣，采樣電路由R1，和R3組成，基準(zhǔn)電壓電路由R和DZ組成，比較放大電路由馬組成,保護(hù)電路由T3和R0_組成；輸出電”R+R+R”壓最小值的表達(dá)式為U=—1 2 3U，最大值的表OR+RZ達(dá)式為UO在變壓器二次側(cè)電壓和負(fù)載電阻相同的情況下，橋式整流電路的輸出電流是半波整流電路輸出電流的2倍。若U2為電源變壓器二次側(cè)電壓的有效值，則半波整流電容濾波電路的輸出電壓為_U2_;全波整流電容濾波電路在空載時(shí)的輸出電壓為_\-2U_。wordword格式-可編輯-感謝下載支持0題0題8-7圖Awordword格式-可編輯-感謝下載支持0題0題8-7圖A、習(xí)題8-4試畫出線性串聯(lián)穩(wěn)壓電路的組成框圖，并從反饋角度分析其工作原理及影響穩(wěn)壓性能的主要因素。串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路穩(wěn)定輸出電壓是利用了電壓饋穩(wěn)定輸出電壓的基本原理。當(dāng)輸入電壓"增加(或負(fù)i流/減小)時(shí)，導(dǎo)致輸出電壓"增加，隨之反饋電壓"=o o Fu-~^=FU也增加(H為反饋系數(shù))U與基準(zhǔn)電oR+Ru° U 丿F\o"CurrentDocument"1 2Uref相比較，其差值電壓經(jīng)比較放大器放大后使uB和IC小，調(diào)整管T的c-e極間的電壓UCE增大，使U下降，CE oA基準(zhǔn)電壓D\RAIi取??；樣iii}\II&題8-4圖串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的原理電路負(fù)反載電壓減從而維持U基本恒定。同理，當(dāng)輸入電壓U減小(或負(fù)載電流I增加)時(shí)，也將使輸出電壓基本保持不變。o i o8-5如題8-5圖所示電路為全波整流電路，變壓器二次側(cè)電壓有效值為2U2o畫出u、i、i和u的波形；2D1D2o求出輸出電壓u的平均值U和輸出電流1的表達(dá)式；o o o二極管的平均電流I和所承受的最大反向電壓U的表達(dá)式。D RM解:(1)各處波形如題8-5解圖所示U=0.9Uo 2TU0.9UI= o— 2oRL1I=—1D2'-22ftVSOHz.RL=0.45URL圖8-42題8-5圖0A-?①t‘D1tU =2、HURM 28-6全波整流電路如圖8-3(a)所示，變壓器一次側(cè)接220V交流電壓，(1)變壓器二次側(cè)交流電壓為15V，負(fù)載電阻為75Q。試求輸出直流電壓U、o直流輸出電流I、整流o二極管平均整流電流I和二極管最大反向峰值電壓U；D RM(2)若要求輸出直流電壓為5V，試確定電源變壓器二次側(cè)電壓U和一次側(cè)與二次側(cè)線圈的匝數(shù)比。2解：(1)U=0.9U=0.9x15=13.5Vo 2'U 1登-0.18AoR75LI—11—1X0.18—0.09Ad2o2U=^2U=.靈x15—21.21VRM 2(2)若要求輸出直流電壓為5V，則U-U=—-5.56V20.90.9uI22Tr一次側(cè)與二次側(cè)線圈的匝數(shù)比為7U220k=—= =40U5.5628-7電路如圖8-43所示，變壓器一次側(cè)接220V交流電壓。D+RD■30+①t0uo1_＞①t0uo2u_1CDtu21Du—j—題8-21圖rI'sD2.lu+2wordword格式-可編輯-感謝下載支持wordword格式-可編輯-感謝下載支持wordword格式-可編輯-感謝下載支持圖圖8-44題8-10圖標(biāo)出〃和〃對(duì)地的極性。〃和〃的波形是全波整流還是半波整流？olo2 ol o2若U=U=20V,計(jì)算出〃和〃的平均值。標(biāo)出〃和〃對(duì)地的極性?！ê汀ǖ牟ㄐ问侨ㄕ鬟€是半波整流？olo2 ol o2若U=U=20V,計(jì)算出〃和〃的平均值。21 22 ol o2若U/18V,U=22V,畫出〃和〃的波形，并計(jì)算出〃和〃的平均值。21 22 olo2 olo2Uo1略二極管的正向壓降和反向電流。試求:(1)(2)⑶解:(1)負(fù)載電阻R兩端的電壓平均值U和電流平均值I；L o o二極管中的平均電流I和各管承受的最高反向電壓U ；D RM若有某只二極管接反、短路或斷開，將會(huì)出現(xiàn)何種情況？U=0.9U=0.9X100=90Vo 2U 90 =45mA(3)解:(1)如圖所示，〃和〃的波形都是全波整流；解:olo2(2)若U=U=20V,貝ij(2)TOC\o"1-5"\h\z21 22U=U=0.9U=0.9x20=18Volo2 21若〃21=18V,U2=22V,其〃和〃的波形如題8-7解圖所示21 22 olo2” 0.45U,0.45U 0.45x18,0.45x22\o"CurrentDocument"=U= 21 22= =9V\o"CurrentDocument"〔 。2 2 28-8如圖8-3(a)所示橋式整流電路所示。已知變壓器二次側(cè)電壓U2=100V，負(fù)載電阻R、=2k。。忽oR2X103LI=—I=—x45=22.5mA7d2。2U=血=\2X100=141.4VRM 2若有某只二極管接反、短路，則會(huì)將變壓器二次測被短路；若有某只二極管斷開，則成為單相半波整流。8-9在如圖8-5(a)所示橋式整流電路中，已知輸出電壓平均值U=15V，負(fù)載電流平均值I=100mA。o o變壓器二次側(cè)電壓有效值U2。設(shè)電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍為220(1±10%)V。在選擇二極管的參數(shù)時(shí)，其最大整流平均電流IF和最高反向電壓U的下限值約為多少？RM解：(1)橋式整流電容濾波電路的輸出為Uo=1.2U2，則U=—^=12.5V21.21.2(2)為了使整流二極管能安全工作，通常應(yīng)大于輸出平均電流的(2?3)倍，即I?(2~3)I=(200~300)mATOC\o"1-5"\h\zF o對(duì)于單相橋式整流電路而言，無論有無濾波電容，二極管的最高反向工作電壓都是＜2u，實(shí)際2應(yīng)用中常選U ?2U的整流二極管，即RM 2mU,?2U(1,10%)=2切X12.5(1,10%)=38.89VRM 2m'8-10如圖8-44所示電路，已知穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓為5V，最小穩(wěn)定電流為5mA，允許耗散功率為300mW；輸入電壓為20?25V,R]=300Q。試問：為保證空載時(shí)穩(wěn)壓管能夠安全工作，R2應(yīng)選多大？當(dāng)R2按上述原則選定后，負(fù)載電阻允許的變化范圍是多少？

解：穩(wěn)壓管的最大穩(wěn)壓電流為,P 300x10-3I=—zm= =60mAZMU 5Z(1)由題意有20—5 25—5I= =50mA，I= =66.667mA鳥min0.3kQ 鳥max0.3kQ當(dāng)U=25V，I=60mA時(shí)，I=66.667一60=6.667mAi ZM R5V因此，為保證空載時(shí)穩(wěn)壓管能夠安全工作，R=「5A=750。26.667mA(2)當(dāng)R2(2)當(dāng)R2取750Q時(shí)，負(fù)載電阻的選擇應(yīng)使穩(wěn)壓管的電流為I>I>IZMZZminrL=50-6.67-5=38.33mA為了滿足IZR1R2Lmax Rimin R2 _Lmax Rimin R2 _ZminR =—z—= =130QLminI38.33x10-3LmaxR=8Lmax8-11在圖8-45所示穩(wěn)壓電路中，已知穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ為6V，最小穩(wěn)定電流I =5mA，最大Z Zmin穩(wěn)定電流I=40mA；輸入電壓R為15V，波動(dòng)范圍為±10%；限流電阻R=200Q。ZM 1電路是否能空載？為什么？作為穩(wěn)壓電路的指標(biāo)，負(fù)載電流IL的范圍為多少？解：(1)當(dāng)空載時(shí)，其穩(wěn)壓管的電流為,U-U15+15x10%-6I=——Z= =52.5mA>IZmaxR 0.2kQ ZM故負(fù)載不能開路。-UT(2)根據(jù)I =一蜘七——』-I ，負(fù)載電流的最大值Zmin R LmaxU一UI =——Imin Z---1 =32.5mALmax R Dzmin,u-UT根據(jù)I =一臨牝——Z-I ，負(fù)載電流的最小值Zmax R LminUI *UzRlO題8-11圖LminU-UImax Z,LminU-UImax Z,IR Dzmax=12.5mA所以，負(fù)載電流的范圍為12.5?32.5mA。8-12具有整流濾波和放大環(huán)節(jié)的穩(wěn)壓電路題題8-12圖如圖8-46所示。(1)分析電路中各個(gè)元件的作用，從反饋放大電路的角度來看哪個(gè)是輸入量？L、T2各起什么作用?反饋是如何形成的？

若U=24V,穩(wěn)壓管穩(wěn)定電壓U=5.3V,晶體管U~0.7V,U-1V,R3=R4=RW=1k^,P Z BE CES 3 4w試計(jì)算U的可調(diào)范圍。o試問變壓器二次側(cè)電壓的有效值U2大約是多少？若R3改為2kQ,調(diào)節(jié)Rw時(shí)能輸出的Uo最大值是多少？解：(1)由D]?D4構(gòu)成橋式整流電路；由C1構(gòu)成電容濾波電路；L構(gòu)成調(diào)整電路；R3Rw與R4組成反饋網(wǎng)絡(luò)用來反映輸出電壓的變化(取樣)；DZ和R2構(gòu)成基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路；從反饋放大電路來看，T2管的輸出為L輸入量，L構(gòu)成電壓反饋，穩(wěn)定輸出電壓，T2構(gòu)成誤差放大。輸出電壓的變化量由反饋網(wǎng)絡(luò)R3Rw與R4取樣后，經(jīng)放大管T2放大后去控制調(diào)整管T1的c-e極間的電壓降，從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓U的目的。o(2)R,R'(2)由于在深度負(fù)反饋情況下，U= 4wU牝UNR,R,RoZTOC\o"1-5"\h\z3 4WUUR,R,RU=U—3 4 woZR,R'4w的滑動(dòng)端在最下端時(shí)，其輸出電壓最大，即U牝UR3+R4+Rw=5.3X1,1,1=15.9VomaxZR 13若R的滑動(dòng)端在最上端時(shí)，其輸出電壓最小，即wR,R,R1,1,1U牝U 4 w=5.3x=7.95VTOC\o"1-5"\h\zominZR,R 1,13w故U的可調(diào)范圍為7.95V?15.9V。o(3)由于U=24V，而U=1.2U，故變壓器二次側(cè)電壓的有效值U為P P 2 2“U 24U=—p=——=20V21.2 1.2若R3改為2kQ,調(diào)節(jié)RW時(shí)能輸出的U最大值3 W oU?UR3+R4+Rw=5.3X2,1,1=10.6VomaxZR 28-13圖8-13圖8-47所示電路中，U=6V，R=2kQ，R=R=1kQ,R=5kQ,U=30V，調(diào)整管的電流放大w i系數(shù)月=80,試求：(1)輸出電壓U的調(diào)節(jié)范圍;o2)當(dāng)u=15V,oRl=150Q時(shí)，比較放大器的輸出流I。R,R解：(1)由于U=-2 U牝U,其中R'FR,R,R0z W1 2 W可變:電阻.器滑動(dòng)觸頭下面的電阻。貝gR,R,RU=U—1 2 woZR,R'2w當(dāng)R'W=0時(shí)，輸出電壓最大，為zUREF"uo電為題8-13圖wordword格式-可編輯-感謝下載支持R+R+R2+1+5TOC\o"1-5"\h\zU牝U—1 2 w—6x =48VomaxZR 12當(dāng)R'w=Rw=5kQ時(shí)，輸出電壓最小，為R+R+R2+1+5U牝U1 2w—6x —8V\o"CurrentDocument"ominZR+R 1+52w故輸出電壓U的調(diào)節(jié)范圍為(8-48)V。o150—°-1A(2)當(dāng)U=15V,Rl=150150—°-1A,U15I———ooRL米樣支路的電流為U 15I— o — —1.875mA1R+R+R(2+1+5)x1031 2w故三極管發(fā)射極電流I5eoMI100mA故三極管發(fā)射極電流I5eoMI100mAI— = … 80—1.25mA8-14米用橋式整流電容濾波電路和集成穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)一個(gè)直流穩(wěn)壓電源。已知R—5~500。，要求輸出L電壓U=+5V,o確定變壓器二次側(cè)電壓U和一次側(cè)與二次側(cè)線圈的匝數(shù)比；2確定整流二極管平均整流電流I和二極管最大反向峰值電壓U；D RM選擇電路中其他元器件參數(shù)，并畫出電路圖。解:(1)由于要求輸出電壓U=+5V，故若采用三端集成穩(wěn)壓器，則其最小輸入輸出電壓之差為2~3V，o則取濾波輸出電壓為8V。若采用橋式整流電容濾波電路，則變壓器二次側(cè)電壓U應(yīng)取6.7V。若變壓2器一次側(cè)輸入為220V，則變壓器的匝數(shù)比應(yīng)取33；LMI7805題8-14圖U由于輸出最大電流為1A，則整LMI7805題8-14圖U流二極管平均整流電流I為0.5A，D二極管最大反向峰值電壓U為RM<2x6.7—9.5V。電路如題8-14圖所示，其中二極管選擇2CZ11A；電容C］選10卩F/50V；C2選擇0.33卩F；C3選擇1卩F；C1選10卩F/10V；8-15全波整流電路如題8-15圖所示，變壓器一次側(cè)接220V交流電壓，若采用集成穩(wěn)壓器LM7812給負(fù)載R供電，o題8-15圖Uo題8-15圖U1試確定電源變壓器二次側(cè)電壓U和一次側(cè)與二次側(cè)線圈的2匝數(shù)比；若R—50~300Q，求輸L出直流電壓U、輸出直流電流I、ooword格