1、模拟电子技术,第8章直流稳压电源,本章主要内容8.1本章任务的导入8.2相关的理论知识8.3相关的基本技能 本 章 小 结,8.2相关的理论知识,8.2.1概述交流电压经过整流、滤波电路后，实现了直流电压，但是仍存在较小的交流分量，使输出的直流电压并不稳定，且随电网电压的波动和温度的变化而变化。显然，只经过整流、滤波环节产生的直流电源，不适合用于要求直流效果较高的电子设备，要使电子设备或电子电路稳定可靠地工作，一般在滤波电路和负载之间加稳压环节，以达到稳压供电的目的。8.2.1.1直流稳压电源的基本组成,图7-2直流稳压电源组成框图及各部分电路波形,滤波电路,整流电路,稳压电路,负载,变压器,
2、交流电源,UI,UO,u1,u2,单向脉动电压,全波整流,直流电源的组成,电源变压器: 将交流电网电压u1变为合适的交流电压u2。,整流电路: 将交流电压u2变为脉动的直流电压u3。,滤波电路: 将脉动直流电压u3转变为平滑的直流电压u4。,稳压电路: 清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压uo的稳定。,8.2.3单相整流电路 将交流电变成单方向脉动直流电的过程称为整流，利用二极管的单向导电性实现整流是最简单的办法。整流电路有以下几种：按电源相线数可分为单相整流电路和三相整流电路；按输出波形可分为半波整流电路和全波整流电路；按所用器件可分为二极管整流电路和晶闸管整流电路；按电路结构可分为桥
3、式整流电路和倍压整流电路。8.2.3.1单相半波整流电路1.电路的组成和工作原理,图1-24单相半波整流电路,单相半波整流电路如图1-24所示，由变压器、整流二极管D和负载电阻组成。变压器将电网的正弦交流电变成，设,图1-25半波整流电路中电压、电流的波形图,当变压器次级交流电压瞬时极性如图1-24中所示时，二极管导通，电流流过串联回路，在负载电阻上得到上正下负的直流电压 ；若变压器次级交流电压瞬时极性和图中所示相反，则二极管截止，回路中无电流，负载两端无电压。下一个交流电正半周来到，二极管又导通周而复始，在负载两端就得到了如图1-25所示的电压、电流波形图。,单相半波整流电路,优点：使用元件
4、少。,缺点：输出波形脉动大；直流成分小；变压器利用率低。,3.二极管的选择,2.负载上直流电压和电流值的估算,负载两端的直流电压的平均值为:,负载中流过的平均电流为：,在单相半波整流电路中，二极管中流过的电流等于输出电流的值，所以在选用二极管时，二极管的最大整流电流应满足,二极管在其截止的半个周期内，承受的反向电压最大值为,所以二极管的最高反向工作电压应满足,。,单相全波整流电路全波整流电路是在半波整流电路的基础上加以改进而得到的。利用具有中心抽头的变压器与两个二极管配合，使两个二极管在正半周和负半周内轮流导电，而且二者流过RL的电流保持同一方向，从而使正、负半周在负载上均有输出电压。,单相全
5、波整流电路的输出平均电压为,流过负载的平均电流为,二极管所承受的最大反向电压,图1-27单相桥式整流电路,1.2.3.2单相桥式整流电路1.电路组成及工作原理电路如图1-27所示，电路中的四只二极管可以是分立的，也可以使用内部有四个二极管的桥堆。,在电压的负半周，B点为正，A点为负，二极管、正向导通，、反向截止，导电线路为。在负载上得到的是单一方向的脉动直流电压和电流,这种直流电不能直接供给对直流电要求较高的场合。桥式整流电路中各处的电压和电流的波形如图1-28所示。,设二极管为理想二极管，在电压的正半周，A点为正，B点为负，、正向导通，、反向截止，导电线路为；,截止,RL,io,D4,D3,
6、D2,D1,+u2,+uo,+u1,单相桥式整流电路工作原理,u2正半周：,D1和D3导通，D2和D4截止。,截止,+uo,u2负半周：,D2和D4 导通， D1和D3截止。,工作波形图,在桥式整流电路中，,输出直流电压：,脉动系数：,二极管正向平均电流：,二极管最大反向峰值电压：,图1-28桥式整流电路电压、电流波形图,2.负载上直流电压和电流值的估算输出的直流电压输出平均电流,3.二极管的选择,管子的最大整流电流为,管子的最高反向工作电压为,注意：整流电路中的二极管是作为开关运用的。整流电路既有交流量，又有直流量，通常对: 输入（交流）用有效值或最大值； 输出（交直流）用平均值； 整流管正
7、向电流用平均值； 整流管反向电压用最大值。,单相桥式整流电路的变压器中只有交流电流流过，而半波和全波整流电路中均有直流分量流过。所以单相桥式整流电路的变压器效率较高，在同样的功率容量条件下，体积可以小一些。单相桥式整流电路的总体性能优于单相半波和全波整流电路，故广泛应用于直流电源之中。,例1-2 有一单相桥式整流电路，要求输出40V的直流电压和2A的直流电流，交流电源电压为220V，试选择整流二极管。解：变压器次级电压的有效值为,二极管承受的最高反向电压为,二极管的平均电流为,可选择最大整流电流大于1A，最高反向电压大于62.8V的二极管。,单相整流电路的主要参数,思考题1.单相半波整流电路与
8、单相桥式整流电路有何不同点？2.单相桥式整流电路中整流二极管在选取时有何要求？1.2.4滤波电路 整流后得到的直流电是脉动直流电，这种直流电脉动系数比较大，不能直接作为电子电路的供电电源，必须采取一些措施减小输出电压中的交流成分，使其输出电压接近理想的直流电压。可采用滤波电路完成此功能。常用的滤波电路有电容滤波、电感滤波和复式滤波等。1.2.4.1电容滤波电路1.电容滤波电路的组成及工作原理,图1-30单相半波整流电容滤波电路,如图1-30所示为一单相半波整流电容滤波电路，由于电容C隔直流通交流，C旁路交流，直流通过负载，加之电容两端电压不能突变，于是负载上得到不会突变的平滑的直流输出电压，达
9、到滤波的目的。,滤波电路的滤波过程及波形如图1-31所示。,图1-31单相半波整流电容滤波电路的滤波过程及波形,(1)空载时的情况若初始电容电压uC=0，t=0时接通电源，于是u2通过VD(正半周)给C充电。由于没有放电回路，故C很快充到u2的峰值，即， 且保持不变,无脉动。,(2)负载时的情况若初始电容电压uC=0，t=0时接通电源，在u2的正半周时，二极管VD导通，忽略二极管的正向电压降，则uo=u2，这个电压一方面给电容C充电，一方面产生负载电流iO，电容C上的电压与u2同步增长，当u2达到峰值后，开始下降，uCu2，二极管截止。,2.输出直流电压的估算半波整流电容滤波电路：桥式整流电容
10、滤波电路： 3.负载电流及二极管的平均电流半波整流电容滤波电路：桥式整流电容滤波电路： 4.二极管与滤波电容的选择(1)二极管的选择在电容滤波电路中，二极管的导通时间变短，在导通电流平均值不变的情况下，导通电流的峰值大大增加了。最在整流电流应满足以下条件：,(2)电容的选择对于滤波电容的数值，在可能情况下，数值越大，滤波效果越好。,半波整流电容滤波电路:,桥式整流电容滤波电路：,最高反向工作电压应满足：,半波整流电容滤波电路:,桥式整流电容滤波电路：,5.电容滤波电路的特点,半波整流电容滤波电路:,桥式整流电容滤波电路：,图1-33单相桥式整流电感滤波电路,1.2.4.2电感滤波电路,利用储能
11、元件电感器的电流不能突变的性质，在整流电路的负载回路中串联一个电感，使输出电流波形较为平滑。因为电感对直流的阻抗小，交流的阻抗大，因此能够得到较好的滤波效果而直流损失小。,反电动势是由于线圈受到磁场的影响而对原电动势产生的一个相对抗的电动势。,当电感中通过交变电流时，电感两端便产生出一反电势阻碍电流的变化：当电流增大时，反电势会阻碍电流的增大，并将一部分能量以磁场能量储存起来；当电流减小时，反电势会阻碍电流的减小，电感释放出储存的能量。这就大大减小了输出电流的变化，使其变得平滑，达到了滤波目的。,电感滤波电路中电感L愈大，RL愈小，则滤波效果愈好，所以电感滤波适用于负载电流比较大且变化比较大的
12、场合。,电感滤波电路的特点（1）电感滤波电路适用于大电流负载。（2）电感滤波电路的外特性比较硬。（3）由于电感有延长整流管导电管电角的趋势，因此电流的波形比较平滑，避免了在整流管中产生较大的冲击电流。,图1-34复式滤波电路,1.2.4.3复式滤波电路,电感滤波和LC 滤波电路克服了整流管电流较大的缺点，外特性比较硬，与电容滤波相比， UO(AV)较低，体积、重量大为增加。,LC-型滤波电路输出电压的脉动系数比仅有LC滤波时更小，波形更加平滑。输出直流电压提高了。缺点是整流管的冲击电流比较大，外特性比较软。,RC 型滤波电路优点：可进一步降低输出电压的脉动系数。缺点： R上有直流压降；整流管的
13、冲击电流仍比较大；外特性比电容滤波更软，只适用于小电流的场合。,图1-35桥式整流电容滤波电路,解：根据关系式UO=1.2U2，只有第2种情况是正常工作状态，其余都为不正常工作。,例1-3在图1-35所示的桥式整流电容滤波电路中，已知电压U2=20V，如果在测量负载两端电压UO时，出现以下5种情况：UO=28V;UO=24V;UO=20V;UO=18V;UO=9V。,直流稳压电源的组成框图及各部分电路波形,电网电压,电源变压器,整流电路,滤波器,稳压电路,负载,电网电压的波动,UI (Uo)变化,稳压电路,负载的变化,Uo基本不变化,如没稳压电路环节, 即整流滤波的输出UI直接为Uo,负载的变
14、化,如有稳压电路环节, 即整流滤波的输出为UI, 稳压电路的输出为Uo,电网电压的波动,8.2相关的理论知识,8.2.1.2稳压电源的性能指标及测试方法1.纹波电压简单讲：纹波就是一个直流电压中的交流成分。直流电压本来应该是一个固定的值， 但是很多时候它是通过交流电压整流、滤波后得来的，由于滤波不干净，就会有剩余的交流成分，即使是用电池供电也会因负载的波动而产生波纹。事实上，即便是最好的基准电压源器件，其输出电压也是有波纹的。狭义上的纹波电压，是指输出直流电压中含有的工频交流成分。2.稳压系数Sr稳压系数Sr反映电网电压波动时对稳压电路的影响。定义为当负载固定时，输出电压的相对变化量与输入电压
15、的相对变化量之比。,8.2相关的理论知识,3.输出电阻Ro输出电阻用来反映稳压电路受负载变化的影响。定义为当输入电压固定时输出电压变化量与输出电流变化量之比。它实际上就是电源戴维南等效电路的内阻。4.纹波抑制比Srip在规定的纹波频率（例如50HZ）下，输入电压中的纹波电压UiP-P与输出电压中的纹波电压UoP-P之比,注意：噪声不同于纹波。纹波是出现在输出端子间的一种与输入频率和开关频率同步的成分，用峰-峰（peak to peak）值表示，一般在输出电压的0.5%以下；噪声是出现在输出端子间的纹波以外的一种高频成分，也用峰-峰（peak to peak）值表示，一般在输出电压的1%左右。纹
16、波噪声是二者的合成，用峰-峰（peak to peak）值表示，一般在输出电压的2%以下,由于稳压管VS与负载并联，故称并联型稳压电路，也称为硅稳压管稳压电路。电路中R为限流电阻，用来限制通过稳压二极管VS的电流，起保护稳压二极管的作用，VS工作在反向击穿区。,8.2.2稳压管组成的并联型稳压电路8.2.2.1并联型稳压电路的组成及工作原理1.电路组成,图7-3稳压管稳压电路,硅稳压管的伏安特性,在反向击穿区，流过稳压管的电流发生很大变化，两端电压基本不变。,8.2相关的理论知识,2.工作原理1)当稳压电路的输入电压UI保持不变，负载RL减小，负载电流IL增大，必然引起IR的增加，即UR增加，
17、从而使输出电压UO将减小，稳压管两端的电压UZ也减小，流过稳压管的电流IZ迅速减小，流过R的电流IR也减小，R上的压降UR减小又会使输出电压UO上升，于是输出电压保持稳定不变，这一稳压过程如下：,RL,IL,UR,UO,IZ,IR=IL+IZ,IR,UR,UO,-IZ = IL,2)当负载RL不变，电网电压上升使得UI上升，输出电压UO上升，流过稳压管的电流IZ也随之增大，则限流电阻R上的电流IR增大，R上的压降UR上升又致使输出电压UO下降，使输出电压基本保持不变，这一稳压过程如下：,UI,UO,IZ,UR,UO=UI - UR,UO,UI = UR,8.2.2.2硅稳压电路元器件的选择1.
18、限流电阻R的取值范围,（1）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,或：,（2）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,或：,设为保证稳压作用所需的流过稳压管的最小电流为IZmin，为防止电流过大从而造成损坏，所允许的流过稳压管的最大电流为IZmax，则应该有,2.稳压管的选取,稳压管的稳压值UZ就是硅稳压电路的输出电压值UO，选择稳压管的最大稳定电流时要留有余地，一般取稳压管的最大稳定电流是输出电流的23倍。,3.输入电压的确定,8.2相关的理论知识,4.硅稳压电路 仿真,图7-4并联型稳压管稳压仿
19、真电路,仿真结果表明：当输入电源电压和负载变化时，稳压二极管电路基本可以实现电路的稳压作用。并联稳压电路的优点：并联稳压电源有过载自保护性能，输出断路时调整管不会损坏，在负载变化小时，稳压性能比较好，对瞬时变化的适应性较好等优点。缺点：一是效率较低，特别是轻负载时，电能几乎全部消耗在限流电阻和调整管上，电路将失去稳压作用；二是输出电压不能调节，只能由稳压管的型号决定且稳定度不易做得很高，很难满足对电压精度要求高的负载需要。 因此，这种稳压电路适用于电压固定、负载变化不大的场合。,8.2相关的理论知识,思考题1.并联型稳压电路中R和VS的作用是什么？2.如何确定限流电阻R的取值范围？,8.2相关
20、的理论知识,8.2.3串联型稳压电路的组成和稳压原理并联型稳压电路有效率低、输出电压调节范围小和稳定度不高等缺点，并且很难改进，所以现在广泛使用的都是串联型稳压电源。,1、基本调整管电路,为了使稳压管稳压电路输出大电流，需要加晶体管放大。,稳压原理：电路引入电压负反馈，稳定输出电压。,调整管的作用及如何提高稳压性能,若要提高电路的稳压性能，则应加深电路的负反馈，即提高放大电路的放大倍数。,不管什么原因引起 变化，都将通过 的调节使 稳定，故称晶体管为调整管。,负载电流的变化量可以比稳压管工作电流的变化量扩大（1+）倍。,实际上是射极输出器，Uo=UZ-UBE 。但带负载的能力比稳压管强。,两个
21、主要缺点：,(1) 稳压效果不好。,Uo=UZ UBE,(2) 输出电压不可调。,改进的方法：在稳压电路中引入带电压负反馈的放大环节。,串联式稳压电路由基准电压、比较放大、取样电路和调整元件四部分组成。,2、具有放大环节的串联型稳压电路,电路的构成,调整元件T：与负载串联，通过全部负载电流。可以是单个功率管，复合管或用几个功率管并联。,比较放大器：可以是单管放大电路，差动放大电路，集成运算放大器。,基准电压：可由稳压管稳压电路组成。取样电路取出输出电压UO的一部分和基准电压相比较。,因调整管与负载接成射极输出器形式，为深度电压串联负反馈，故称之为串联反馈式稳压电路。,(1) 取样电路：（ 、
22、、 ）取出输出电压的一部分，送至比较放大器 电阻分压器,一种实际的串联型稳压电源,(2) 基准电压电路：（ 、 ）提供一个稳定度很高的基准电压送至比较放大器。 稳压管,(3) 比较放大环节：（ 、 ）将取样电压与基准电压比较，将得到的误差信号放大，控制调整管。 单管放大、差放、集成运放等,(4) 调整环节：（ ）有效地起电压调整作用（核心） 功率管（放大区）,2.稳压原理,当 UI 增加或输出电流减小使 Uo升高时,如果由于某些原因的影响，使输出电压UO升高，UO的增大使UB2升高，(忽略V2管基极电流)，而T2管的射极电压UE2=UZ固定不变，所以UBE2=UB2-VE2增加，于是IC2增大
23、，集电极电位UC2下降，由于T1基极电位UB1=UC2，因此，T1的UBE1减小，IC1随之减小，UCE1增大，迫使UO下降，即维持UO基本不变。,3.输出电压的可调范围,4.调整管的选择,3、影响稳压特性的主要因素,2.流过稳压管的电流随 UI 波动，使UZ 不稳定，降低了稳压精度。,1.电路对电网电压的波动抑制能力较差。例：UIUC2 Uo ,3.温度变化时，T2组成的放大电路产生零点漂移，时输出电压的稳定度变差。,4、改进措施,选用差动放大器或运放构成的放大器代替T2管构成的放大器，可以解决零点漂移的问题。,8.2相关的理论知识,图8-5串联型反馈式稳压电路,1.电路组成,基准环节,比较
24、放大环节,调整环节,取样环节,串联反馈型线性稳压电路,8.2相关的理论知识,1)比较放大器A是一个集成运算放大电路，同相端与基准电压电路相连，反相端与取样电路相连，对取样电压及基准电压进行比较后对它们的差值进行放大，然后加到调整管的基极，因为采样电路与比较放大器A构成深度负反馈(故称此电路为串联负反馈稳压电路)，当输入电压变化或负载变化而使输出电压增大时，比较放大器会控制调整管VT工作，使调整管VT始终工作于放大区。2)基准电路由RZ、VS组成，给比较放大器A提供基准电压UREF。3)取样电路由R1、R2、RW组成，当输入电压变化时，取样电阻将其变化量送到比较放大器反相端。,8.2相关的理论知
25、识,2.工作原理1)当电网电压UI升高，负载不变时，可引起输出电压UO增加，经取样电压分压后，反馈电压UF增加, UF与比较电压UREF相比较，其差模输入电压Uid经比较放大器A放大后，有UO=UB减小，使得调整管的集电极IC减小，管压降UCE增加，又使输出电压UO下降，接近原有值趋于稳定，起到稳压作用。,2)当负载RL增大，电网电压UI不变时，可引起输出电压UO增大，经取样电压分压后，反馈电压UF增大,电路电压调整过程如下：,3.输出电压的调节方法 串联型直流稳压电路的一个优点是允许输出电压在一定范围内进行调节。这种调节可以通过改变采样电阻中电位器R2的滑动端位置来实现。 当R2的滑动端向上
26、移动时，反馈电压UF增大，放大电路的差模输入电压Uid减小，使调整管的UBE减小，则UCE增大，于是输出电压UO减小。反之若R2的滑动端向下移动，则UO增大。输出电压总的调节范围与采样电阻R1、R2和R3三者之间的比例关系以及稳压管的稳压值UZ有关。,8.2相关的理论知识,4.调整管的选择,1）集电极最大允许电流 ICM,2）集电极和发射极之间的最大允许反向电压 U(BR)CEO,3）集电极最大允许耗散功率 PCM,调整管作用重大：1.根据外界变化，随时调整自身管压降，以保持输出电压稳定；2.提供负载电流。常采用大功率管。,4）稳压电路的输入直流电压为：,变压器副边电压为：,8.2相关的理论知
27、识,5.过载保护,图7-6限流型保护电路,(1)限流型保护电路限流型保护电路如图7-6所示，电路中VT2、R4组成限流保护电路，R4 很小，一般为1左右。,正常稳压区,限流保护,正常工作时， UR4很小，VT2截止，保护电路不起作用；负载电流超过某一值后，VT2 导通，限制 VT1 中的电流，保护调整管。,保护电路的输出特性,8.2相关的理论知识,(2)截流型保护电路截流型保护电路如图7-7所示，图中R4R8、辅助电源及VT2组成截流型保护电路，正常工作时，R4上的压降较低，此时R4两端电压与R6两端电压之和小于R8两端电压，故VT2截止。,图7-7截流型保护电路,正常工作时， UR4很小，V
28、T2截止，保护电路不起作用；过载时， UR4增大，使T2 导通，引起正反馈过程：,IC2 ,IB1 ,UO ,UE2 ,UBE2 ,IC2,截流后，使 VT2 饱和，输出电压下降到 1 V 左右。,图 10.6.5,正常稳压区,截流保护,负载故障排除后，IL 减小，稳压电路的输出恢复到原来的数值。,截流型保护电路,8.2相关的理论知识,思考题1.串联型稳压电路有何特点？2.选择调整管时，应主要考虑哪些参数？3.保护电路的形式有哪些？画出几种保护电路的电路图。7.2.4集成稳压器7.2.4.1三端电压固定式集成稳压器,图7-8CW78、CW79系列集成稳压器型号组成及意义,8.2相关的理论知识,
29、1.三端固定式集成稳压器介绍,图7-9CW78、CW79系列稳压管内部组成框图及外形、引脚排列图,8.2相关的理论知识,图7-10三端固定输出集成稳压器基本应用电路,2.基本电路应用,电路组成如图7-10所示图中，可以防止由于输入引线较长时产生的电感而引起的自激，一般要接入，用来减小由于负载电流瞬时变化而引起的高频干扰，一般要接入。为容量较大的电解电容，用来进一步减小输出脉动和低频干扰，一般要接入。正常工作时一般要求输入电压比输出电压要大。,8.2相关的理论知识,图7-11固定输出正12V稳压电源仿真电路图,8.2相关的理论知识,图7-12提高三端集成稳压器输出电压电路,1)如图7-12a所示
30、，在稳压器输出端和地之间接上一个由电阻R1和R2组成的电阻分压电路，把稳压器公共端接在分压点上，就能提高输出电压，输出电压大小的计算公式,3.提高输出电压电路,2)如图7-12b所示，增加一稳压二极管VS则有:,8.2相关的理论知识,图7-13提高三端集成稳压器输出电压仿真电路,提高三端集成稳压器输出电压仿真:,8.2相关的理论知识,图7-14同时输出正负电压仿真电路,4.输出正、负电压的电路,8.2相关的理论知识,8.2.4.2简单的三端固定式稳压器的设计1)根据稳压电源的输出电压UO、最大输出电流IOMAX，确定稳压器的型号及电路形式。2)根据稳压器的输入电压UI，确定电源变压器二次电压u
31、2的有效值U2；根据稳压电源的最大输出电流IOMAX，确定流过电源变压器二次侧的电流I2和电源变压器二次侧的功率P2，查表得出变压器的效率，从而确定电源变压器一次侧的功率P1，再选择电源变压器。3)确定整流二极管的正向平均电流ID、整流二极管的最大反向电压URM和滤波电容的电容值和耐压值。,8.2相关的理论知识,7.2.4.3三端电压可调式集成稳压器,图7-15CW317和CW337外形、引脚图,8.2相关的理论知识,1.基本应用电路,图7-16三端可调式集成稳压电路CW317、CW337基本应用电路,上图中预防自激振荡产生，用来改善输出电压波形，是滤除上纹波电压，改善稳压器输出的纹波抑制特性
32、。（CW337中的）是为了防止输出端短路，放电而损坏三端集成稳压器而接入；如果上电压低于或容量小于时，也可省略不接。,小知识: 的取值1)317稳压块的输出电压变化范围是UO=1.2537V，根据式(7-28)，故RP/R1的比值范围只能是028.6。,8.2相关的理论知识,2)317最小稳定工作电流的值一般为1.5mA，需要保证UO/(R1+RP)1.5mA，经计算可知R1的最大取值为R10.83k，电阻R1常取值120240。2.仿真验证,图7-17三端可调式集成稳压器仿真电路,8.2相关的理论知识,7.2.4.4使用集成稳压器的注意事项1)在接入电路之前，一定要分清引脚及其作用，避免接错
33、损坏集成块。2)为确保输出电压的稳定性，应保证最小输入输出电压差。3)为了扩大输出电流，三端集成稳压器允许并联使用。4)使用集成稳压器时，要保证牢固可靠。,8.2.5开关式稳压电路8.2.5.1开关式稳压电路概述1.概述,特点：,效率高、,体积小重量轻、,对电网电压要求不高、,调整管的控制电路比较复杂、,输出电压中纹波和噪声成分较大。,分类：,有脉冲宽度调制型(PWM)、,有低压开关稳压电路、高压开关稳压电路；,脉冲频率调制型(PFM)和混合调制型；,有自激式、他激式；双极型三极管、MOS 场效应管和可控硅开关电路等。,8.2相关的理论知识,图7-18开关式稳压电源基本电路框图,2.开关式稳压
34、电源基本电路框图,8.2相关的理论知识,8.2.5.2脉宽调制式串联型开关稳压电路(1)电路构成脉宽调制式串联型开关稳压电路如图7-19所示,由开关管VT、滤波储能电路(包括电感L、电容C和二极管VD)、取样电路(R1、R2)、基准电压、比较器A、三角波发生器及脉冲调宽比较器组成。,图7-19脉宽调制式串联型开关稳压电路,8.2相关的理论知识,(2)工作原理UI是经过整流滤波电路之后的输入电压，uB是比较器的输出电压。,图7-20串联型开关稳压电路电压、电流波形,8.2相关的理论知识,(3)稳压原理当输入的交流电源电压波动或负载电阻发生改变时，都将引起输出电压UO的改变，由于负反馈作用，电路能
35、自动调整而使UO基本上维持稳定不变，其过程如下。1)UO升高的稳压过程：当输入电压UI增加使输出电压UO增加，则UFUREF，比较放大器A输出电压uA为负值，uA与固定频率三角波电压uT相比较，uB输出高电平变窄(ton),占空比变小，从而使输出电压保持不变。2)UO下降的稳压过程：当输入电压UI减小使输出电压UO减小，则UFUREF，比较放大器A输出电压uA为正值，uA与固定频率三角波电压uT相比较，uB输出低电平变宽(),占空比变大，从而使输出电压保持不变。,8.2相关的理论知识,思考题1.半导体收音机需+6V直流电源，请用三端固定式稳压器组成+6V稳压源，画出该电源的电路图。2.串联型稳
36、压电路电压调节范围如何计算？3.三端可调集成稳压电源，输出电压调节范围是多少？4.开关电源如何控制输出电压，它们的关系式是什么？,8.3相关的基本技能,8.3.1实用电源电路的识图、读图练习一张电路图通常有几十乃至几百个元器件，它们的连线纵横交叉，形式变化多端，初学者往往不知道该从什么地方开始读图，怎样才能读懂它。其实电子电路本身具有很强的规律性，不管多么复杂的电路，经过分析可以发现，它是由少数几个单元电路组成的。如电源电路是电子电路中比较简单而应用最广的电路。拿到一张电源电路图时，应该：先按“整流滤波稳压”的次序把整个电源电路分解开来，逐级细细分析。逐级分析时要分清主电路和辅助电路、主要元器
37、件和次要元器件，弄清它们的作用和参数要求等。例如开关稳压电源中，电感电容和整流二极管就是它的关键元器件。因为晶体管有NPN和PNP型两类，某些集成电路要求双电源供电，所以一个电源电路往往包括有不同极性不同电压值和好几组输出。,8.3相关的基本技能,读图时必须分清各组输出电压的数值和极性。在组装和维修时也要仔细分清晶体管和电解电容的极性，防止出错。熟悉某些习惯画法和简化画法。最后把整个电路从前到后全面综合贯通起来。,图7-21某设备中串联型稳压电源的电路图,8.3相关的基本技能,1)为了使稳压电源的输出电压UO=12V，则其输入电压的最小值UI应等于多少？交流输入电压U2又怎样确定？2)电源输出
38、不正常，或输出电压UO不随取样电位器RP而变化时，应如何进行检查以找出故障所在？3)分析保护电路的工作原理。7.3.2Multisim仿真软件应用训练下面以设计串联型直流稳压电源的过程为例进行仿真训练，先用理论计算各电路参数值，再通过电路仿真来验证，最后通过仿真测试得出参数的合理性。从而帮助同学们更好地掌握本章节内容。1.串联型直流稳压电源设计,8.3相关的基本技能,(1)初选电路根据设计要求可知，输出电流Io500mA，输出调整范围为1020V，从稳压调节范围考虑，选择带有可变电阻器的取样电路，由此初选一个电路原理图，如图7-22所示，通过参数计算和仿真测试，再重新调整所选电路，使之满足要求
39、。,图7-22设计初选电路原理图,8.3相关的基本技能,(2)组件参数选择1)变压器的选择。2)整流滤波元器件的选择。3)调整部分。4)基准电压元器件选择。5)放大电路和取样电路。6)过载保护。7)其他元件。2.电路的仿真分析(1)仿真步骤仿真分析开始前可双击仪器图标打开仪器面板，准备观察被测试波形。,8.3相关的基本技能,图7-23设计仿真原理图及输出额定电压15V时各监测点电压,(2)仿真输出数据结果,8.3相关的基本技能,1)整流滤波。2)稳压电路。3)过电流保护电路。(3)仿真结果分析1)输出电压分析。2)稳压系数Sr理论值的计算。3)输出电阻。,本 章 小 结,1)直流稳压电源应包含
40、整流、滤波和稳压三个部分。 整流电路。利用二极管的单向导电性，可组装成整流电路，将交流电转换成单向脉动电流直流电。其中最基本的是单相半波整流电路，应用最广泛的是单向桥式整流电路。 滤波电路。为了向电子和电器设备提供比较平滑的直流电压，对整流电路输出的单向脉动电流，必须进行滤波。最基本的滤波电路有电容滤波电路、电感滤波电路。使用广泛的有RC型滤波和LC型滤波电路。 串联型直流稳压电路。串联型稳压电源的晶体管均工作在线性放大状态。主要由调整环节、取样环节、基准环节和比较放大环节组成。为了提高其稳压效果，在要求较高的稳压电源中调整管多用复合管。,本 章 小 结, 集成稳压电源。集成稳压器代表了稳压电源的发展方向。广泛使用的是三端集成稳压器，它可分为固定输出式和可调式两大类。固定输出式以CW78(正电压输出)、CW79(负电压输出)为代表，可调式以CW117、CW137等系列为代表。2)稳压电路主要有线性稳压电路和开关型稳压电路两种。3)直流稳压电源的制作与设计，一般根据设计的要求按照设计电路结构，选择电路元器件，计算确定元器件参数，画出实用原理电路图，仿真检验，画印制电路板的元器件分布图，进行元器件焊接，进行整机的调试与检测的过程进行。,
