模拟电子技术基础第10章第1-3节

模拟电子技术模拟电子技术 稳压电源（稳压器）是为电路或负载提供稳定输稳压电源（稳压器）是为电路或负载提供稳定输出电压的一种电子设备。出电压的一种电子设备。稳压电源所要达到的效果：稳压电源所要达到的效果：输出电压与供电网电输出电压与供电网电压波动、负载及环境温度的变化等无关。压波动、负载及环境温度的变化等无关。理想的稳压源应是输出内阻为零的恒压源。而实理想的稳压源应是输出内阻为零的恒压源。而实际是内阻很小的电压源。内阻越小，稳压性能越好。际是内阻很小的电压源。内阻越小，稳压性能越好。稳压电源一般是电子系统的一个独立组成部分，稳压电源一般是电子系统的一个独立组成部分，是一个相对独立的电路部件。是一个相对独立的电路部件。模拟电子技术模拟电子技术10.3 滤波电路滤波电路10.4 稳压管稳压电路稳压管稳压电路10.2 整流电路整流电路10.5 串联型稳压电路串联型稳压电路10.6 三端集成稳压器及其应用三端集成稳压器及其应用10.1 直流稳压电源的组成直流稳压电源的组成模拟电子技术模拟电子技术10.1 10.1 直流稳压电源的组成直流稳压电源的组成功能：功能：把交流电压变成稳定而且大小合适的直流电压。把交流电压变成稳定而且大小合适的直流电压。u4uou3u2u1模拟电子技术模拟电子技术 整流电路整流电路整流电路的作用整流电路的作用:把把交流电压转变为单极性的脉动电压。交流电压转变为单极性的脉动电压。常见的整流电路：常见的整流电路：半波、全波桥式和三相整流电路等。半波、全波桥式和三相整流电路等。整流原理：整流原理：利用二极管的单向导电性。利用二极管的单向导电性。模拟电子技术模拟电子技术10.2.1 单相半波整流电路单相半波整流电路2.工作原理工作原理 u 正半周，正半周，VaVb，二极管二极管D导通；导通；3.工作波形工作波形 u 负半周，负半周，VaVb，二极，二极管管 1 1、3 3 导通，导通，2 2、4 4 截止。截止。截止截止模拟电子技术模拟电子技术4.参数计算参数计算(1)整流电压平均值整流电压平均值 Uo(2)整流电流平均值整流电流平均值 Iooo0.9LLUUIRR(3)流过每管电流平均值流过每管电流平均值 IDDo2II(4)每管承受的最高反向电压每管承受的最高反向电压 UDRMUU2DRM 212 sin d()2Utt0.9UoUU 有效值模拟电子技术模拟电子技术例例1：单相桥式整流电路，已知交流电网电压为单相桥式整流电路，已知交流电网电压为380V，负载电阻负载电阻 RL=80，要求负载平均电压，要求负载平均电压Uo=110V，则，则(1)如何选择二极管；如何选择二极管；(2)试求变压器的变比和容量。试求变压器的变比和容量。A 7.020D II V5.172DRM U解：解：(1)(1)(4.18011000ARUIL UU2DRM RLUIoUo1234ab+)(1229.01109.00VUU 模拟电子技术模拟电子技术8.2134380 K变比变比变压器二次侧电流有效值：变压器二次侧电流有效值：变压器容量变压器容量 S=U I=134 1.55=208 (V A)可选用二极管可选用二极管2CZ55E，其最大整流电流，其最大整流电流1A，反向工作峰值电压为反向工作峰值电压为300V。(大大1倍左右较保险）倍左右较保险）变压器二次侧电压有效值变压器二次侧电压有效值 U 1.1122 134(V)(2)(2)2/mII mmIttII2)d(sin100 0011.1222IIIIm 1.55(A)怎么计算？怎么计算？模拟电子技术模拟电子技术 D1RLuoD6 D3D5D4D2io Cbau+o 三相变压器原绕组采用三相变压器原绕组采用“三角形三角形”联接，副绕组采用联接，副绕组采用“星形星形”联接。联接。共阳极组共阳极组共阴极组共阴极组模拟电子技术模拟电子技术 在在t1 t2 期间期间a点电位最高，点电位最高，D1 导通；导通；b点电位最低，点电位最低，D4 导通。导通。D1RLuoD6 D3D5D4D2io Cbau+ououaubuC2 t uoott1t2t3t4t5t6t7t8t9模拟电子技术模拟电子技术t1t2t3t4t5t6t7t8t9uoto 在一个周期中，每个二极在一个周期中，每个二极管只有管只有(1/3)的时间导通（导通的时间导通（导通角为角为120)。负载电压为导通。负载电压为导通的两相之间的的两相之间的线电压线电压。D1RLuoD6 D3D5D4D2io cbau+ououaubuC2 t 模拟电子技术模拟电子技术LL34.2oRURUI o31DII UU23DRM )d(30 sin(231ab26ttU UU2.34 模拟电子技术模拟电子技术 作业：作业：P569 10.6 10.8模拟电子技术模拟电子技术 交流电压经整流后输出为交流电压经整流后输出为单极性的脉动电压单极性的脉动电压，其，其中既有直流成份又有交流成份。中既有直流成份又有交流成份。滤波电路的作用：滤波电路的作用：整流后利用电容或电感元件滤整流后利用电容或电感元件滤掉输出电压中的交流成份，保留其直流成份，从而达掉输出电压中的交流成份，保留其直流成份，从而达到使输出电压波形平滑的目的。到使输出电压波形平滑的目的。滤波方法：滤波方法：将电容与负载将电容与负载RL并联并联，或将电感与负或将电感与负载载RL串联，等等串联，等等。模拟电子技术模拟电子技术10.3.1 电容滤波电路电容滤波电路工作原理：工作原理：当当u uC时，二极管导通，时，二极管导通，电源在给负载电源在给负载RL供电的供电的同时也给电容充电，同时也给电容充电，uC 逐渐增加，直至逐渐增加，直至 uo=uC=u。当当u uC时，二极管截止，电容通过负载时，二极管截止，电容通过负载RL 放电，放电，uC 按指数规律下降，直至按指数规律下降，直至 uo=uC=u。+Cici +aDuoubRLio=uC 电压波形：电压波形：uoU2U2u tO tO1.1.半波整流电容滤波半波整流电容滤波模拟电子技术模拟电子技术2.桥式整流电容滤波桥式整流电容滤波 C 越大，越大，RL越大，越大，放电放电将越将越长长，曲线越平滑，脉动越小。，曲线越平滑，脉动越小。内阻使内阻使2Ouu 模拟电子技术模拟电子技术。的耐压值应大于221.1UC（1）电压平均值）电压平均值UO（A V）的估算的估算若负载开路若负载开路UO（AV）？)()(LLOmaxOminOmaxOCRTUCRTUUUU4124122)(LOmaxOmaxOminLCRTUeUUCRT212把输出电压近似为锯齿波，则把输出电压近似为锯齿波，则充电很快，放电很慢充电很快，放电很慢模拟电子技术模拟电子技术（2 2）输出电压的脉动系数输出电压的脉动系数 输出电压为直流分量叠加一些交流分量。输出电压为直流分量叠加一些交流分量。其中交其中交流分量的峰值与直流分量的比值，称为脉动系数。流分量的峰值与直流分量的比值，称为脉动系数。OmaxLOminOmaxUCRTUU42交流分量的峰值交流分量的峰值？直流分量直流分量)(LOmaxOCRTUU41脉动系数脉动系数TCRTCRTUUCRTLLOmaxOmaxL)(S4414模拟电子技术模拟电子技术（3 3）整流整流二极管的导通角二极管的导通角导通角导通角的峰值脉动放电DO(AV)LiURC 无滤波电容无滤波电容。有滤波电容有滤波电容 ID 。RLC 越大越大O 越高，则越高，则IO 越大越大。而且。而且RLC 越大，越大，整流整流二极管导通时间越短二极管导通时间越短 iD 的的峰值电流越大峰值电流越大。iD tuoU2 tOO模拟电子技术模拟电子技术例：例：已知单相桥式整流滤波电路的电源频率已知单相桥式整流滤波电路的电源频率 f=50Hz，负载电阻负载电阻 RL=200，要求直流输出电压，要求直流输出电压Uo=30V，如，如何选择整流二极管及滤波电容器？何选择整流二极管及滤波电容器？1.选择整流二极管选择整流二极管二极管承受最高反向电压二极管承受最高反向电压V 352522DRM UU变压器二次侧电压有效值变压器二次侧电压有效值(mA)752121LOOD RUII URLUo+C解：解：25V1.230 21O .UU可以选用二极管可以选用二极管2CZ52BIOM=100mA，UDRM=50V 模拟电子技术模拟电子技术例：例：已知单相桥式整流滤波电路的电源频率已知单相桥式整流滤波电路的电源频率 f=50Hz，负载电阻负载电阻 RL=200，要求直流输出电压，要求直流输出电压Uo=30V，如，如何选择整流二极管及何选择整流二极管及滤波电容器滤波电容器。选取选取 RLC=5 T/2RL=200 S 05.025015L CR URLUo+C2.如何选择滤波电容器？如何选择滤波电容器？F250F102502000.05 0506L R.C可选用可选用C=250 F，耐压为，耐压为50V的电容器。的电容器。模拟电子技术模拟电子技术 当回路电流减小时，感生电动势阻当回路电流减小时，感生电动势阻碍了碍了电流的减电流的减小，从而增大小，从而增大了了二极管的导通角二极管的导通角，减小了冲击电流，减小了冲击电流。2LLD(AV)LLO(AV).URRRURRRU90直直流流分分量量：dLdLLO(AC)(uLRuLRRu22交流分量：交流分量：交流分量交流分量O(AC)LuLR10.3.2 电感滤波电路电感滤波电路模拟电子技术模拟电子技术10.3.3 电感电容（电感电容（LC）滤波）滤波1.电路结构电路结构L uRLuo+C2.滤波原理滤波原理 对于直流分量，对于直流分量，XL=0=0，L 相当于短路。高频分量相当于短路。高频分量的电压则主要降落于的电压则主要降落于L上，上，f 越高，越高，XL 越大。越大。因此，因此，在负载上将得到比较平坦的直流电压。在负载上将得到比较平坦的直流电压。LC 滤波器适合于要求输出电压脉动较小、电流滤波器适合于要求输出电压脉动较小、电流较大的场合，也较适合于高频信号的滤波。较大的场合，也较适合于高频信号的滤波。模拟电子技术模拟电子技术10.3.4 形形滤波滤波1.形形 LC 滤波滤波 滤波效果比滤波效果比LC更好，但二极管冲更好，但二极管冲击电流较大。击电流较大。比比 形形LC 滤波滤波体积小、成本低。体积小、成本低。L uRLuo+C2+C12.形形 RC 滤波滤波R uRLuo+C2+C1 R 越大，越大，C2越大，越大，滤波效果越好。但滤波效果越好。但R 较较大将增加大将增加直流压降，导致负载电流较小。直流压降，导致负载电流较小。模拟电子技术模拟电子技术假设两点：假设两点：负载开路，负载开路，C1放电较慢，放电较慢，C2充电很快。充电很快。22U222Uu2负半周负半周，对对C2充电：充电：PD2C2A，最终，最终？u2正半周，对正半周，对C1充电：充电：AD1C1B，最终，最终212UUCP2222UUC10.3.5 倍压整流倍压整流电路电路C1 C221222UUuUCPA模拟电子技术模拟电子技术多倍压整流电路多倍压整流电路C1 C2C3 CkCk+1222U222U222U222U222U22U模拟电子技术模拟电子技术讨论讨论 已知变压器副边电压有效值为已知变压器副边电压有效值为10V，电容足够大，判断下列，电容足够大，判断下列情况下输出电压平均值情况下输出电压平均值UO（AV）？1、正常工作；、正常工作；2、C开路；开路；3、RL开路；开路；4、D1和和C同时开路。同时开路。Uo(AV)=1.2 U2 (有有C)Uo=0.45 U 2（半波，无半波，无C）Uo(AV)=0.9 U2 (无无C)22U模拟电子技术模拟电子技术 作业：作业：P570 10.9