第十章_：直流电源.ppt

* 第十章 直流电源 交流电是最方便的能源，可半导体设备的工作电源是低压直流。于是需要把交流电变成直流电，这就需稳定的直流电源。 小功率稳压电源的组成 ~ vR vF vO v1 v2 电源变压器 整流电路 滤波电路 稳压电路 v2 t v1 t t vR t vF t vO 图10－1 §10.1 小功率整流滤波电路 一、单相桥式整流电路 a b RL D1 D3 电网电压 (a) Tr 图10－2 1. 工作原理 Tr：电源变压器 D1 ~ D4：整流二极管，接成电桥的形式。 RL：负载电阻 D2 D4 RL (b) D1~D4 Tr 在v2的正半周， D1, D3通， D2, D4止，电流通路如实线箭头所示； 在v2的负半周， D2, D4通， D1, D3止，电流通路如虚线箭头所示； 简化画法如图(b) 经RL的电流 iL是单方向的脉动直流。波形如图10－3。 v2 ?t iL ?t vL ?t ? 2? 3? 4? iD1 iD2 iD3 iD4 D1 D3 D4 D2 D1 D3 D4 D2 导通 导通 导通 导通 图10－3 2. 负载上直流电压VL和直流电流 IL的计算 用傅立叶级数对vL进行分解 式中恒定分量为vL的平均值。 3. 整流元件参数的计算 流过每个二极管的平均电流为 每个二极管承受的最高反向电压 (比如v2的正半周， D1, D3通， D2, D4承受的最高反向电压为v2的最大值) 二、滤波电路 常用的滤波电路如图9－14 C (a) C (b) (a), (c)适用于小功率电源，利用电容的平波作用滤波； (b)适用于大功率电源，利用电感的平波作用滤波； 图10－4 C2 C1 R (c) 1. 电容滤波电路 图10－5 ? 断开RL：正半周时， D1, D3通， v2向C充电。 负半周时， D2, D4通， v2向C充电。 充电时间常数很小。 vC很快充到 ， 且无放电回路， vC保持 不变。 ? 接上RL a b RL D1 D2 D3 D4 Tr (–) (+) (+) (–) + – S C a. 在?t = 0时接上RL，此时， vC v2， D1, D3截止(D2, D4本来就截止)如图10－6 + – D3 D1 + – vC 图10－6 C经RL放电，放电时间常数为RL 。 如图10－7的a－b段。 ?t O ? 2? 3? 4? RL未接入 RL接入后 D1 D3导电 D2 D4导电 D1 D3导电 D2 D4导电 C 放电 C 充电 vC = vL a b c d e v2, vC , vL 图10－7 b. b点后，v2 vC， D1、D3通，电源一面供给RL电流，一面给C充电，如b－c段。 c. c点后，v2 vC， D1、D2、D3、D4止，C又经 RL 放电，如c－d段。见图10－7 电容滤波之特点： ? 二极管导通角? ?，流过管子的瞬时电流很大。见教材P448 图10.1.5下半部。 ? VL升高，RLC越大，VL越高，波形越平滑，要求： T为电源交流电压的周期 VL= (1.1~1.2)V2 ? 输出特性较差，输出特性如图10－8 VL IL 纯电阻负载 C 型滤波 图10－8 §10.2 串联反馈式稳压电路 一、电路组成及工作原理 – + R2 A R1 基准电压 RL 取样 图10－9 VREF VF T 比较放大 调整 1. 组成： VI：整流滤波后的输出电压 T：调整管 A：比较放大器 VREF：基准电压 调整管T与负载RL串联，? 叫串联稳压电路。 2. 原理： ? 整个电路是电压串联负反馈，电压反馈稳定输出电压。 ? VB? IC ? VCE? VO? VI增量的绝大部分降落在调整管的c，e间，从而维持VO基本不变。 同理VI? VO ? VF ? (VREF ? VF) ? VB? IC? VO? 3. 计算： 输出电压与基准电压成正比，与反馈系数成反比。 二、基准电压源 RL R DZ IR VI IZ + – IL 图10－10 左图是稳压管组成的基准电压源 DZ：稳压管 R：限流电阻 VI ? VO ? IZ? IR? IR ·R? VO ? VI增量的绝大部分降落在R上， 维持VO基本不变。 总之： ? 利用VZ微小变化，引起IZ大的变化，通过R的作用，调整电压； ? DZ和RL并联又叫并联稳压电源； ? VO可作基准电压源，亦可作小电流稳压电源。 三、三端集成稳压电路 三端集成稳压电路由：启动电路、基准电压电路、采样比较放大电路、调整电路和保护电路等部分组成，只有输入、输出和公共端