模拟电子技术基础 2篇 7章2

2.7.4整流、滤波和稳压电路电子电路都要有直流电源供电，该直流电源一般通过交流电变换而来（AC/DC）。交流电变换成直流电需要下图所示的三个环节。交流/脉动直流脉动/平滑直流在一定电流下，输出电压恒定整流滤波稳压交流输入直流输出整流电路的任务是利用二极管的单向导电性，把正、负交变的50Hz电网电压变成单方向脉动的直流电压。全波桥式整流电路全波桥式整流电路输出波形一、整流与滤波电路整流电路只是将交流电变换为单方向的脉动电压和电流，由于后者含有较大的交流成分，通常还需要在整流电路的输出端接入滤波电路，以滤除交流分量，从而得到平滑的直流电压。单相桥式整流电容滤波电路1.开关S断开时(不接负载RL）整流后的电压对电容充电，电容两端电压最终为变压器付边的最大值。22V整流后电容滤波2.开关S闭合，即为电容滤波电阻负载，当变压器付边电压大于电容上电压时，电容充电，输出电压升高，当时电容放电，输出下降。)(2Cvv)(2Cvv如此充电快，放电慢的不断反复，在负载上将得到比较平滑的输出电压。当负载电阻越大时，放电越慢，纹波电压越小，负载电阻小时，放电快，纹波大，而且输出电压低。为此有三种情况下的输出电压估算值；★电容滤波，负载开路时22VVo22V★★无电容滤波，电阻负载时输出电压平均值为：2202)(9.022)(21VVttdSinVVAVo★★★电容滤波，电阻负载时通常用下式进行估算22)(3.1~1.1VVVAVO通常按估算2)(2.1VVAVORMRVVV22(二极管最大允许反向电压)(二极管最大整流电流)为确保二极管安全工作，要求:不同电子设备要求其电源电压的平滑程度不同，为此可采用不同的滤波电路。常见的有电容滤波、电感滤波和复式滤波电路(两个或两个以上滤波元件组成)。FLAVOAVDIRVI)2/()()(电容滤波器电感滤波器L型滤波器LC-π型滤波器RC-π型滤波器负载特性曲线二、线性串联型稳压电路整流滤波后的电压是不稳压的，在电网电压或负载变化时，该电压都会产生变化，而且纹波电压又大。所以，整流滤波后，还须经过稳压电路，才能使输出电压在一定的范围内稳定不变。整流滤波稳压交流输入直流输出VO、Iomax稳压电路1.稳压电路（电源）的主要性能指标输出的稳定电压值VO，最大输出电流Imax，输出纹波电压v~，稳压输入VI稳压系数（电压调整率）rS0//LIIIoorVVVVS该值越小,稳定性越好（）1rS输出电阻（内阻）oR0IVLooIVR内阻越小越好2.串联型稳压电路的基本结构基本思路：CEoIVVV串联型串联反馈式稳压电源用运放作放大环节的反馈式串联型稳压电源当输入电压改变时，能自动调节电压的大小，使输出电压保持恒定。例如：CEVoVIVVI↑串联型稳压电路基本结构→VO↑→经取样和放大电路后→IB↓→VCE↑→VO↓VI是整流滤波后的电压，T为调整管，A为比较放大电路，VREF为基准电压，它由稳压管Dz与限流电阻R构成。R1与R2组成反馈网络，是用来反映输出电压变化的取样环节。电路也可以改画成以下形式，以便看图方便。如把串联稳压电路看作反馈放大器(输入为VI，输出为VO)，则这种电路属于电压串联负反馈。在深度负反馈条件下)1(21RRVFVVREFvREFOoVoFVFVRRRV212REFFVV这种稳压电路的主回路由调整管T与负载相串联构成，且T工作在线性状态，故称为线性串联式稳压电路。输出电压VO=VI-VCE，其变化量由反馈网络取样，并经放大电路(A)放大后去控制调整管T的基极电压，从而改变调整管T的VCE大小。当输入电压VI增加(或负载电流Io减小)时，导致输出电压VO增加，随之反馈电压VF=R2VO/(R1+R2)=FvVO也增加(Fv为反馈系数)。VF与基准电压VREF相比较，其差值电压经比较放大电路放大后使调整管的VB和IC减小，于是调整管T的c-e间电压VCE增大，使VO下降，从而维持VO基本恒定。显然，这是电压负反馈电路基本性能。2.7.5线性集成稳压电路1.三端固定式集成稳压器如果将前述的串联型稳压电源电路全部集成在一块硅片上，加以封装后引出三端引脚，就成了三端集成稳压电源了。TO-220封装外型（塑料封装）TO-3封装外型（金属封装）负电压输出的79××系列正电压输出的78××系列其中××表示固定电压输出的数值。如：7805、7806、7809、7812、7815、7818、7824等，指输出电压是+5V、+6V、+9V、+12V、+15V、+18V、+24V。79××系列也与之对应，只不过是负电压输出。这类稳压器的最大输出电流为1.5A，塑料封装(TO-220)最大功耗为10W(加散热器)；金属壳封装(TO-3)外形，最大功耗为20W(加散热器)。2.78系列三端集成稳压器内部电路框图3.三端集成稳压器的典型应用⑴固定输出连接79××系列负固定输出连接78××系列正固定输出连接在使用时必须注意：之间的关系，以W7805为例，该三端稳压器的固定输出电压是5V，而输入电压至少大于8V，这样输入/输出之间有3V的压差。使调整管保证工作在放大区。但压差取得大时，又会增加集成块的功耗，所以，两者OIVV和应兼顾，即既保证在最大负载电流时调整管不进入饱和，又不致于功耗偏大。⑵固定双组输出连接⑶扩大输出电流连接二极管D以低消T管VBE压降而设置，扩大的输出电流为：)(RoBLIIII原输出电流是IO，现可以近似扩大倍。⑷扩大输出电压范围ooooVRRVRRRRRVVVV34212341))(1()1)((12433RRRRRVVo所以有：⑸连接成恒流源电路RVIXXL⑹三端可调式集成稳压电路型号有正输出三端可调式、负输出三端可调式两种。如LM317型是正电压输出型，LM337是负电压输出可调式。其输出电压可在1.25～40V之间调节。222)1()(RIRRVRIRVVVadjREFadjREFREFO其中，VREF=1.25V，而IADJ很小，通常略去，所以，由公式可得，只要调节R2就能在一定范围调节输出电压的大小。具有正负输出的实际应用电路如下页中的图所示。该电路输入电压VI分别为±25V，则输出电压可调范围为±(1.2～20)V习题2.7.132.7.15