集成电子技术基础教程 第三篇第4章(15)

集成电子技术基础教程LDC第三篇模拟电路和系统集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程LDC第四章功率变换电路集成电子技术基础教程LDC功率放大电路的计算主要是OTL和OCL电路的计算：输出功率Po效率管耗PT集成电子技术基础教程LDC例：设OTL电路的VCC=30V，输出电压幅度Vom=10V，RL=8。试计算该电路的输出功率、效率和管耗。输出功率：效率：管耗：解：oooIVP22omomIVLomRV22W25.6EoPPtdtIVPomCCE0sin21LomCCRVVW94.11%3.5294.1125.6)(2121oETTPPPPW85.2集成电子技术基础教程LDC例：设OCL电路的VCC=15V，输出电压幅度Vom=10V，RL=8。试计算该电路的输出功率、效率和管耗。输出功率：效率：管耗：解：oooIVP22omomIVLomRV22W25.6EoPPW94.11%3.5294.1125.6)(2121oETTPPPPW85.2tdtIVPomCCE0sin212LomCCRVV2集成电子技术基础教程LDC功率放大电路的分析题3.4.3OTL放大电路如图所示，设T1、T2特性完全对称，vi为正弦电压，VCC=10V,RL=16Ω。(1)静态时，电容C2两端的电压应该是多少?调整哪个电阻能满足这一要求?(2)动态时，若输出电压波形出现交越失真，应调整哪个电阻?如何调整?(3)若R1=R3=1.2kΩ，T1、T2管的β=50,｜VBE｜=0.7V,Pcm=200mW,假设D1、D2、R2中任意一个开路，将会产生什么后果?集成电子技术基础教程LDC(1)静态时，电容C2两端的电压应为5V。调整R1、R3，可调整上、下两部分电路的对称性，从而使C2两端电压为5V(2)若出现交越失真，应调大R2，使b１b2间电压增大，提供较大的静态电流(3)若D1、D2、R2中任意一个开路，则IC1=IC2=βIB1=179(mA)PC=IC1·VCE=IC1·5V=895(mW)＞Pcm解：∴功率管将会烧坏集成电子技术基础教程LDC直流稳压电源的结构框图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电压。3.4.5整流、滤波、稳压电路整流与滤波电路集成电子技术基础教程LDC全波桥式整流输出波形在一个周期中，D1、D3和D2、D4各轮流导通一次。全波桥式整流电路集成电子技术基础教程LDC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。利用电容的储能特性，将电容量足够大的电容与负载并联。当开关S断开时，22VvC滤波电路集成电子技术基础教程LDC当开关S合上时在v2＜vC时，二极管均反偏截止，C对RL放电，vC缓慢下降。CRLd在v2＞vC时，D1、D3管导通，iD1,3一部分提供负载电流，另一部分对C充电，vC上升较快。CRCRRLdintint)//(集成电子技术基础教程LDC在RL=∞(空载)时，输出直流电压VO(平均值)为最大2)(2VVAVO输出直流电压平均值VO(AV)在RLC值很小时，相当于无滤波电容的情况一般情况下，可按下式估算：VO(AV)≈0.9V2VO(AV)≈1.2V2集成电子技术基础教程LDCRMRVVV22(二极管允许的反向电压)(二极管最大整流电流)为确保二极管安全工作，要求:FLAVOAVDIRVI2)()(集成电子技术基础教程LDC滤波电路形式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电容滤波L型滤波器电感滤波负载特性曲线RC-π型滤波器LC-π型滤波器集成电子技术基础教程LDCVI是输入电压，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。线性串联型稳压电路集成电子技术基础教程LDCVO=VI-VCE，VO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VCEVI增加(或Io减小)VF=R2VO/(R1+R2)=FvVO增加(FV为反馈系数)VF与VREF经比较放大后使调节管的VB和IC减小VCE增大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VO增加集成电子技术基础教程LDC如把串联稳压电路看作反馈放大器(输入为VREF，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212RRRFv集成电子技术基础教程LDC塑料封装(TO-220)最大功耗为10W(加散热器)VI为不稳定电压输入端VO为稳定电压输出端GND金属壳封装(TO-3)最大功耗为20W(加散热器)7800系列三端固定式集成稳压器集成线性稳压电路TO-220封装TO-3封装集成电子技术基础教程LDC最大输出电流为1.5A7800系列中输出稳定电压分为5V、6V、9V、12V、15V、18V和24V等多种输出电压允许有±5%的偏差最小的输入-输出压差为2V，但为使工作可靠，一般压差应大于3-5V最高输入电压VI≤35V集成电子技术基础教程LDC7900系列使用7800与7900时需要注意，采用TO-3封装的7800系列，其金属外壳为地端；而同样封装的7900系列，金属外壳是负电压输入端TO-220封装TO-3封装7900系列属于负电压输出外形、电压系列、允许电流与7800系列完全相同但管脚排列顺序不同集成电子技术基础教程LDC三端稳压器原理框图集成电子技术基础教程LDC三端稳压器的典型应用Ci是稳压器的输入电容，用于进一步减小高频纹波Co是稳压器的输出电容，用于改善负载的瞬态响应集成电子技术基础教程LDC1、要防止浮地故障的发生，一旦GND端开路，稳压器的输出电压就会接近于输入电压，即VO≈VI，可能损坏负载电路中的元器件；常见故障及防止方法2、VI端与VO端不得接反；3、当稳压器输出端接有大容量负载电容CL时，应在VI与VO端之间接一只保护二极管D。正常情况下D截止，一旦输入端发生短路，CL上积存的电荷便经过D对地放电，起到保护作用，防止因向调整管的发射集成电子技术基础教程LDC许多电子设备以及运算放大器等均需要正、负双电源供电，将7800与7900搭配使用，即可构成同时输出正压和负压的稳压电源。该电路的特点是可公用一套整流滤波电路。能同时输出正负压的稳压电源集成电子技术基础教程LDC三个接线端称为输入端VI、输出端Vo和调整端adjLM317的VREF=1.2V，Iadj=50μA，由于调整端电流IadjI1，故可以忽略。)1(12RRVVREFO三端可调式集成稳压器212)1(RIRRVadjREFVREF+–21)(RIRVVVadjREFREFO集成电子技术基础教程LDC三端可调式稳压器的典型应用电路由LM117和LM137组成的正、负输出电压可调的稳压电路电路中的(或)=1.2V,为保证空载情况下输出电压稳定，和不宜高于240Ω。和的大小根据输出电压调节范围确定。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。1RV'1RV)240~120('11RR1R'1R2R'2R集成电子技术基础教程LDC开关型稳压器的调整管工作在开关状态，调整管一般以(10～100)kHz的调制频率，快速转换于饱和区和截止区。当管子截止时，尽管电压较高，而电流为零；当管子饱和时，尽管电流较大，而管压降很小。此时主要考虑管子的高频开关损耗。因功耗很小，其效率可以提高到80％～90％以上。按调制方式分为脉宽调制式、脉频调制式和混合调制式；按功率管与负载的连接方式分为串联式和并联式。3.4.6开关型直流稳压电路集成电子技术基础教程LDC串联开关型稳压电路原理图续流滤波环节的作用是将调整管输出的开关脉冲电压波形加以平滑，变成平稳的直流输出电压。同时通过输出取样，反馈控制调整管的饱和与截止时间，使输出电压自动进行调节。包括开关调整管(T)、续流滤波环节(D和L-C2)、控制环节(A、R1-R2、VREF)三个部分。集成电子技术基础教程LDC在vS＞VF期间，比较器输出负电位，vB=-Vom；在vS＜VF期间，vB=+Vom由此可得vB为矩形脉冲。当vF变动时，vB波形的脉宽ton和占空比q(=ton/T)随着改变vB=+Vom时，T饱和，并在L中储能，vE=VI-VCES≈VI；vB=-Vom时，T截止，L释放储能，vE=-VD≈0。工作波形(设VF＜0)集成电子技术基础教程LDC若忽略L中的直流电阻，则输出直流电压VO即为vE的平均分量。当VI一定时，VO与占空比q成正比。当滤波器的参数L和C不是足够大时，输出电压将出现一定的纹波，其基波频率与三角波频率相同。dtvTdtvTVTtEtEO11110))((1))((1onCESIoffDtVVTtVTqVTtVIonI集成电子技术基础教程LDC当VO下降时，取样电压FVO随着减小，VF增大，调整管T的导通时间ton增加，所以vB波形的占空比q增大，使VO增大。由此可弥补VO的减小。稳压过程集成电子技术基础教程LDC这种开关电源的稳压过程，是通过改变vB波形的脉宽(或占空比)来实现的，因而称为脉宽调制(PWM)型开关电源。同理，当VO因某种原因增大时，反馈控制的结果将使vB波形的占空比q减小，从而使VO下降，以弥补VO的增大。同样，也可以利用改变vB波形的脉冲频率(占空比不变)来实现稳压控制，这类开关稳压电源称为脉冲频率调制（PFM）型开关电源。如果脉宽与脉频同时可变，则可构成混合调制型开关电源。集成电子技术基础教程LDC