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第十章 直流电源华成英 hchya@tsinghua.edu.cn
第十章 直流电源
§ 10.1 直流电源的组成
§ 10.2 单相整流电路
§ 10.4 稳压管稳压电路
§ 10.5 串联型稳压电路
§ 10.6 开关型稳压电路
§ 10.3 滤波电路华成英 hchya@tsinghua.edu.cn
§ 10.1 直流电源的组成直流电源的组成及各部分的作用华成英 hchya@tsinghua.edu.cn
直流电源的组成及各部分的作用改变电压值通常为降压交流变脉动的直流 减小脉动
1) 负载变化输出电压基本不变；
2) 电网电压变化输出电压基本不变。
直流电源是能量转换电路，将 220V（ 或 380V） 50Hz的交流电转换为直流电。
半波整流 全波整流在分析电源电路时要特别考虑的两个问题：允许电网电压波动 ± 10％，且负载有一定的变化范围。
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§ 10.2 单相整流电路一,对整流电路要研究的问题二、单相半波整流电路三、单相桥式整流电路华成英 hchya@tsinghua.edu.cn
一,对整流电路要研究的问题
1,电路的工作原理,即二极管工作状态、电路波形的分析
2,输出电压和输出电流平均值,即输出脉动直流电压和电流平均值的求解方法
3,整流二极管的选择,即二极管承受的最大整流平均电流和最高反向工作电压的分析为分析问题简单起见，设二极管为理想二极管，变压器内阻为 0。
整流二极管的伏安特性：
实际特性理想化特性理想二极管的正向导通电压为 0，即正向电阻为
0；反向电流为 0，即反向电阻为无穷大。
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二、单相半波整流电路
1,工作原理
u2的正半周,D导通,A→D→RL→B,uO= u2 。
2u
u2的负半周,D截止，承受反向电压，为 u2； uO=0。
2u
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2,UO（ AV） 和 IL（ AV） 的估算已知变压器副边电压有效值为 U2
) (d s i n2π2 1 2π 0 O ( A V ) ttUU
L
2
L
O ( A V )
L( A V )
45.0
R
U
R
UI
L
2
L ( A V )D ( A V )
45.0
R
UII
2m a xR 2UU?
2R
L
2
F
21.1
45.0
1.1
UU
R
U
I
2
2
O ( A V ) 45.0π
2 UUU
考虑到电网电压波动范围为
± 10％，二极管的极限参数应满足：
（ 3）二极管的选择华成英 hchya@tsinghua.edu.cn
三、单相桥式整流电路
u2的正半周
A→D1→RL→D3→B,uO= u2
u2的负半周
B →D2→RL→D4→ A,uO= -u2
四只管子如何接？
集成的桥式整流电路称为整流堆。
1,工作原理
u
O
u
2
O
O
若接反了呢？
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2,输出电压和电流平均值的估算
) (d s i n2π1 π0 2O ( A V ) ttUU
L
2
L
O ( A V )
L( A V )
9.0
R
U
R
UI
2
2
O(AV) 9.0π
22 UUU
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3,二极管的选择
2m a xR 2UU?
L
2L( A V )
D ( A V )
45.0
2 R
UII
2R
L
2
F
21.1
45.0
1.1
UU
R
U
I
考虑到电网电压波动范围为
± 10％，二极管的极限参数应满足,与半波整流电路对二极管的要求相同华成英 hchya@tsinghua.edu.cn
§ 10.3 滤波电路一、电容滤波电路二、电感滤波电路三、倍压整流电路华成英 hchya@tsinghua.edu.cn
一,电容 滤波电路
1,工作原理非常小。，对电容充电，时，有一对二极管导通当 充电? 2 Cuu?
。放电，，电容通过时，所有二极管均截止当 放电 CRRuu C LL2
充电放电速度与正弦波下降速度相似按指数规律下降滤波后，输出电压平均值增大，脉动变小。
C 越大,RL越大,τ越大，
放电越慢，曲线越平滑，脉动越小。
考虑整流电路的内阻华成英 hchya@tsinghua.edu.cn
2,二极管的导通角导通角
的峰值脉动放电
D
O ( A V )
L
i
U
R
C
无滤波电容时 θ＝ π。
有滤波电容时 θ < π，且二极管平均电流增大，故其峰值很大！
θ小到一定程度，难于选择二极管！
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。时，～当 2O ( A V )L 2.12)53( UUTCR
。的耐压值应大于 221.1 UC
简单易行,UO（ AV） 高,C 足够大时 交流分量较小；
不适于大电流负载。
3,电容的选择及 UO（ AV） 的估算
4,优缺点整流桥的简化画法华成英 hchya@tsinghua.edu.cn
二,电感滤波电路当回路电流减小时，感生电动势的方向阻止电流的减小，从而增大二极管的导通角。
电感对直流分量的电抗为线圈电阻，对交流分量的感抗为 ωL。
2
L
L
D ( A V )
L
L
O ( A V ) 9.0 URR
RU
RR
RU?
直流分量：
d
L
d22
L
L
O ( A C ) ) ( uL
Ru
LR
Ru
交流分量：
交流分量
O ( A V )L U
L
R
适于大电流负载！
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三、倍压整流电路分析时的两个要点：设①负载开路，②电路进入稳态。
22U
u2负半周,u2加 C1上电压对 C2充电,P→D2→C2→A，最终
u2正半周 C1充电,A→D1→C1→B，最终
21 2UU C?
P
22 22 UU C?
222 U
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讨论已知变压器副边电压有效值为 10V，电容足够大，
判断下列情况下输出电压平均值 UO（ AV） ≈？
1,正常工作；
2,C开路；
3,RL开路；
4,D1和 C同时开路；
5,D1开路。
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§ 10.2 稳压管稳压电路一、稳压电路的性能指标二、稳压管稳压电路华成英 hchya@tsinghua.edu.cn
一、稳压电路的性能指标
1,输出电压
2,输出电流
3,稳压系数 表明电网电压波动时电路的稳压性能。
在负载电流不变时，输出电压相对变化量与输入电压变化量之比。
LL
O
I
I
O
II
OO
r RR U
U
U
U
UU
UUS?
4,输出电阻 表明负载电流变化时电路的稳压性能。
在电网电压不变时，负载变化引起的输出电压的变化量与输出电流的变化量之比。
I
O
O
o UI
UR
5,纹波电压 测试出输出电压的交流分量。
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二、稳压管稳压电路稳定电压 UZ：稳压管的击穿电压稳定电流 IZ：使稳压管工作在稳压状态的最小电流最大耗散功率 PZM：允许的最大功率,PZM= IZM UZ
动态电阻 rz：工作在稳压状态时,rz＝ ΔU / ΔI
1,稳压管的伏安特性和主要参数伏安特性 符号等效电路华成英 hchya@tsinghua.edu.cn
2,稳压管稳压电路的工作原理
LD
OI
Z
III
UUU
R
R
ODZOI Z)( UUIIUUU RR电网电压的波动。上的电压变化补偿基本不变。利用，则若 IOI URUUU R
R
R
IIR
IIUUR
LL
DZOL Z)(
的变化。的变化来补偿利用也就基本不变。基本不变，，则若
LD
OLD
Z
Z
II
UUII R
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3,稳压管稳压电路的主要指标
（ 1）输出电压 UO＝ UZ
（ 2） 输出电流 IZmax－ IZmin≤ IZM－ IZ
（ 3） 稳压系数
O
Iz
O
I
Lz
Lz
O
I
I
O
r L U
U
R
r
U
U
RrR
Rr
U
U
U
US
R
∥
∥
（ 4）输出电阻
zzo rRrR ∥
简单易行，稳压性能好。适用于输出电压固定、输出电流变化范围较小的场合。
4,特点华成英 hchya@tsinghua.edu.cn
5,稳压管稳压电路的设计
（ 1） UI的 选择 UI＝（ 2～ 3） UZ
（ 2） 稳压管的选择 UZ＝ UO IZM－ IZ > ILmax－ ILmin
（ 3） 限流电阻的选择 保证稳压管既稳压又不损坏。
O
Iz
r U
U
R
rS
ZMm a xDZm i nD ZZ IIII 且
ZL m a x
ZinIm
m i nD Z IIR
UUI
电网电压最低且负载电流最大时，稳压管的电流最小。
L m a xZ
ZinIm
II
UUR
电网电压最高且负载电流最小时，稳压管的电流最大。
ZML m i n
ZaxIm
m a xD Z IIR
UUI
L m inZM
ZaxIm
II
UUR
为减小 Sr,取值矛盾 !
若求得 Rmin>Rmax，怎么办？
若求得 R=200~300Ω，则该取接近 200Ω还是接近 300Ω？为什么？
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讨论,稳压管稳压电路的设计依次选择稳压管,UI,R,C,U2,二极管
1,输出电压、负载电流 →稳压管
2,输出电压 →UI
3,输出电压、负载电流、稳压管电流,UI →R
4,UI,R →滤波电路的等效负载电阻 →C
5,UI → U2
6,U2,R中电流 →整流二极管已知输出电压为
6V，负载电流为 0～
30mA。 试 求 图示电路的参数。
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§ 10.3 串联型稳压电路一,基本调整管稳压电路二,具有放大环节的串联型稳压电路三、集成稳压器（三端稳压器）
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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。
OL )1( II
BEZO UUU
一,基本调整管稳压电路
CEIO UUU
不管什么原因引起 UO变化，都将通过 UCE的调节使 UO稳定，故称晶体管为调整管。
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。
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1,稳压原理,若由于某种原因使 UO增大
2,输出电压的调节范围
Z
3
321
OZ
32
321 U
R
RRRUU
RR
RRR
同相比例运算电路
则 UO↑→ UN↑→ UB↓→ UO↓
二,具有放大环节的串联型稳压电路华成英 hchya@tsinghua.edu.cn
3,串联型稳压电路 的基本组成及其作用调整管取样电阻调整管,是电路的核心,UCE随 UI和负载产生变化以稳定 UO。
比较放大基准电压基准电压,是 UO的参考电压。
取样电阻,对 UO 的取样，与基准电压共同决定 UO 。
比较放大,将 UO 的取样电压与基准电压比较后放大，决定电路的稳压性能。
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4,串联型稳压电源中调整管的选择
IEmax＝ IR1＋ ILmax≈ ILmax< ICM
UCEmax＝ UImax－ UOmin < U(BR)CEO
PTmax＝ IEmax UCEmax < PCM
根据极限参数 ICM,U(BR)CEO,PCM 选择调整管！
应考虑电网电压的波动和负载电流的变化！
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讨论一,对于基本串联型稳压电源的讨论
3,若电网电压波动± 10％,UI为 28V,UO为 10V～ 20V ；
晶体管的电流放大系数为 50,PCM＝ 5W,ICM＝ 1A； 集成运放最大输出电流为 10mA,则最大负载电流约为多少？
1,若 UO为 10V～ 20V,R1＝
R3＝ 1kΩ,则 R3和 UZ各为多少？
2,若电网电压波动± 10％，
UO为 10V～ 20V,UCES＝ 3V，
UI至少选取多少伏？
0.9U2>UOmax+UCES
应取几个极限值求出的负载电流最大值中最小的那个作为电源的性能指标 —— 最大负载电流华成英 hchya@tsinghua.edu.cn
讨论二,关于实用串联型稳压电源的讨论
0
BE
m a xE R
UI?
1,标出集成运放的同相输入端和反相输入端；
2,电路由哪些部分组成？
3,UI＝ 21V,R1＝ R2＝ R3＝ 300Ω,UZ＝ 6V,UCES＝ 3V，
UO＝？
4,如何选取 R’和 R？
限流型过流保护电路输出电流取样电阻华成英 hchya@tsinghua.edu.cn
讨论三,关于实用串联型稳压电源的讨论
5,取 样电阻的取值应大些还是小些，为什么？它们有上限值吗？
6,若电路输出纹波电压很大，则其原因最大的可能性是什么？
7,根据图中过流保护电路的原理组成一种限流型过流保护电路。
其电流应大于调整管的穿透电流 电路可能产生了自激振荡华成英 hchya@tsinghua.edu.cn
三、集成稳压器 （三端稳压器）
输出电压,5V,6V,9V,12V,15V,18V,24V
输出电流,1.5A（ W7800）,0.5A （ W78M00）,0.1A
（ W78L00）
1,W7800系列
（ 1）简介华成英 hchya@tsinghua.edu.cn
（ 2）基本应用消除高频噪声使 Co不通过稳压器放电抵销长线电感效应，
消除自激振荡将输入端接整流滤波电路的输出，将输出端接负载电阻，构成串类型稳压电路。
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（ 3） 输出电流扩展电路为使负载电流大于三端稳压器的输出电流，可采用射极输出器进行电流放大。
))(1( ROL III
很小
BED'OO UUUU
三端稳压器的输出电压若 UBE= UD，则 '
OO UU?
二极管的作用：消除
UBE对 UO的影响。
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（ 4） 输出电压扩展电路
2W
'
O
1
2
O )1( RIUR
RU
IW为几 mA,UO与三端稳压器参数有关。
隔离作用
'
O
1
321
O
'
O
21
321
U
R
RRR
UU
RR
RRR
基准电压华成英 hchya@tsinghua.edu.cn
2,基准电压源 三端稳压器 W117
输出电压 UREF＝ 1.25V，调整端电流只有几微安。
R E F
1
2
O )1( UR
RU
减小纹波电压保护稳压器华成英 hchya@tsinghua.edu.cn
讨论三,W117的应用
A5.1mA3
V40V3
O
OI
I
UU －
1,R1的上限值为多少？
2,UO可能的最大值为多少？
3,输出电压最小值为多少？
4,UOmax＝ 30V,选取 R1,R2；
5,已知电网电压波动± 10％，输出电压最大值为 30V,UI
至少取多少伏？
决定于 IOmin
两种情况,1.已知 UI
2.自己选取 UI
决定于 W117的输出输入电压最低、输出电压最高时，
UImin－ UOmax＞ 3V。
根据输出电压表达式华成英 hchya@tsinghua.edu.cn
§ 10.4 开关型稳压电路一,开关型稳压电路的特点和基本原理二,串联开关型稳压电路三,并联开关型稳压电路华成英 hchya@tsinghua.edu.cn
一,开关型稳压电源的特点及基本原理线性稳压电源,结构简单，调节方便，输出电压稳定性强，纹波电压小。缺点是调整管工作在甲类状态，
因而功耗大，效率低（ 20％～ 49％）；需加散热器，因而设备体积大，笨重，成本高。
若调整管工作在开关状态，则势必大大减小功耗，提高效率，开关型稳压电源的效率可达 70％～ 95％。体积小，
重量轻。适于固定的大负载电流、输出电压小范围调节的场合。
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构成开关型稳压电源的基本思路,
将交流电经变压器、整流滤波得到直流电压
↓
控制调整管按一定频率开关，得到矩形波
↓
滤波，得到直流电压引入负反馈，控制占空比，使输出电压稳定。
AC→DC→AC→DC
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二,串联开关型稳压电路
T截止,D导通，
uE≈ － UD ； L 释放能量,C 放电。
调整管二极管续流滤波电路
T,D 均工作在开关状态。
T饱和导通,D截止，
uE≈ UI； L 储能,C 充电。
uB＝ UH时
uB＝ UL时
1,电路组成及工作原理华成英 hchya@tsinghua.edu.cn
2,波形分析及输出电压平均值
ID
o f f
I
on
O )( UUT
TU
T
TU
调整管二极管续流 滤波电路关键技术：大功率高频管，高质量磁性材料稳压原理：若某种原因使输出电压升高，则应减小占空比。
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3,稳压原理脉冲宽度调制式,PWM电路作用：
UO↑→ Ton↓→ δ↓→ UO ↓
其它控制方式：
脉冲频率调制式,UO↑→ T↑（脉宽不变） → δ↓→ UO ↓
混合调制式,UO↑→ T↑ Ton ↓→ δ↓→ UO ↓
在串联开关型稳压电路中 UO < UI,故为降压型电路。
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三,并联 开关型稳压电路（升压型）
T截止,L产生感生电动势,D导通； UI与 L所产生的感生电动势相加对
C 充电 。
T饱和导通,L 储能，
D截止,C 对负载放电。
uB＝ UH时
uB＝ UL时要研究调整管在饱和导通和截止状态下电路的工作情况。
1,工作原理华成英 hchya@tsinghua.edu.cn
2,输出电压只有 L足够大，才能升压；只有 C足够大，输出电压交流分量才足够小 !
在周期不变的情况下,uB占空比越大，输出电压平均值越高。
＋－＋
－
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讨论
1,什么样的电子设备适于用开关型稳压电源作能源？
2,在开关型稳压电源中，调整管的开关信号频率高些好还是低些好？为什么？
3,在开关型稳压电源中是否可不用电源变压器而直接进行整流？为什么？
4,如何使开关型稳压电路输出电压有较小的调节范围？
第十章 直流电源华成英 hchya@tsinghua.edu.cn
第十章 直流电源
§ 10.1 直流电源的组成
§ 10.2 单相整流电路
§ 10.4 稳压管稳压电路
§ 10.5 串联型稳压电路
§ 10.6 开关型稳压电路
§ 10.3 滤波电路华成英 hchya@tsinghua.edu.cn
§ 10.1 直流电源的组成直流电源的组成及各部分的作用华成英 hchya@tsinghua.edu.cn
直流电源的组成及各部分的作用改变电压值通常为降压交流变脉动的直流 减小脉动
1) 负载变化输出电压基本不变；
2) 电网电压变化输出电压基本不变。
直流电源是能量转换电路，将 220V（ 或 380V） 50Hz的交流电转换为直流电。
半波整流 全波整流在分析电源电路时要特别考虑的两个问题：允许电网电压波动 ± 10％，且负载有一定的变化范围。
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§ 10.2 单相整流电路一,对整流电路要研究的问题二、单相半波整流电路三、单相桥式整流电路华成英 hchya@tsinghua.edu.cn
一,对整流电路要研究的问题
1,电路的工作原理,即二极管工作状态、电路波形的分析
2,输出电压和输出电流平均值,即输出脉动直流电压和电流平均值的求解方法
3,整流二极管的选择,即二极管承受的最大整流平均电流和最高反向工作电压的分析为分析问题简单起见，设二极管为理想二极管，变压器内阻为 0。
整流二极管的伏安特性：
实际特性理想化特性理想二极管的正向导通电压为 0，即正向电阻为
0；反向电流为 0，即反向电阻为无穷大。
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二、单相半波整流电路
1,工作原理
u2的正半周,D导通,A→D→RL→B,uO= u2 。
2u
u2的负半周,D截止，承受反向电压，为 u2； uO=0。
2u
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2,UO（ AV） 和 IL（ AV） 的估算已知变压器副边电压有效值为 U2
) (d s i n2π2 1 2π 0 O ( A V ) ttUU
L
2
L
O ( A V )
L( A V )
45.0
R
U
R
UI
L
2
L ( A V )D ( A V )
45.0
R
UII
2m a xR 2UU?
2R
L
2
F
21.1
45.0
1.1
UU
R
U
I
2
2
O ( A V ) 45.0π
2 UUU
考虑到电网电压波动范围为
± 10％，二极管的极限参数应满足：
（ 3）二极管的选择华成英 hchya@tsinghua.edu.cn
三、单相桥式整流电路
u2的正半周
A→D1→RL→D3→B,uO= u2
u2的负半周
B →D2→RL→D4→ A,uO= -u2
四只管子如何接？
集成的桥式整流电路称为整流堆。
1,工作原理
u
O
u
2
O
O
若接反了呢？
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2,输出电压和电流平均值的估算
) (d s i n2π1 π0 2O ( A V ) ttUU
L
2
L
O ( A V )
L( A V )
9.0
R
U
R
UI
2
2
O(AV) 9.0π
22 UUU
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3,二极管的选择
2m a xR 2UU?
L
2L( A V )
D ( A V )
45.0
2 R
UII
2R
L
2
F
21.1
45.0
1.1
UU
R
U
I
考虑到电网电压波动范围为
± 10％，二极管的极限参数应满足,与半波整流电路对二极管的要求相同华成英 hchya@tsinghua.edu.cn
§ 10.3 滤波电路一、电容滤波电路二、电感滤波电路三、倍压整流电路华成英 hchya@tsinghua.edu.cn
一,电容 滤波电路
1,工作原理非常小。，对电容充电，时，有一对二极管导通当 充电? 2 Cuu?
。放电，，电容通过时，所有二极管均截止当 放电 CRRuu C LL2
充电放电速度与正弦波下降速度相似按指数规律下降滤波后，输出电压平均值增大，脉动变小。
C 越大,RL越大,τ越大，
放电越慢，曲线越平滑，脉动越小。
考虑整流电路的内阻华成英 hchya@tsinghua.edu.cn
2,二极管的导通角导通角
的峰值脉动放电
D
O ( A V )
L
i
U
R
C
无滤波电容时 θ＝ π。
有滤波电容时 θ < π，且二极管平均电流增大，故其峰值很大！
θ小到一定程度，难于选择二极管！
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。时，～当 2O ( A V )L 2.12)53( UUTCR
。的耐压值应大于 221.1 UC
简单易行,UO（ AV） 高,C 足够大时 交流分量较小；
不适于大电流负载。
3,电容的选择及 UO（ AV） 的估算
4,优缺点整流桥的简化画法华成英 hchya@tsinghua.edu.cn
二,电感滤波电路当回路电流减小时，感生电动势的方向阻止电流的减小，从而增大二极管的导通角。
电感对直流分量的电抗为线圈电阻，对交流分量的感抗为 ωL。
2
L
L
D ( A V )
L
L
O ( A V ) 9.0 URR
RU
RR
RU?
直流分量：
d
L
d22
L
L
O ( A C ) ) ( uL
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交流分量：
交流分量
O ( A V )L U
L
R
适于大电流负载！
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三、倍压整流电路分析时的两个要点：设①负载开路，②电路进入稳态。
22U
u2负半周,u2加 C1上电压对 C2充电,P→D2→C2→A，最终
u2正半周 C1充电,A→D1→C1→B，最终
21 2UU C?
P
22 22 UU C?
222 U
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讨论已知变压器副边电压有效值为 10V，电容足够大，
判断下列情况下输出电压平均值 UO（ AV） ≈？
1,正常工作；
2,C开路；
3,RL开路；
4,D1和 C同时开路；
5,D1开路。
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§ 10.2 稳压管稳压电路一、稳压电路的性能指标二、稳压管稳压电路华成英 hchya@tsinghua.edu.cn
一、稳压电路的性能指标
1,输出电压
2,输出电流
3,稳压系数 表明电网电压波动时电路的稳压性能。
在负载电流不变时，输出电压相对变化量与输入电压变化量之比。
LL
O
I
I
O
II
OO
r RR U
U
U
U
UU
UUS?
4,输出电阻 表明负载电流变化时电路的稳压性能。
在电网电压不变时，负载变化引起的输出电压的变化量与输出电流的变化量之比。
I
O
O
o UI
UR
5,纹波电压 测试出输出电压的交流分量。
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二、稳压管稳压电路稳定电压 UZ：稳压管的击穿电压稳定电流 IZ：使稳压管工作在稳压状态的最小电流最大耗散功率 PZM：允许的最大功率,PZM= IZM UZ
动态电阻 rz：工作在稳压状态时,rz＝ ΔU / ΔI
1,稳压管的伏安特性和主要参数伏安特性 符号等效电路华成英 hchya@tsinghua.edu.cn
2,稳压管稳压电路的工作原理
LD
OI
Z
III
UUU
R
R
ODZOI Z)( UUIIUUU RR电网电压的波动。上的电压变化补偿基本不变。利用，则若 IOI URUUU R
R
R
IIR
IIUUR
LL
DZOL Z)(
的变化。的变化来补偿利用也就基本不变。基本不变，，则若
LD
OLD
Z
Z
II
UUII R
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3,稳压管稳压电路的主要指标
（ 1）输出电压 UO＝ UZ
（ 2） 输出电流 IZmax－ IZmin≤ IZM－ IZ
（ 3） 稳压系数
O
Iz
O
I
Lz
Lz
O
I
I
O
r L U
U
R
r
U
U
RrR
Rr
U
U
U
US
R
∥
∥
（ 4）输出电阻
zzo rRrR ∥
简单易行，稳压性能好。适用于输出电压固定、输出电流变化范围较小的场合。
4,特点华成英 hchya@tsinghua.edu.cn
5,稳压管稳压电路的设计
（ 1） UI的 选择 UI＝（ 2～ 3） UZ
（ 2） 稳压管的选择 UZ＝ UO IZM－ IZ > ILmax－ ILmin
（ 3） 限流电阻的选择 保证稳压管既稳压又不损坏。
O
Iz
r U
U
R
rS
ZMm a xDZm i nD ZZ IIII 且
ZL m a x
ZinIm
m i nD Z IIR
UUI
电网电压最低且负载电流最大时，稳压管的电流最小。
L m a xZ
ZinIm
II
UUR
电网电压最高且负载电流最小时，稳压管的电流最大。
ZML m i n
ZaxIm
m a xD Z IIR
UUI
L m inZM
ZaxIm
II
UUR
为减小 Sr,取值矛盾 !
若求得 Rmin>Rmax，怎么办？
若求得 R=200~300Ω，则该取接近 200Ω还是接近 300Ω？为什么？
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讨论,稳压管稳压电路的设计依次选择稳压管,UI,R,C,U2,二极管
1,输出电压、负载电流 →稳压管
2,输出电压 →UI
3,输出电压、负载电流、稳压管电流,UI →R
4,UI,R →滤波电路的等效负载电阻 →C
5,UI → U2
6,U2,R中电流 →整流二极管已知输出电压为
6V，负载电流为 0～
30mA。 试 求 图示电路的参数。
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§ 10.3 串联型稳压电路一,基本调整管稳压电路二,具有放大环节的串联型稳压电路三、集成稳压器（三端稳压器）
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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。
OL )1( II
BEZO UUU
一,基本调整管稳压电路
CEIO UUU
不管什么原因引起 UO变化，都将通过 UCE的调节使 UO稳定，故称晶体管为调整管。
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。
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1,稳压原理,若由于某种原因使 UO增大
2,输出电压的调节范围
Z
3
321
OZ
32
321 U
R
RRRUU
RR
RRR
同相比例运算电路
则 UO↑→ UN↑→ UB↓→ UO↓
二,具有放大环节的串联型稳压电路华成英 hchya@tsinghua.edu.cn
3,串联型稳压电路 的基本组成及其作用调整管取样电阻调整管,是电路的核心,UCE随 UI和负载产生变化以稳定 UO。
比较放大基准电压基准电压,是 UO的参考电压。
取样电阻,对 UO 的取样，与基准电压共同决定 UO 。
比较放大,将 UO 的取样电压与基准电压比较后放大，决定电路的稳压性能。
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4,串联型稳压电源中调整管的选择
IEmax＝ IR1＋ ILmax≈ ILmax< ICM
UCEmax＝ UImax－ UOmin < U(BR)CEO
PTmax＝ IEmax UCEmax < PCM
根据极限参数 ICM,U(BR)CEO,PCM 选择调整管！
应考虑电网电压的波动和负载电流的变化！
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讨论一,对于基本串联型稳压电源的讨论
3,若电网电压波动± 10％,UI为 28V,UO为 10V～ 20V ；
晶体管的电流放大系数为 50,PCM＝ 5W,ICM＝ 1A； 集成运放最大输出电流为 10mA,则最大负载电流约为多少？
1,若 UO为 10V～ 20V,R1＝
R3＝ 1kΩ,则 R3和 UZ各为多少？
2,若电网电压波动± 10％，
UO为 10V～ 20V,UCES＝ 3V，
UI至少选取多少伏？
0.9U2>UOmax+UCES
应取几个极限值求出的负载电流最大值中最小的那个作为电源的性能指标 —— 最大负载电流华成英 hchya@tsinghua.edu.cn
讨论二,关于实用串联型稳压电源的讨论
0
BE
m a xE R
UI?
1,标出集成运放的同相输入端和反相输入端；
2,电路由哪些部分组成？
3,UI＝ 21V,R1＝ R2＝ R3＝ 300Ω,UZ＝ 6V,UCES＝ 3V，
UO＝？
4,如何选取 R’和 R？
限流型过流保护电路输出电流取样电阻华成英 hchya@tsinghua.edu.cn
讨论三,关于实用串联型稳压电源的讨论
5,取 样电阻的取值应大些还是小些，为什么？它们有上限值吗？
6,若电路输出纹波电压很大，则其原因最大的可能性是什么？
7,根据图中过流保护电路的原理组成一种限流型过流保护电路。
其电流应大于调整管的穿透电流 电路可能产生了自激振荡华成英 hchya@tsinghua.edu.cn
三、集成稳压器 （三端稳压器）
输出电压,5V,6V,9V,12V,15V,18V,24V
输出电流,1.5A（ W7800）,0.5A （ W78M00）,0.1A
（ W78L00）
1,W7800系列
（ 1）简介华成英 hchya@tsinghua.edu.cn
（ 2）基本应用消除高频噪声使 Co不通过稳压器放电抵销长线电感效应，
消除自激振荡将输入端接整流滤波电路的输出，将输出端接负载电阻，构成串类型稳压电路。
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（ 3） 输出电流扩展电路为使负载电流大于三端稳压器的输出电流，可采用射极输出器进行电流放大。
))(1( ROL III
很小
BED'OO UUUU
三端稳压器的输出电压若 UBE= UD，则 '
OO UU?
二极管的作用：消除
UBE对 UO的影响。
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（ 4） 输出电压扩展电路
2W
'
O
1
2
O )1( RIUR
RU
IW为几 mA,UO与三端稳压器参数有关。
隔离作用
'
O
1
321
O
'
O
21
321
U
R
RRR
UU
RR
RRR
基准电压华成英 hchya@tsinghua.edu.cn
2,基准电压源 三端稳压器 W117
输出电压 UREF＝ 1.25V，调整端电流只有几微安。
R E F
1
2
O )1( UR
RU
减小纹波电压保护稳压器华成英 hchya@tsinghua.edu.cn
讨论三,W117的应用
A5.1mA3
V40V3
O
OI
I
UU －
1,R1的上限值为多少？
2,UO可能的最大值为多少？
3,输出电压最小值为多少？
4,UOmax＝ 30V,选取 R1,R2；
5,已知电网电压波动± 10％，输出电压最大值为 30V,UI
至少取多少伏？
决定于 IOmin
两种情况,1.已知 UI
2.自己选取 UI
决定于 W117的输出输入电压最低、输出电压最高时，
UImin－ UOmax＞ 3V。
根据输出电压表达式华成英 hchya@tsinghua.edu.cn
§ 10.4 开关型稳压电路一,开关型稳压电路的特点和基本原理二,串联开关型稳压电路三,并联开关型稳压电路华成英 hchya@tsinghua.edu.cn
一,开关型稳压电源的特点及基本原理线性稳压电源,结构简单，调节方便，输出电压稳定性强，纹波电压小。缺点是调整管工作在甲类状态，
因而功耗大，效率低（ 20％～ 49％）；需加散热器，因而设备体积大，笨重，成本高。
若调整管工作在开关状态，则势必大大减小功耗，提高效率，开关型稳压电源的效率可达 70％～ 95％。体积小，
重量轻。适于固定的大负载电流、输出电压小范围调节的场合。
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构成开关型稳压电源的基本思路,
将交流电经变压器、整流滤波得到直流电压
↓
控制调整管按一定频率开关，得到矩形波
↓
滤波，得到直流电压引入负反馈，控制占空比，使输出电压稳定。
AC→DC→AC→DC
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二,串联开关型稳压电路
T截止,D导通，
uE≈ － UD ； L 释放能量,C 放电。
调整管二极管续流滤波电路
T,D 均工作在开关状态。
T饱和导通,D截止，
uE≈ UI； L 储能,C 充电。
uB＝ UH时
uB＝ UL时
1,电路组成及工作原理华成英 hchya@tsinghua.edu.cn
2,波形分析及输出电压平均值
ID
o f f
I
on
O )( UUT
TU
T
TU
调整管二极管续流 滤波电路关键技术：大功率高频管，高质量磁性材料稳压原理：若某种原因使输出电压升高，则应减小占空比。
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3,稳压原理脉冲宽度调制式,PWM电路作用：
UO↑→ Ton↓→ δ↓→ UO ↓
其它控制方式：
脉冲频率调制式,UO↑→ T↑（脉宽不变） → δ↓→ UO ↓
混合调制式,UO↑→ T↑ Ton ↓→ δ↓→ UO ↓
在串联开关型稳压电路中 UO < UI,故为降压型电路。
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三,并联 开关型稳压电路（升压型）
T截止,L产生感生电动势,D导通； UI与 L所产生的感生电动势相加对
C 充电 。
T饱和导通,L 储能，
D截止,C 对负载放电。
uB＝ UH时
uB＝ UL时要研究调整管在饱和导通和截止状态下电路的工作情况。
1,工作原理华成英 hchya@tsinghua.edu.cn
2,输出电压只有 L足够大，才能升压；只有 C足够大，输出电压交流分量才足够小 !
在周期不变的情况下,uB占空比越大，输出电压平均值越高。
＋－＋
－
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讨论
1,什么样的电子设备适于用开关型稳压电源作能源？
2,在开关型稳压电源中，调整管的开关信号频率高些好还是低些好？为什么？
3,在开关型稳压电源中是否可不用电源变压器而直接进行整流？为什么？
4,如何使开关型稳压电路输出电压有较小的调节范围？
