模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 第29講 穩(wěn)壓電路

1、一、穩(wěn)壓電路的性能指標(biāo)一、穩(wěn)壓電路的性能指標(biāo)1. 輸出電壓輸出電壓2. 輸出電流輸出電流3. 穩(wěn)壓系數(shù)穩(wěn)壓系數(shù) 表明電網(wǎng)電壓波動時電路的穩(wěn)壓性能。表明電網(wǎng)電壓波動時電路的穩(wěn)壓性能。 在負(fù)載電流不變時，輸出電壓相對變化量與輸入電壓變在負(fù)載電流不變時，輸出電壓相對變化量與輸入電壓變化量之比。化量之比。LLOIIOIIOOrRRUUUUUUUUS4. 輸出電阻輸出電阻 表明負(fù)載電流變化時電路的穩(wěn)壓性能。表明負(fù)載電流變化時電路的穩(wěn)壓性能。 在電網(wǎng)電壓不變時，負(fù)載變化引起的輸出電壓的變化量在電網(wǎng)電壓不變時，負(fù)載變化引起的輸出電壓的變化量與輸出電流的變化量之比。與輸出電流的變化量之比。IOOoUIUR5.

2、 紋波電壓紋波電壓 測試出輸出電壓的交流分量。測試出輸出電壓的交流分量。二、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路二、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓 UZ：穩(wěn)壓管的擊穿電壓：穩(wěn)壓管的擊穿電壓穩(wěn)定電流穩(wěn)定電流 IZ：使穩(wěn)壓管工作在穩(wěn)壓狀態(tài)的最小電流：使穩(wěn)壓管工作在穩(wěn)壓狀態(tài)的最小電流最大耗散功率最大耗散功率 PZM：允許的最大功率，：允許的最大功率， PZM= IZM UZ動態(tài)電阻動態(tài)電阻 rz：工作在穩(wěn)壓狀態(tài)時，：工作在穩(wěn)壓狀態(tài)時，rzU / I1. 穩(wěn)壓管的伏安特性和主要參數(shù)穩(wěn)壓管的伏安特性和主要參數(shù)伏安特性伏安特性符號符號等效電路等效電路2. 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的工作原理穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的工作原理LDOIZIIIUUUR

3、RODZOIZ)(UUIIUUURR電網(wǎng)電壓的波動。上的電壓變化補(bǔ)償基本不變。利用，則若IOI URUUURRRIIRIIUURLLDZOLZ)(的變化。的變化來補(bǔ)償利用也就基本不變?；静蛔?，則若LDOLDZZIIUUIIR3. 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的主要指標(biāo)穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的主要指標(biāo)（1）輸出電壓）輸出電壓 UOUZ（2）輸出電流輸出電流 IZmax IZmin IZM IZ（3）穩(wěn)壓系數(shù)穩(wěn)壓系數(shù)OIzOILzLzOIIOrLUURrUURrRRrUUUUSR（4）輸出電阻）輸出電阻zzorRrR 簡單易行，穩(wěn)壓性能好。適用于輸出電壓固定、輸出電簡單易行，穩(wěn)壓性能好。適用于輸出電壓固定、輸出電流變

4、化范圍較小的場合。流變化范圍較小的場合。4. 特點(diǎn)特點(diǎn)5. 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)（1）UI的的選擇選擇 UI（23）UZ（2）穩(wěn)壓管的選擇穩(wěn)壓管的選擇 UZUO IZMIZ ILmax ILmin（3）限流電阻的選擇限流電阻的選擇 保證穩(wěn)壓管既穩(wěn)壓又不損壞。保證穩(wěn)壓管既穩(wěn)壓又不損壞。OIzrUURrS ZMmaxDZminDZZIIII且ZLmaxZinImminDZIIRUUI電網(wǎng)電壓最低且負(fù)載電流最大時，穩(wěn)壓管的電流最小。電網(wǎng)電壓最低且負(fù)載電流最大時，穩(wěn)壓管的電流最小。LmaxZZinImmaxIIUUR電網(wǎng)電壓最高且負(fù)載電流最小時，穩(wěn)壓管的電流最大。電網(wǎng)電壓最高且負(fù)載

5、電流最小時，穩(wěn)壓管的電流最大。ZMLminZaxImmaxDZIIRUUILminZMZaxImminIIUUR為減小為減小Sr,取取值矛盾值矛盾!若求得若求得RminRmax，怎么辦？，怎么辦？討論一討論一：穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)依次選擇穩(wěn)壓管、依次選擇穩(wěn)壓管、 UI、 R、 C、U2、二極管二極管1. 輸出電壓、負(fù)載電流輸出電壓、負(fù)載電流穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管2. 輸出電壓輸出電壓UI3. 輸出電壓、負(fù)載電流、穩(wěn)壓管電流、輸出電壓、負(fù)載電流、穩(wěn)壓管電流、 UI R4. UI 、 R 濾波電路的等效負(fù)載電阻濾波電路的等效負(fù)載電阻C5. UI U26. U2、 R中電流中電流整流二極管

6、整流二極管 已知輸出電壓為已知輸出電壓為6V，負(fù)載電流為，負(fù)載電流為030mA。試試求求圖示電圖示電路的參數(shù)。路的參數(shù)。三、串聯(lián)型穩(wěn)壓電路三、串聯(lián)型穩(wěn)壓電路1. 基本調(diào)整管穩(wěn)壓電路基本調(diào)整管穩(wěn)壓電路為了使穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路輸出大電流，需要加晶體管放大。為了使穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路輸出大電流，需要加晶體管放大。穩(wěn)壓原理：電路引入穩(wěn)壓原理：電路引入，穩(wěn)定輸出電壓。，穩(wěn)定輸出電壓。OL)1 (IIBEZOUUU調(diào)整管的作用及如何提高穩(wěn)壓性能調(diào)整管的作用及如何提高穩(wěn)壓性能 不管什么原因引起不管什么原因引起UO變化，都將通過變化，都將通過UCE的調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)使使UO穩(wěn)定，故稱晶體管為調(diào)整管。穩(wěn)定，故稱晶體管為調(diào)整管。

7、 若要提高電路的穩(wěn)壓性能，則應(yīng)加深電路的負(fù)反若要提高電路的穩(wěn)壓性能，則應(yīng)加深電路的負(fù)反饋，即提高放大電路的放大倍數(shù)。饋，即提高放大電路的放大倍數(shù)。CEIOUUU2. 具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路（1）穩(wěn)壓原理：若由于某種原因使）穩(wěn)壓原理：若由于某種原因使UO增大增大（2）輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍）輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍Z3321OZ32321URRRRUURRRRR同相比例同相比例運(yùn)算電路運(yùn)算電路則則 UO UN UB UO（3 3）串聯(lián)型穩(wěn)壓電路串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的基本組成及其作用的基本組成及其作用調(diào)整管調(diào)整管取樣電阻取樣電阻：是電路的核：是電路的核心，心，UCE隨隨UI和負(fù)載

8、和負(fù)載產(chǎn)生變化以穩(wěn)定產(chǎn)生變化以穩(wěn)定UO。比較放大比較放大基準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)電壓：是：是UO的的參考電壓。參考電壓。： 對對UO 的取樣，與基準(zhǔn)電壓共同決定的取樣，與基準(zhǔn)電壓共同決定UO 。：將：將UO 的取樣電壓與基準(zhǔn)電壓比較后放大，決定的取樣電壓與基準(zhǔn)電壓比較后放大，決定電路的穩(wěn)壓性能。電路的穩(wěn)壓性能。（4 4）串聯(lián)型穩(wěn)壓電源中調(diào)整管的選擇）串聯(lián)型穩(wěn)壓電源中調(diào)整管的選擇IEmaxIR1ILmax ILmax ICMUCEmaxUImax UOmin U(BR)CEO PTmax IEmax UCEmax PCM根據(jù)極限參數(shù)根據(jù)極限參數(shù)ICM、 U(BR)CEO、PCM 選擇調(diào)整管！選擇調(diào)整管！應(yīng)考

9、慮電網(wǎng)電壓的波動和負(fù)載電流的變化！應(yīng)考慮電網(wǎng)電壓的波動和負(fù)載電流的變化！討論二：討論二：對于基本串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的討論對于基本串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的討論3. 若電網(wǎng)電壓波動若電網(wǎng)電壓波動10， UI為為28V ， UO為為10V20V ；晶體管的電流放大系數(shù)為晶體管的電流放大系數(shù)為50，PCM5W，ICM1A；集成集成運(yùn)放最大輸出電流為運(yùn)放最大輸出電流為10mA，則最大負(fù)載電流約為多少？則最大負(fù)載電流約為多少？1. 若若UO為為10V20V，R1R31k，則則R2和和UZ各為多各為多少？少？2. 若電網(wǎng)電壓波動若電網(wǎng)電壓波動10， UO為為10V20V，UCES3V，UI至少選取多少伏？至少選取多少伏

10、？討論三討論三：關(guān)于實(shí)用串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的討論：關(guān)于實(shí)用串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的討論0BEmaxERUI1. 標(biāo)出集成運(yùn)放的同相輸入端和反相輸入端；標(biāo)出集成運(yùn)放的同相輸入端和反相輸入端；2. 電路由哪些部分組成？電路由哪些部分組成？3. UI21V，R1 R2 R3300，UZ6V， UCES3V， UO？4. 如何選取如何選取R和和R？限流型過流限流型過流保護(hù)電路保護(hù)電路輸出電流輸出電流取樣電阻取樣電阻討論三討論三：關(guān)于實(shí)用串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的討論：關(guān)于實(shí)用串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的討論5. 取取樣電阻的取值應(yīng)大些還是小些，為什么？它們有上限值嗎？樣電阻的取值應(yīng)大些還是小些，為什么？它們有上限值嗎？6. 若電路輸出

11、紋波電壓很大，則其原因最大的可能性是什么？若電路輸出紋波電壓很大，則其原因最大的可能性是什么？7. 根據(jù)圖中過流保護(hù)電路的原理組成一種限流型過流保護(hù)電路。根據(jù)圖中過流保護(hù)電路的原理組成一種限流型過流保護(hù)電路。五、開關(guān)型穩(wěn)壓電路 1. 開關(guān)型穩(wěn)壓電源的特點(diǎn)開關(guān)型穩(wěn)壓電源的特點(diǎn) 線性穩(wěn)壓電源：線性穩(wěn)壓電源：結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)方便，輸出電壓結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)方便，輸出電壓穩(wěn)定性強(qiáng)，紋波電壓小。缺點(diǎn)是調(diào)整管工作在甲類狀態(tài)，穩(wěn)定性強(qiáng)，紋波電壓小。缺點(diǎn)是調(diào)整管工作在甲類狀態(tài)，因而功耗大，效率低（因而功耗大，效率低（2049）；需加散熱器，因而）；需加散熱器，因而設(shè)備體積大，笨重，成本高。設(shè)備體積大，笨重，成本高。

12、 若調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，則勢必大大減小功耗，提高若調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，則勢必大大減小功耗，提高效率，開關(guān)型穩(wěn)壓電源的效率可達(dá)效率，開關(guān)型穩(wěn)壓電源的效率可達(dá)7095。體積小，。體積小，重量輕。適于固定的大負(fù)載電流、輸出電壓小范圍調(diào)節(jié)的重量輕。適于固定的大負(fù)載電流、輸出電壓小范圍調(diào)節(jié)的場合。場合。構(gòu)成開關(guān)型穩(wěn)壓電源的基本思路構(gòu)成開關(guān)型穩(wěn)壓電源的基本思路 將交流電經(jīng)變壓器、整流濾波將交流電經(jīng)變壓器、整流濾波 得到直流電壓得到直流電壓 控制調(diào)整管按一定頻率開關(guān)，得到矩形波控制調(diào)整管按一定頻率開關(guān)，得到矩形波 濾波，得到直流電壓濾波，得到直流電壓引入負(fù)反饋，控制占空比，使輸出電壓穩(wěn)定。引入負(fù)反饋，控

13、制占空比，使輸出電壓穩(wěn)定。2. 串聯(lián)開關(guān)型穩(wěn)壓電路串聯(lián)開關(guān)型穩(wěn)壓電路 （1）基本電路）基本電路 電路組成及工作原理電路組成及工作原理 T截止，截止， D導(dǎo)通，導(dǎo)通， uE UD ；L 釋放能量，釋放能量，C 放電。放電。調(diào)整管二極管續(xù)流 濾波電路T、D 均工作在開關(guān)狀態(tài)。均工作在開關(guān)狀態(tài)。 T飽和導(dǎo)通，飽和導(dǎo)通， D截止，截止，uE UI；L 儲能，儲能，C 充電。充電。uBUH時時uBUL時時 波形分析及輸出電壓平均值波形分析及輸出電壓平均值IDoffIonO )(UUTTUTTU調(diào)整管二極管續(xù)流 濾波電路關(guān)鍵技術(shù)：大功率高頻管，高質(zhì)量磁性材料關(guān)鍵技術(shù)：大功率高頻管，高質(zhì)量磁性材料穩(wěn)壓原理：

14、若某種原因使輸出電壓升高，則應(yīng)減小占空比。穩(wěn)壓原理：若某種原因使輸出電壓升高，則應(yīng)減小占空比。 穩(wěn)壓原理穩(wěn)壓原理脈沖寬度調(diào)制式：脈沖寬度調(diào)制式：PWM電路作用：電路作用： UO Ton UO 其它控制方式：其它控制方式：脈沖頻率調(diào)制式：脈沖頻率調(diào)制式： UO T（脈寬不變）（脈寬不變） UO 混合調(diào)制式：混合調(diào)制式： UO T Ton UO 在串聯(lián)開關(guān)型穩(wěn)壓電路中在串聯(lián)開關(guān)型穩(wěn)壓電路中 UO UI，故為降壓型電路。故為降壓型電路。 脈寬調(diào)制電路的基本原理脈寬調(diào)制電路的基本原理比較放大電路比較放大電路電壓電壓比較器比較器調(diào)整管調(diào)整管UO UN1 UO1 (UP2)uB1的占空比的占空比 UOUO UN1 UO1 (UP2)uB1的占空比的占空比UOuP2與與uB1占空比占空比的關(guān)系的關(guān)系UP2穩(wěn)壓原理：穩(wěn)壓原理：3. 并聯(lián)并聯(lián)開關(guān)型穩(wěn)壓電路（升壓型）開關(guān)型穩(wěn)壓電路（升壓型） （1）工作原理工作原理 T截止，截止，L產(chǎn)生感生電產(chǎn)生感生電動勢，動勢， D導(dǎo)通；導(dǎo)通；UI與與L所所產(chǎn)生的感生電動勢相加產(chǎn)生的感生電動勢相加對對C 充電充電。 T飽和導(dǎo)通，飽和導(dǎo)通， L 儲能，儲能， D截止截止，C 對負(fù)載放電。對負(fù)載放電。uBUH時時uBUL時時 要研究