1、(7-1)(7-2)(7-3)電源變壓器電源變壓器: 將交流電網電壓將交流電網電壓u1變為合適的交流變為合適的交流電壓電壓u2。整流電路整流電路: 將交流電壓將交流電壓u2變為脈動的直流電壓變為脈動的直流電壓u3。濾波電路濾波電路: 將脈動直流電壓將脈動直流電壓u3轉變為平滑的直流轉變為平滑的直流電壓電壓u4。穩壓電路穩壓電路: 清除電網波動及負載變化的影響清除電網波動及負載變化的影響,保持保持輸出電壓輸出電壓u0的穩定。的穩定。(7-4)整流電路的任務整流電路的任務是把交流電壓轉變為直流是把交流電壓轉變為直流脈動的電壓。常見的小功率整流電路，脈動的電壓。常見的小功率整流電路，有單有單相半波、

2、全波、橋式和倍壓整流等相半波、全波、橋式和倍壓整流等。下面主。下面主要介紹前三種。要介紹前三種。為分析簡單起見，我們把二極管當作理想為分析簡單起見，我們把二極管當作理想元件處理，即二極管的正向導通電阻為零，元件處理，即二極管的正向導通電阻為零，反向電阻為無窮大。反向電阻為無窮大。(7-5)19.2.1 單相半波整流電路的工作原理單相半波整流電路的工作原理u20時，二極管時，二極管導通。導通。二極管導通二極管導通i0u1u2aTbDRLu0忽略二極管正忽略二極管正向壓降：向壓降： u0=u2(7-6)u20 0 時時D1,D3導通D2,D4截止電流通路:由+經D1RLD3-u u2 20 0 時

3、時D2,D4導通D1,D3截止電流通路:由-經D2RLD4+輸出是脈動的直流電壓！u2tt橋式整流電路輸出波形及二極管上電壓波形橋式整流電路輸出波形及二極管上電壓波形uD4,uD2uD3,uD1tuou2D4D2D1D3RLu0+-(7-14)幾種常見的硅整流橋幾種常見的硅整流橋+ A C -+- + - (7-15)19.2.4 整流電路的主要參數整流電路的主要參數 1、整流輸出電壓平均值（、整流輸出電壓平均值（U0）負載電壓負載電壓 U0的平均值為的平均值為: 2022ooU9 . 0U22tdu21U負載上的負載上的(平均平均)電流電流:L2oR0.9UI 恒量整流電路的性能指標主要有兩

4、個，其一是整流恒量整流電路的性能指標主要有兩個，其一是整流輸出電壓的平均值輸出電壓的平均值Uo；其二是輸出電壓的脈動系數；其二是輸出電壓的脈動系數S。(7-16) S定義為整流輸出電壓的基波峰值定義為整流輸出電壓的基波峰值U01M與平均與平均值值U0之比。之比。2、脈動系數、脈動系數67. 032U223U24UUS22001M 用傅氏級數對全波整流的輸出用傅氏級數對全波整流的輸出u0分解后可得分解后可得:)t6cos354t4cos154t2cos342(U2ou2 (7-17)平均電流平均電流(ID)與反向峰值電壓與反向峰值電壓(URM)是選擇整是選擇整流管的主要依據。流管的主要依據。L2

5、oDRU0.45I21I 2RMU2U 例如，例如， 在橋式整流電路中，每個二極管只有在橋式整流電路中，每個二極管只有半周導通。因此，流過每只整流二極管的平均電半周導通。因此，流過每只整流二極管的平均電流流 ID是負載平均電流的一半。是負載平均電流的一半。二極管截止時兩端承受的最大反向電壓：二極管截止時兩端承受的最大反向電壓：整流電路中整流管的選擇整流電路中整流管的選擇(7-18)19.3 濾波電路濾波電路濾波原理濾波原理:交流電壓經整流電路整流后輸出的是脈動直交流電壓經整流電路整流后輸出的是脈動直流，其中既有直流成分又有交流成份。濾波電路流，其中既有直流成分又有交流成份。濾波電路利用儲能元件

6、利用儲能元件電容電容兩端的電壓兩端的電壓(或通過或通過電感電感中的電中的電流流)不能突變的特性不能突變的特性, 將將電容電容與負載與負載RL并聯并聯(或將或將電電感感與負載與負載RL串聯串聯)，濾掉整流電路輸出電壓中的交濾掉整流電路輸出電壓中的交流成份，保留其直流成份，達到平滑輸出電壓波流成份，保留其直流成份，達到平滑輸出電壓波形的目的形的目的。(7-19)19.3.1 電容濾波電路電容濾波電路橋式整流電容濾波電路橋式整流電容濾波電路u1u2u1abD4D2D1D3RLu0SC以單向橋式整流電容濾波為例進行分析，其電以單向橋式整流電容濾波為例進行分析，其電路如圖所示。路如圖所示。1、濾波原理濾

7、波原理(7-20)u1u2u1abD4D2D1D3RLu0SCRL未接入時未接入時u2tu0t設設t1時刻接時刻接通電源通電源t1整流電路為電整流電路為電容充電容充電充電結束充電結束忽略整流電路內阻忽略整流電路內阻沒有電容時的沒有電容時的輸出波形輸出波形(7-21)u1u2u1abD4D2D1D3RLu0SCRL接入（且接入（且RLC較大）時較大）時u2tu0t忽略整流電路內阻忽略整流電路內阻電容通過電容通過RL放電，放電，在整流電路電壓在整流電路電壓小于電容電壓時，小于電容電壓時，二極管截止，整二極管截止，整流電路不為電容流電路不為電容充電，充電，u0會逐漸會逐漸下降。下降。(7-22)u1

8、u2u1abD4D2D1D3RLu0SCu2tu0t忽略整流電路內阻忽略整流電路內阻只有整流電路輸只有整流電路輸出電壓大于出電壓大于u0的的時間區間，才有時間區間，才有充電電流。因此充電電流。因此整流電路的輸出整流電路的輸出電流是脈沖波。電流是脈沖波。整流電路的整流電路的輸出電流輸出電流RL接入（且接入（且RLC較大）時較大）時(7-23)u1u2u1abD4D2D1D3RLu0SCu2tu0t考慮整流電路內阻考慮整流電路內阻電容充電時，電電容充電時，電容電壓滯后于容電壓滯后于u2。整流電路的整流電路的輸出電流輸出電流RL接入（且接入（且RLC較大）時較大）時RLC越小，輸越小，輸出電壓越低出

9、電壓越低(7-24)一般取一般取2T5)(3CRLd (T:電源電壓的周期電源電壓的周期)近似估算近似估算:A）橋式整流電容濾波）橋式整流電容濾波U0=1.2U2； B）半波整流電容濾波）半波整流電容濾波U0=U2。(2) 流過二極管瞬時電流很大流過二極管瞬時電流很大RLC越大越大U0越高越高,負載電流的平均值越大負載電流的平均值越大整流整流管導電時間越短管導電時間越短iD的峰值電流越大的峰值電流越大故一般選管時，取故一般選管時，取L00DFRU213)(22I3)(2I 2、電容濾波電路的特點、電容濾波電路的特點(1) 輸出電壓輸出電壓U0與時間常數與時間常數RLC有關有關RLC愈大愈大電容

10、器放電愈慢電容器放電愈慢U0(平均值平均值)愈大，愈大，(7-25)輸出波形隨負載電阻輸出波形隨負載電阻RL或或C的變化而改變的變化而改變,U0和和S也隨之改變。也隨之改變。如如:RL愈小愈小(I0越大越大),U0下降多下降多,S增大。增大。電容濾波電路適用于輸出電壓較高電容濾波電路適用于輸出電壓較高,負載電負載電流較小且負載變動不大的場合。流較小且負載變動不大的場合。(3)、輸出特性、輸出特性(外特性外特性):uL電容濾波電容濾波純電阻負載純電阻負載1.4U20.9U20IL結論結論(7-26)19.3.2 電感濾波電感濾波電感濾波電路電感濾波電路電路結構電路結構: 在橋式整流電路與負載間串

11、入一電感在橋式整流電路與負載間串入一電感L就構成了電感濾波電路。就構成了電感濾波電路。u2u1RLLu0(7-27)（1）濾波原理）濾波原理:對直流分量對直流分量( f=0):XL=0 相當于短路相當于短路,電壓大部分降在電壓大部分降在RL上。對諧波分量上。對諧波分量: f 越高越高,XL越大越大,電壓大部分降在電壓大部分降在XL上。上。因此因此,在輸出端得到比較平滑的直流電壓。在輸出端得到比較平滑的直流電壓。U0=0.9U2當忽略電感線圈的直流電阻時，輸出平均電壓約為：當忽略電感線圈的直流電阻時，輸出平均電壓約為：u2u1RLLu0(7-28)（2）電感濾波的特點）電感濾波的特點: 整流管導

12、電角較大整流管導電角較大,峰值電流很小峰值電流很小,輸出特性比輸出特性比較平坦較平坦,適用于低電壓大電流適用于低電壓大電流(RL較小較小)的場合。缺的場合。缺點是電感鐵芯笨重點是電感鐵芯笨重,體積大體積大,易引起電磁干擾。易引起電磁干擾。u2u1RLLu0(7-29)19.3.3 RC- 濾波濾波為了改善濾波特性，可采取多級濾波的辦法為了改善濾波特性，可采取多級濾波的辦法, 如如在電容濾波后再接一級在電容濾波后再接一級RC濾波電路，或在電感濾波濾波電路，或在電感濾波后面再接一電容。從而構成后面再接一電容。從而構成RC- 型或型或L-C型濾波電型濾波電路，其性能及應用場合分別與電容濾波和電感濾波

13、路，其性能及應用場合分別與電容濾波和電感濾波相似相似 。u0Ru2u1C1C2u0 RL(7-30)穩壓管穩壓管穩壓電路穩壓電路開關型開關型穩壓電路穩壓電路線性線性穩壓電路穩壓電路常用穩壓電路常用穩壓電路( (小功率設備小功率設備) )在小功率設備中常用的穩壓電路有穩壓管穩壓在小功率設備中常用的穩壓電路有穩壓管穩壓電路、線性穩壓電路和開關型穩壓電路等。其中電路、線性穩壓電路和開關型穩壓電路等。其中穩壓管穩壓電路最簡單，但是帶負載能力差，一穩壓管穩壓電路最簡單，但是帶負載能力差，一般只提供基準電壓，不作為電源使用。開關型穩般只提供基準電壓，不作為電源使用。開關型穩壓電源效率較高，目前用的也比較多

14、，但因學時壓電源效率較高，目前用的也比較多，但因學時有限，這里不做介紹。以下主要討論線性穩壓電有限，這里不做介紹。以下主要討論線性穩壓電路路。(7-31)19.4.1 穩壓電路的主要性能指標穩壓電路的主要性能指標1、穩壓系數、穩壓系數 S穩壓系數穩壓系數S反映電網電壓波動時對穩壓電路的影反映電網電壓波動時對穩壓電路的影響。定義為當負載固定時，輸出電壓的相對變化響。定義為當負載固定時，輸出電壓的相對變化量與輸入電壓的相對變化量之比。量與輸入電壓的相對變化量之比。II00UUUUS 2、輸出電阻、輸出電阻R0輸出電阻用來反映穩壓電路受負載變化的影響。輸出電阻用來反映穩壓電路受負載變化的影響。定義為

15、當輸入電壓固定時輸出電壓變化量與輸出定義為當輸入電壓固定時輸出電壓變化量與輸出電流變化量之比。它實際上就是電源戴維南等效電流變化量之比。它實際上就是電源戴維南等效電路的內阻。電路的內阻。(7-32)19.4.2 串聯反饋式穩壓電路串聯反饋式穩壓電路一一 、電路結構的一般形式、電路結構的一般形式串聯式穩壓電路由基準電壓、比較放大、串聯式穩壓電路由基準電壓、比較放大、取樣電路和調整元件四部分組成。取樣電路和調整元件四部分組成。(7-33)T+_UI+_+_UO比較放大比較放大基基 準準取取 樣樣URFUO+_C2RL調整元件調整元件調整元件T與負載串聯，通過全部負載電流。與負載串聯，通過全部負載電

16、流。比較放比較放大器大器可以是單管放大電路，差動放大電路，集成運算放大可以是單管放大電路，差動放大電路，集成運算放大器。器。調整元件調整元件可以是單個功率管，復合管或用幾個功率管可以是單個功率管，復合管或用幾個功率管并聯。并聯。基準電壓基準電壓可由穩壓管穩壓電路組成。取樣電路取出可由穩壓管穩壓電路組成。取樣電路取出輸出電壓輸出電壓UO的一部分和基準電壓相比較。的一部分和基準電壓相比較。因調整管與負載接成射極輸出器形式，為深度串聯電因調整管與負載接成射極輸出器形式，為深度串聯電壓負反饋，故稱之為串聯反饋式穩壓電路。壓負反饋，故稱之為串聯反饋式穩壓電路。(7-34)一種實際的串聯式穩壓電源一種實際

17、的串聯式穩壓電源二二 、穩壓原理、穩壓原理U0UB2UBE2=（UB2-UZ）UC2U0當當UI增加或輸出電流減小使增加或輸出電流減小使U0升高時升高時R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB2(7-35)三三 、輸出電壓的確定和調節范圍、輸出電壓的確定和調節范圍 BE2Z2WW21OminBE2Z2W21OmaxBE2Z2W2W21OUURRRRRUUURRRRUUURRRRRU 四四 、影響穩壓特性的主要因素、影響穩壓特性的主要因素 1、比較放大部分的、比較放大部分的AV和電壓反饋系數和電壓反饋系數F愈大越好；愈大越好； 2、基準電壓愈穩定越好；、基準電壓愈穩定越

18、好； 3、放大部分的電源愈穩定越好；、放大部分的電源愈穩定越好； 4、調整管、調整管rce愈大越好愈大越好(rce小則小則 UI引起的引起的 UO大大)。(7-36)五、改進措施五、改進措施串聯反饋式穩壓電路串聯反饋式穩壓電路在運放理想條件下在運放理想條件下(AV= ri= )：RR21OUF1U)RR(1U 1、增加放大級數或選用增益高的集成運放、增加放大級數或選用增益高的集成運放UITR1R2UFUR+-RLUO Av+-(7-37)2、采用輔助電源采用輔助電源(比較放大部分的電源比較放大部分的電源)。3、用恒流源負載代替集電極電阻以提高增益。用恒流源負載代替集電極電阻以提高增益。六六 、

19、過流保護、過流保護 為避免使用中因某種原因輸出短路或過載為避免使用中因某種原因輸出短路或過載致使調整管流過很大的電流致使調整管流過很大的電流,使之燒壞故需有快使之燒壞故需有快速保護措施。常見保護電路有兩類速保護措施。常見保護電路有兩類限流型限流型: 把電流限制在允許范圍內把電流限制在允許范圍內,不再增大；不再增大；截留型截留型: 過流時使調整管截止或接近截止。過流時使調整管截止或接近截止。七、七、 缺點缺點調整管工作在線性放大區調整管工作在線性放大區,當負載電流較大時當負載電流較大時,其損其損耗耗(P=UCE I0)大；電源的效率大；電源的效率( =P0/Pi=U0I0/UiIi)較較低。為了

20、提高效率，可采用開關型穩壓電源。低。為了提高效率，可采用開關型穩壓電源。(7-38)19.5 集成穩壓電源集成穩壓電源19.5.1 簡介簡介隨著半導體工藝的發展隨著半導體工藝的發展,現在已生產并廣泛應用現在已生產并廣泛應用的單片集成穩壓電源，具有體積小的單片集成穩壓電源，具有體積小,可靠性高可靠性高,使用使用靈活靈活,價格低廉等優點。最簡單的集成穩壓電源只價格低廉等優點。最簡單的集成穩壓電源只有輸入，輸出和公共引出端有輸入，輸出和公共引出端,故稱之為三端集成穩故稱之為三端集成穩壓器。壓器。本節主要介紹常用的本節主要介紹常用的W7800系列系列三端集成穩壓三端集成穩壓器，其內部也是串聯型晶體管穩

21、壓電路。器，其內部也是串聯型晶體管穩壓電路。該組件的外形如下圖，穩壓器的硅片封裝在普該組件的外形如下圖，穩壓器的硅片封裝在普通功率管的外殼內，電路內部附有短路和過熱保護通功率管的外殼內，電路內部附有短路和過熱保護環節。環節。(7-39)1端端: 輸入端輸入端2端端: 公共端公共端3端端: 輸出端輸出端W7800系列穩壓器外形系列穩壓器外形1231端端: 公共端公共端2端端: 輸入端輸入端3端端: 輸出端輸出端W7900系列穩壓器外形系列穩壓器外形123(7-40)分類分類:正穩壓W78XX負穩壓W79XX固定式可調式三端集成穩壓器型號后型號后XX兩位數字兩位數字代表輸出電壓值代表輸出電壓值W78系列系列(輸出正電壓輸出正電壓) W79系列系列(輸出負電壓輸出負電壓)輸出電壓額定電壓值有輸出電壓額定電壓值有:5V、9V、12V 、1