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1、集成电子技术基础教程,第三篇 模拟电路和系统,第四章 功率变换电路,功率放大电路的计算,主要是OTL和OCL电路的计算：,例：设OTL电路的VCC=30 V，输出电压幅度Vom=10 V，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：,例：设OCL电路的VCC=15 V，输出电压幅度Vom=10 V，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：,功率放大电路的分析,题3.4.3 OTL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= 16 。试回答下列问题： (1)静态时，电容C2
2、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 = 1.2 k，T1、T2管的= 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?,(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bb2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=IB1=179 (mA) PC=IC1VCE=IC
3、15V = 895 (mW)Pcm,解：, 功率管将会烧坏,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,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,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，,滤波电路,当开关S合上时,在v2vC时，二极管
4、均反偏截止，C对RL放电， vC缓慢下降。,在v2vC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。,在RL=(空载)时，输出直流电压VO(平均值)为最大,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)0.9V2,VO(AV) 1.2V2,(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:,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,VI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
5、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。,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,VO=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VCE,VI增加(或Io减小),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,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为公共接地端,金属壳封装(TO-3) 最大功耗为20W(
6、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,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VI35V,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
7、,三端稳压器原理框图,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,1、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VOVI，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结放电而损坏芯片。,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
8、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,三个接线端称为输入端VI、输出端Vo和调整端adj,LM317的VREF=1.2V，Iadj =50A，由于调整端电流Iadj I1，故可以忽略。,三端可调式集成稳压器,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240。 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(1.220)V。,开关型稳压器的调整管工作在开关状
9、态，调整管一般以(10100)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8090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,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
10、 ) 、控制环节(A、R1-R2、VREF) 三个部分。,在vSVF期间，比较器输出负电位，vB=-Vom； 在vSVF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-VCESVI； vB=-Vom时，T截止，L释放储能，vE=-VD0。,工作波形,(设VF0),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。,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,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。,
