直流穩(wěn)壓電源原理實(shí)用教案

1、會計(jì)學(xué)1直流穩(wěn)壓電源原理直流穩(wěn)壓電源原理(yunl)第一頁，共59頁。 當(dāng)正半周時(shí)二極管當(dāng)正半周時(shí)二極管D1、D3導(dǎo)通，在負(fù)載電阻上得到導(dǎo)通，在負(fù)載電阻上得到(d do)正弦波的正半周。正弦波的正半周。 當(dāng)負(fù)半周時(shí)二極管當(dāng)負(fù)半周時(shí)二極管D2、D4導(dǎo)通，在負(fù)載電阻上得到正弦波的負(fù)半周。導(dǎo)通，在負(fù)載電阻上得到正弦波的負(fù)半周。 在負(fù)載電阻上正負(fù)半周經(jīng)過合成，得到的是同一個(gè)方向的單向脈動電壓。在負(fù)載電阻上正負(fù)半周經(jīng)過合成，得到的是同一個(gè)方向的單向脈動電壓。第1頁/共59頁第二頁，共59頁。第2頁/共59頁第三頁，共59頁。第3頁/共59頁第四頁，共59頁。 輸出電壓是單相輸出電壓是單相(dn xin)

2、脈動電壓。脈動電壓。通常用它的平均值與直流電壓等效。通常用它的平均值與直流電壓等效。輸出輸出(shch)平均電壓為平均電壓為 流過負(fù)載的平均電流為流過負(fù)載的平均電流為流過二極管的平均電流為流過二極管的平均電流為二極管所承受的最大反向電壓二極管所承受的最大反向電壓第4頁/共59頁第五頁，共59頁。 濾波的基本概念 濾波電路利用電抗性元件對交、直流阻抗的不同，實(shí)現(xiàn)濾波。 電容器C對直流開路，對交流阻抗小，所以C應(yīng)該并聯(lián)在負(fù)載兩端。 電感器L對直流阻抗小，對交流阻抗大，因此L 應(yīng)與負(fù)載串聯(lián)。 經(jīng)過濾波電路后，既可保留(boli)直流分量、又可濾掉一部分交流分量，改變了交直流成分的比例，減小了電路的脈

3、動系數(shù)，改善了直流電壓的質(zhì)量。 第5頁/共59頁第六頁，共59頁。 單相橋式電容濾波整流電路(dinl)。在負(fù)載電阻上并聯(lián)了一個(gè)濾波電容C。第6頁/共59頁第七頁，共59頁。當(dāng)v2到達(dá)90時(shí)，v2開始下降。先假設(shè)二極管關(guān)斷，電容C就要以指數(shù)規(guī)律(gul)向負(fù)載L放電。指數(shù)放電起始點(diǎn)的放電速率很大。 電容濾波波形圖 所以，在t1到t2時(shí)刻，二極管導(dǎo)電，充電，vC=vL按正弦規(guī)律變化；t2到t3時(shí)刻二極管關(guān)斷，vC=vL按指數(shù)曲線下降，放電時(shí)間常數(shù)為RLC。 在剛過90時(shí)，正弦曲線下降的速率很慢。所以剛過90時(shí)二極管仍然導(dǎo)通。在超過90后的某個(gè)點(diǎn)，正弦曲線下降的速率越來越快，二極管關(guān)斷。第7頁/共

4、59頁第八頁，共59頁。 電容(dinrng)濾波的效果第8頁/共59頁第九頁，共59頁。問題：有無L即空載(kn zi)，此時(shí)VC=VL=？ 電容(dinrng)濾波的效果第9頁/共59頁第十頁，共59頁。第10頁/共59頁第十一頁，共59頁。第11頁/共59頁第十二頁，共59頁。一種是用鋸齒波近似(jn s)表示，即 另一種是在RLC=(35)T/ 2的條件下，近似認(rèn)為VL=VO=1.2V2。（或者，電容濾波要獲得較好的效果，工程上也通常應(yīng)滿足RLC610。）第12頁/共59頁第十三頁，共59頁。 整流濾波電路(dinl)的外特性2OLd2O2OL1.22)53(=0.9=, 02=,=V

5、VTCRVVCVVR第13頁/共59頁第十四頁，共59頁。 電感濾波(lb)電路 波形圖 當(dāng)v2正半周時(shí)，D1、D3導(dǎo)電，電感中的電流將滯后v2。當(dāng)負(fù)半周時(shí)，電感中的電流將經(jīng)由D2、D4提供。因橋式電路的對稱性，和電感中電流的連續(xù)性，四個(gè)二極管D1、D3 ； D2、 D4的導(dǎo)通角都是180。第14頁/共59頁第十五頁，共59頁。 穩(wěn)壓電源方框圖穩(wěn)壓電源方框圖 引起輸出電壓變化的原因是負(fù)載引起輸出電壓變化的原因是負(fù)載(fzi)(fzi)電流的變化和輸入電壓的變化。電流的變化和輸入電壓的變化。負(fù)載電流的變化會負(fù)載電流的變化會在整流電源的內(nèi)阻上產(chǎn)生電壓在整流電源的內(nèi)阻上產(chǎn)生電壓(diny)降，降，從

6、而使輸入電壓從而使輸入電壓(diny)發(fā)生變化。發(fā)生變化。),(=OIOIVfV第15頁/共59頁第十六頁，共59頁。穩(wěn)壓穩(wěn)壓(wn y)(wn y)電路的技術(shù)指標(biāo)電路的技術(shù)指標(biāo) 用穩(wěn)壓電路的技術(shù)指標(biāo)去衡量穩(wěn)壓電路性能的高低用穩(wěn)壓電路的技術(shù)指標(biāo)去衡量穩(wěn)壓電路性能的高低。 VI和和 IO引起引起(ynq)的的 VO可用下式表示可用下式表示 (1)(1)穩(wěn)壓系數(shù)穩(wěn)壓系數(shù)Sr0=IOIOrO=IVVVVS定義為定義為有時(shí)穩(wěn)壓(wn y)系數(shù)也用下式定義第16頁/共59頁第十七頁，共59頁。當(dāng)輸出電流從零變化當(dāng)輸出電流從零變化(binhu)到最大額定值時(shí)，到最大額定值時(shí)，輸出電壓的相對變化輸出電壓的相

7、對變化(binhu)值。值。（4 4）電流調(diào)整率）電流調(diào)整率SI%100=0=OOIIVVVS (3)(3)輸出電阻輸出電阻Ro0=OOoI=VIVR (2) (2)電壓電壓(diny)(diny)調(diào)整調(diào)整率率SVSV一般一般(ybn)(ybn)特指特指Vi/Vi=Vi/Vi=10%10%時(shí)的時(shí)的SrSr第17頁/共59頁第十八頁，共59頁。輸入電壓交流紋波峰輸入電壓交流紋波峰(bfng)峰值與輸出電壓峰值與輸出電壓交流紋波峰交流紋波峰(bfng)峰值之比的分貝數(shù)。峰值之比的分貝數(shù)。（6 6）輸出電壓的溫度系數(shù)）輸出電壓的溫度系數(shù)ST%1001=0=0,=OOTIOVITVVS 如果(rgu)

8、考慮溫度對輸出電壓的影響, 則輸出電壓是輸入電壓、負(fù)載電流和溫度的函數(shù)（ 5 5 ） 紋 波 抑 制） 紋 波 抑 制(yzh)(yzh)比比Srip Srip 第18頁/共59頁第十九頁，共59頁。硅穩(wěn)壓硅穩(wěn)壓(wn y)(wn y)二極管穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓(wn y)(wn y)電路電路的原理的原理 它是利用穩(wěn)壓二極管的反向擊穿它是利用穩(wěn)壓二極管的反向擊穿(j chun)特性穩(wěn)壓的，由于反向特性陡直，較大的電流變化，只會引起較小的電壓變化。特性穩(wěn)壓的，由于反向特性陡直，較大的電流變化，只會引起較小的電壓變化。(1)(1)當(dāng)輸入電壓變化時(shí)如何當(dāng)輸入電壓變化時(shí)如何(rh)(rh)穩(wěn)壓穩(wěn)壓由圖可知由

9、圖可知 輸入電壓輸入電壓VI增加，必然引起增加，必然引起VO的增加，即的增加，即VZ增加，從而增加，從而使使IZ增加，增加，IR增加，使增加，使VR增加，從而使輸出電壓增加，從而使輸出電壓VO減小。減小。這一穩(wěn)壓過程概括為：這一穩(wěn)壓過程概括為： VIVOVZIZIRVRVO第19頁/共59頁第二十頁，共59頁。(2) (2) 當(dāng)負(fù)載電流變化時(shí)如何當(dāng)負(fù)載電流變化時(shí)如何(rh)(rh)穩(wěn)壓穩(wěn)壓 負(fù)載電流負(fù)載電流ILIL增加，必然引起增加，必然引起IRIR的增加，即的增加，即VRVR增加，從而使增加，從而使VZ=VOVZ=VO減小，減小，IZIZ減小。減小。IZIZ的減小必然使的減小必然使IRIR減

10、小，減小，VRVR減小，從而使輸出電壓減小，從而使輸出電壓VOVO增加。這一穩(wěn)壓過程增加。這一穩(wěn)壓過程(guchng)(guchng)概括為：概括為： ILIRVRVZ（VO）IZIRVRVO第20頁/共59頁第二十一頁，共59頁。穩(wěn)壓電阻穩(wěn)壓電阻(dinz)(dinz)的計(jì)算的計(jì)算 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓性能與穩(wěn)壓二極管擊穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓性能與穩(wěn)壓二極管擊 穿特性穿特性(txng)(txng)的動態(tài)電阻有關(guān)，與穩(wěn)壓電阻的動態(tài)電阻有關(guān)，與穩(wěn)壓電阻R R的阻值大的阻值大小有關(guān)。小有關(guān)。穩(wěn)壓二極管的動態(tài)電阻穩(wěn)壓二極管的動態(tài)電阻(dinz)(dinz)越小，穩(wěn)壓電阻越小，穩(wěn)壓電阻(dinz

11、)R(dinz)R越大，越大，穩(wěn)壓性能越好。穩(wěn)壓性能越好。穩(wěn)壓電阻穩(wěn)壓電阻R 的作用的作用將穩(wěn)壓二極管電流的變化轉(zhuǎn)換為電壓的變化，將穩(wěn)壓二極管電流的變化轉(zhuǎn)換為電壓的變化，從而起到調(diào)節(jié)作用，同時(shí)從而起到調(diào)節(jié)作用，同時(shí)R也是限流電阻。也是限流電阻。 顯然顯然R 的數(shù)值越大，較小的數(shù)值越大，較小IZ的變化就可引起足夠大的的變化就可引起足夠大的VR變化，就可達(dá)到足夠的穩(wěn)壓效果。變化，就可達(dá)到足夠的穩(wěn)壓效果。 但但R 的數(shù)值越大，就需要較大的輸入電壓的數(shù)值越大，就需要較大的輸入電壓VI值，值，損耗就要加大。損耗就要加大。第21頁/共59頁第二十二頁，共59頁。穩(wěn)壓電阻穩(wěn)壓電阻(dinz)的的計(jì)算計(jì)算 當(dāng)

12、輸入電壓最小，負(fù)載電流最大時(shí)，流過穩(wěn)壓二極管的電流最小。此時(shí)當(dāng)輸入電壓最小，負(fù)載電流最大時(shí)，流過穩(wěn)壓二極管的電流最小。此時(shí)IZIZ不應(yīng)不應(yīng)(b yn)(b yn)小于小于IZminIZmin，由此可計(jì)算出穩(wěn)壓電阻的最大值，實(shí)際選用的穩(wěn)壓電阻應(yīng)小于最大值。即，由此可計(jì)算出穩(wěn)壓電阻的最大值，實(shí)際選用的穩(wěn)壓電阻應(yīng)小于最大值。即 當(dāng)輸入電壓最大，負(fù)載電流最小時(shí)，流過當(dāng)輸入電壓最大，負(fù)載電流最小時(shí)，流過 穩(wěn)壓二極管的電流最大。此時(shí)穩(wěn)壓二極管的電流最大。此時(shí)IZIZ不應(yīng)超過不應(yīng)超過(chogu)IZmax(chogu)IZmax，由，由 此可計(jì)算出穩(wěn)壓電阻的最小值。即此可計(jì)算出穩(wěn)壓電阻的最小值。即(1)(

13、1)(2)(2) 穩(wěn)壓二極管在使用時(shí)穩(wěn)壓二極管在使用時(shí)一定要串入限流電阻，不一定要串入限流電阻，不能使它的功耗超過規(guī)定值，能使它的功耗超過規(guī)定值，否則會造成損壞！否則會造成損壞！第22頁/共59頁第二十三頁，共59頁。基準(zhǔn)基準(zhǔn)(jzhn)(jzhn)源源基準(zhǔn)基準(zhǔn)(jzhn)源源 一般是指擊穿電壓十分一般是指擊穿電壓十分(shfn)穩(wěn)定，電壓穩(wěn)定，電壓溫度系數(shù)經(jīng)過補(bǔ)償了的穩(wěn)壓二極管。溫度系數(shù)經(jīng)過補(bǔ)償了的穩(wěn)壓二極管。也稱為參考源也稱為參考源這種穩(wěn)壓二極管采用一種埋層工藝，穩(wěn)壓性能優(yōu)良，有的這種穩(wěn)壓二極管采用一種埋層工藝，穩(wěn)壓性能優(yōu)良，有的還加有溫度控制電路，使其溫度系數(shù)可小到幾個(gè)還加有溫度控制電路

14、，使其溫度系數(shù)可小到幾個(gè)1010-6-6/。 型號型號 穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓(V) 工作電流工作電流(mA) 電壓溫度系數(shù)電壓溫度系數(shù)(10 -6/ ) MC1403 2.51 1.2 10100 . LM136/236/336 2.5 10 30 5.0 10 30 . TL431 2.536 0.4100 50 . LM3999 6.955 10 5 . AD2710K/L 10.0001mV 10 2/1 . MAX676 4.0960.01 5 1 677 5.0000.01 5 1 678 10.0000.01 5 1 .典型的基準(zhǔn)源典型的基準(zhǔn)源第23頁/共59頁第二十四頁，共59頁。

15、穩(wěn)壓二極管的缺點(diǎn)是工作電流較小，穩(wěn)定穩(wěn)壓二極管的缺點(diǎn)是工作電流較小，穩(wěn)定(wndng)電壓值不能連續(xù)調(diào)節(jié)。線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的工作電流較大，輸出電壓一般可連續(xù)調(diào)節(jié)，穩(wěn)壓性能優(yōu)越。目前這種穩(wěn)壓電源已經(jīng)制成單片集成電路，廣泛應(yīng)用在各種電子儀器和電子電路之中。電壓值不能連續(xù)調(diào)節(jié)。線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的工作電流較大，輸出電壓一般可連續(xù)調(diào)節(jié)，穩(wěn)壓性能優(yōu)越。目前這種穩(wěn)壓電源已經(jīng)制成單片集成電路，廣泛應(yīng)用在各種電子儀器和電子電路之中。串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的工作串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路的工作(gngzu)(gngzu)原理原理 典型的串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路，由基準(zhǔn)電壓、比較放大、基準(zhǔn)電壓、比較放大、調(diào)整、取樣調(diào)整、取樣幾個(gè)

16、部分組成。第24頁/共59頁第二十五頁，共59頁。1 1輸入電壓變化，負(fù)載電流輸入電壓變化，負(fù)載電流(dinli)(dinli)保持不變保持不變 輸入電壓輸入電壓VIVI增加增加(zngji)(zngji)，必然會使輸出電壓，必然會使輸出電壓VOVO有所增加有所增加(zngji)(zngji)，輸出電壓經(jīng)過取樣電路取出一部分信號，輸出電壓經(jīng)過取樣電路取出一部分信號VfVf與基準(zhǔn)源電壓與基準(zhǔn)源電壓VREFVREF比較，獲得誤差信號比較，獲得誤差信號VV。誤差信號經(jīng)放大后，用。誤差信號經(jīng)放大后，用VO1VO1去控制調(diào)整管的管壓降去控制調(diào)整管的管壓降VCEVCE增加增加(zngji)(zngji)，

17、從而抵消輸入電壓增加，從而抵消輸入電壓增加(zngji)(zngji)的影響。的影響。 VIVOVfVO1VCEVO VIVOVfVO1VCEVO第25頁/共59頁第二十六頁，共59頁。2 2負(fù)載電流負(fù)載電流(dinli)(dinli)變化，輸入電壓保持不變化，輸入電壓保持不變變 負(fù)載電流負(fù)載電流(dinli)IL(dinli)IL增加，必然會使輸入電壓增加，必然會使輸入電壓VIVI有所減小，輸出電壓有所減小，輸出電壓VOVO必然有所下降，經(jīng)過取樣電路取出一部分信號必然有所下降，經(jīng)過取樣電路取出一部分信號VfVf與基準(zhǔn)源電壓與基準(zhǔn)源電壓VREFVREF比較，獲得的誤差信號使比較，獲得的誤差信號

18、使VO1VO1增加，從而使調(diào)整管的管壓降增加，從而使調(diào)整管的管壓降VCEVCE下降，從而抵消因下降，從而抵消因ILIL增加，使輸入電壓減小的影響。增加，使輸入電壓減小的影響。 ILVIVOVfVO1VCEVO ILVIVOVfVO1VCEVO3.3.輸出電壓調(diào)節(jié)輸出電壓調(diào)節(jié)(tioji)(tioji)范圍的計(jì)算范圍的計(jì)算可知可知VfVREF顯然，調(diào)節(jié)顯然，調(diào)節(jié)RW可以改變輸出電壓?？梢愿淖冚敵鲭妷骸５?6頁/共59頁第二十七頁，共59頁。第27頁/共59頁第二十八頁，共59頁。當(dāng)VI時(shí)：時(shí)：VOVfVB、ICVCEVO第28頁/共59頁第二十九頁，共59頁。第29頁/共59頁第三十頁，共59頁

19、。1 6 . 3 . 2 穩(wěn) 壓 電 路 的 保 護(hù)(boh)環(huán)節(jié) 串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的內(nèi)阻很小，如果輸出端短路，則輸出短路電流很大。同時(shí)輸入電壓將全部降落在調(diào)整管上，使調(diào)整管的功耗大大增加，調(diào)整管將因過損耗發(fā)熱而損壞，為此必須對穩(wěn)壓電源的短路進(jìn)行串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的內(nèi)阻很小，如果輸出端短路，則輸出短路電流很大。同時(shí)輸入電壓將全部降落在調(diào)整管上，使調(diào)整管的功耗大大增加，調(diào)整管將因過損耗發(fā)熱而損壞，為此必須對穩(wěn)壓電源的短路進(jìn)行(jnxng)保護(hù)。過載也會造成損壞。保護(hù)。過載也會造成損壞。 保護(hù)保護(hù)(boh)的方法的方法反饋保護(hù)型反饋保護(hù)型溫度保護(hù)溫度保護(hù)型型截流型截流型限流型限流型利用集成電路制造工藝，

20、利用集成電路制造工藝，在調(diào)整管旁制作在調(diào)整管旁制作PN結(jié)溫度傳感器。結(jié)溫度傳感器。當(dāng)溫度超標(biāo)時(shí)，啟動保護(hù)電路工作，當(dāng)溫度超標(biāo)時(shí)，啟動保護(hù)電路工作，工作原理與反饋保護(hù)型相同。工作原理與反饋保護(hù)型相同。第30頁/共59頁第三十一頁，共59頁。截 流截 流 ( j i ( j i li)li)型型限流型限流型 當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，通過當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，通過(tnggu)(tnggu)保保護(hù)電路使調(diào)整管截止，從而護(hù)電路使調(diào)整管截止，從而限制了短路電流，使之接近限制了短路電流，使之接近為零。截流特性見圖為零。截流特性見圖16.0516.05。 是當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，通過是當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，通過電路電路(dinl)(dinl

21、)中取樣電阻的反饋?zhàn)饔?，中取樣電阻的反饋?zhàn)饔?，輸出電流得以限制。限流特輸出電流得以限制。限流特性見圖性見圖16.0616.06。 圖圖16.05 16.05 截流型特性截流型特性 圖圖16.06 16.06 限流型特性限流型特性第31頁/共59頁第三十二頁，共59頁。 三端三端(sn dun)(sn dun)集成穩(wěn)壓器集成穩(wěn)壓器 將串聯(lián)穩(wěn)壓電源和保護(hù)電路集成在一起就是將串聯(lián)穩(wěn)壓電源和保護(hù)電路集成在一起就是(jish)(jish)集成穩(wěn)壓器。集成穩(wěn)壓器有：輸入端、輸出端和公共端，稱三端集成穩(wěn)壓器。集成穩(wěn)壓器。集成穩(wěn)壓器有：輸入端、輸出端和公共端，稱三端集成穩(wěn)壓器。 集成集成(j chn)穩(wěn)壓器符

22、號穩(wěn)壓器符號 要特別注意，不同型號，不同封裝的集成穩(wěn)壓器，它們?nèi)貏e注意，不同型號，不同封裝的集成穩(wěn)壓器，它們?nèi)齻€(gè)電極的位置是不同的，要查手冊確定。個(gè)電極的位置是不同的，要查手冊確定。外形圖外形圖第32頁/共59頁第三十三頁，共59頁。第33頁/共59頁第三十四頁，共59頁。 三端集成三端集成(j chn)(j chn)穩(wěn)壓器的分類穩(wěn)壓器的分類1.1.三端固定三端固定(gdng)(gdng)正輸出集成穩(wěn)壓器正輸出集成穩(wěn)壓器 國標(biāo)型號國標(biāo)型號:CW78-/CW78M-/CW78L-:CW78-/CW78M-/CW78L-2.2.三端固定三端固定(gdng)(gdng)負(fù)輸出集成穩(wěn)壓器負(fù)輸出集成

23、穩(wěn)壓器 國標(biāo)型號國標(biāo)型號:CW79-/CW79M-/CW79L-:CW79-/CW79M-/CW79L-3.3.三端可調(diào)正輸出集成穩(wěn)壓器三端可調(diào)正輸出集成穩(wěn)壓器 國標(biāo)型號國標(biāo)型號:CW117-/CW117M-/CW117L- :CW117-/CW117M-/CW117L- CW217-/CW217M-/CW217L- CW217-/CW217M-/CW217L- CW317-/CW317M-/CW317L- CW317-/CW317M-/CW317L-4.4.三端可調(diào)負(fù)輸出集成穩(wěn)壓器三端可調(diào)負(fù)輸出集成穩(wěn)壓器 國標(biāo)型號國標(biāo)型號:CW137-/CW137M-/CW137L-:CW137-/CW13

24、7M-/CW137L- CW237-/CW237M-CW237L- CW237-/CW237M-CW237L- CW337-/CW337M-/CW337L- CW337-/CW337M-/CW337L-5.5.三端低壓差集成穩(wěn)壓器三端低壓差集成穩(wěn)壓器6. 6. 大電流三端集成穩(wěn)壓器大電流三端集成穩(wěn)壓器 以上以上1-1-為軍品級；為軍品級；2-2-為工業(yè)品級；為工業(yè)品級；3-3-為民品級。為民品級。 軍品級為金屬外殼或陶瓷封裝，工作溫度范圍軍品級為金屬外殼或陶瓷封裝，工作溫度范圍-55-55150150； 工業(yè)品級為金屬外殼或陶瓷封裝，工作溫度范圍工業(yè)品級為金屬外殼或陶瓷封裝，工作溫度范圍-25

25、-25150150； 民品級多為塑料封裝，工作溫度范圍民品級多為塑料封裝，工作溫度范圍00125125。第34頁/共59頁第三十五頁，共59頁。應(yīng)用應(yīng)用(yngyng)(yngyng)電電路路三端固定輸出三端固定輸出(shch)(shch)集成穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用電路如圖所示。集成穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用電路如圖所示。 可調(diào)輸出三端集成穩(wěn)壓器的內(nèi)部，在輸出端和公共端之間是可調(diào)輸出三端集成穩(wěn)壓器的內(nèi)部，在輸出端和公共端之間是1.25 V1.25 V的參考源，因此輸出電壓可通過的參考源，因此輸出電壓可通過(tnggu)(tnggu)電位器調(diào)節(jié)。電位器調(diào)節(jié)。三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用

26、電路如圖所示。的典型應(yīng)用電路如圖所示。防自激震蕩防高頻噪聲第35頁/共59頁第三十六頁，共59頁。利用三端集成利用三端集成(j chn)(j chn)穩(wěn)壓器組成恒流穩(wěn)壓器組成恒流源源 穩(wěn)壓器做恒流源穩(wěn)壓器做恒流源 可調(diào)穩(wěn)壓器做恒流源電路可調(diào)穩(wěn)壓器做恒流源電路 小電流恒流源小電流恒流源 大電流恒流源大電流恒流源 三端三端(sn dun)(sn dun)集成穩(wěn)集成穩(wěn)壓器可壓器可 做恒流源使用。做恒流源使用。第36頁/共59頁第三十七頁，共59頁。16.4 開關(guān)(kigun)型穩(wěn)壓電源 為解決線性穩(wěn)壓電源功耗較大的缺點(diǎn)，研制了開關(guān)型穩(wěn)壓電源。開關(guān)型穩(wěn)壓電源效率可達(dá)為解決線性穩(wěn)壓電源功耗較大的缺點(diǎn)，研

27、制了開關(guān)型穩(wěn)壓電源。開關(guān)型穩(wěn)壓電源效率可達(dá)90%90%以上，造價(jià)低，體積小?，F(xiàn)在開關(guān)型穩(wěn)壓電源已經(jīng)比較成熟，廣泛應(yīng)用于各種電子電路以上，造價(jià)低，體積小。現(xiàn)在開關(guān)型穩(wěn)壓電源已經(jīng)比較成熟，廣泛應(yīng)用于各種電子電路(dinl)(dinl)之中。開關(guān)型穩(wěn)壓電源的缺點(diǎn)是紋波較大，用于小信號放大電路之中。開關(guān)型穩(wěn)壓電源的缺點(diǎn)是紋波較大，用于小信號放大電路(dinl)(dinl)時(shí)，還應(yīng)采用第二級穩(wěn)壓措施。時(shí)，還應(yīng)采用第二級穩(wěn)壓措施。16.4.1 開關(guān)(kigun)型穩(wěn)壓電路的工作原理16.4.2 集成開關(guān)型穩(wěn)壓器第37頁/共59頁第三十八頁，共59頁。16.4.1 開關(guān)(kigun)型穩(wěn)壓電路的工作原理 開

28、關(guān)型穩(wěn)壓電源的原理可用圖開關(guān)型穩(wěn)壓電源的原理可用圖16.1316.13的電路加以說明。它由調(diào)整管、濾波電路、比較器、三角波發(fā)生器、比較放大器和基準(zhǔn)源等部分的電路加以說明。它由調(diào)整管、濾波電路、比較器、三角波發(fā)生器、比較放大器和基準(zhǔn)源等部分(b fen)(b fen)構(gòu)成。構(gòu)成。 圖圖16.13 16.13 開關(guān)開關(guān)(kigun)(kigun)型穩(wěn)壓電源原理圖型穩(wěn)壓電源原理圖第38頁/共59頁第三十九頁，共59頁。 三角波發(fā)生器通過比較三角波發(fā)生器通過比較(bjio)(bjio)器產(chǎn)生一個(gè)方波器產(chǎn)生一個(gè)方波vBvB，去，去控制調(diào)整管的通斷。調(diào)整管導(dǎo)通時(shí)，向電感充電。當(dāng)調(diào)整管控制調(diào)整管的通斷。調(diào)整

29、管導(dǎo)通時(shí)，向電感充電。當(dāng)調(diào)整管截止時(shí)，必須給電感中的電流提供一個(gè)泄放通路。截止時(shí)，必須給電感中的電流提供一個(gè)泄放通路。續(xù)流二極管續(xù)流二極管D D即可起到這個(gè)作用，有利于保護(hù)調(diào)整管。即可起到這個(gè)作用，有利于保護(hù)調(diào)整管。 根據(jù)電路圖的接線，當(dāng)三角波的幅度小于比較放大器的輸出根據(jù)電路圖的接線，當(dāng)三角波的幅度小于比較放大器的輸出(shch)(shch)時(shí)，比較器輸出時(shí)，比較器輸出(shch)(shch)高電平，對應(yīng)調(diào)整管的導(dǎo)通時(shí)間為高電平，對應(yīng)調(diào)整管的導(dǎo)通時(shí)間為tonton；反之輸出；反之輸出(shch)(shch)為低電平，對應(yīng)調(diào)整管的截止時(shí)間為低電平，對應(yīng)調(diào)整管的截止時(shí)間tofftoff。 輸出波

30、形中電位輸出波形中電位(din wi)(din wi)水平高于高電水平高于高電平最小值的部分，對方波而言，相平最小值的部分，對方波而言，相當(dāng)方波存在的部分。當(dāng)方波存在的部分。 輸出波形中電位水平低于低輸出波形中電位水平低于低電平最大值的部分，對方波而言，電平最大值的部分，對方波而言，相當(dāng)方波不存在的部分。相當(dāng)方波不存在的部分。 為了穩(wěn)定輸出電壓，應(yīng)按電壓負(fù)反饋方式引入反饋，以為了穩(wěn)定輸出電壓，應(yīng)按電壓負(fù)反饋方式引入反饋，以確定基準(zhǔn)源和比較放大器的連線。設(shè)輸出電壓增加，確定基準(zhǔn)源和比較放大器的連線。設(shè)輸出電壓增加，F(xiàn)VO增加，比較放大器的輸出增加，比較放大器的輸出Vf減小，比較器方波輸出減小，比

31、較器方波輸出的的toff增加，調(diào)整管導(dǎo)通時(shí)間減小，輸出電壓下降。起到增加，調(diào)整管導(dǎo)通時(shí)間減小，輸出電壓下降。起到了穩(wěn)壓作用。了穩(wěn)壓作用。第39頁/共59頁第四十頁，共59頁。 各點(diǎn)波形見圖各點(diǎn)波形見圖16.1416.14。由于調(diào)整管發(fā)射極輸出。由于調(diào)整管發(fā)射極輸出(shch)(shch)為方波，有濾波電感的存在，使輸出為方波，有濾波電感的存在，使輸出(shch)(shch)電流電流iLiL為鋸齒波，趨于平滑。輸出為鋸齒波，趨于平滑。輸出(shch)(shch)則為帶紋波的直流電壓。則為帶紋波的直流電壓。 圖圖16.14 開關(guān)電源波形圖開關(guān)電源波形圖 分析見下頁分析見下頁第40頁/共59頁第四十

32、一頁，共59頁。 可以通過改變比較器輸出方波的寬度（占空比）可以通過改變比較器輸出方波的寬度（占空比）來控制輸出電壓來控制輸出電壓(diny)(diny)值。這種控制方式稱為脈沖寬度調(diào)制值。這種控制方式稱為脈沖寬度調(diào)制(PWM)(PWM)。q q稱為占空比稱為占空比 方波高電平的方波高電平的時(shí)間時(shí)間(shjin)(shjin)占占整個(gè)周期的百整個(gè)周期的百分比。分比。在輸入電壓在輸入電壓(diny)(diny)一定時(shí)，一定時(shí)， 輸出電壓輸出電壓(diny)(diny)與占空比成正比。與占空比成正比。 忽略電感的直流電阻，輸出電壓忽略電感的直流電阻，輸出電壓VO即為即為vE的平均分量。的平均分量。

33、于是有于是有第41頁/共59頁第四十二頁，共59頁。1調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，功耗大大降低，調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，功耗大大降低， 電源效率大為提高；電源效率大為提高；2調(diào)整管在開關(guān)狀態(tài)下工作，為得到直流輸出調(diào)整管在開關(guān)狀態(tài)下工作，為得到直流輸出， 必須在輸出端加濾波器；必須在輸出端加濾波器；3可通過脈沖寬度的控制方便地改變輸出電壓可通過脈沖寬度的控制方便地改變輸出電壓值；值；4在許多在許多(xdu)場合可以省去電源變壓器；場合可以省去電源變壓器；5由于開關(guān)頻率較高，濾波電容和濾波電感的由于開關(guān)頻率較高，濾波電容和濾波電感的體體 積可大大減小。積可大大減小。由以上由以上(yshng)分析可以得出如

34、分析可以得出如下結(jié)論：下結(jié)論：第42頁/共59頁第四十三頁，共59頁。16.4.2 集成(j chn)開關(guān)型穩(wěn)壓器典型典型(dinxng)的開關(guān)電源控制器和開關(guān)電源見下表的開關(guān)電源控制器和開關(guān)電源見下表 型號型號(xngho) (xngho) 電源范圍電源范圍/V /V 最大輸出電流最大輸出電流 /A /A 內(nèi)部參考源內(nèi)部參考源 /V /V 輸出級形式輸出級形式 TL494 7 TL494 740 0.2 5 40 0.2 5 推挽或單端推挽或單端 SG3524 8 SG3524 835 0.1 5 35 0.1 5 推挽推挽 SG3525 8 SG3525 835 0.5 5 35 0.5

35、5 推挽推挽 LM2575 3.5 LM2575 3.535 1 1.23 _ 35 1 1.23 _ 表中前三個(gè)是開關(guān)電源控制器，后一個(gè)是單片開關(guān)電源穩(wěn)壓器。表中前三個(gè)是開關(guān)電源控制器，后一個(gè)是單片開關(guān)電源穩(wěn)壓器。實(shí)際上就是一個(gè)脈沖寬度調(diào)制（實(shí)際上就是一個(gè)脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制器，控制器，經(jīng)常也用于其它脈寬調(diào)制場合。經(jīng)常也用于其它脈寬調(diào)制場合。 集成開關(guān)穩(wěn)壓器，集成開關(guān)穩(wěn)壓器，一般有兩大類型一般有兩大類型。一類是包括。一類是包括調(diào)整管在內(nèi)的調(diào)整管在內(nèi)的集成開關(guān)穩(wěn)壓器集成開關(guān)穩(wěn)壓器; ;另另一類稱為一類稱為開關(guān)電源控開關(guān)電源控制器制器，它不包括調(diào)整管。，它不包括調(diào)整管。(1)(1)開關(guān)穩(wěn)壓

36、電源概述開關(guān)穩(wěn)壓電源概述第43頁/共59頁第四十四頁，共59頁。 利用開關(guān)電源控制器可以方便地構(gòu)成開關(guān)電源。 SG3524是一個(gè)典型的性能優(yōu)良的開關(guān)電源控制器，其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)(jigu)框圖如圖16.15所示。 (2)開關(guān)(kigun)穩(wěn)壓電源控制器SG3524圖16.15 SG3524的內(nèi)部方框圖 它的內(nèi)部包括誤差放大器、限流保護(hù)環(huán)節(jié)、比較(bjio)器、振蕩器、觸發(fā)器、輸出邏輯控制電路和輸出三極管等環(huán)節(jié)。第44頁/共59頁第四十五頁，共59頁。 SG3524構(gòu)成(guchng)開關(guān)穩(wěn)壓電源的典型電路如圖16.16所示。圖16.16 開關(guān)(kigun)穩(wěn)壓電源應(yīng)用電路第45頁/共59頁第四十六

37、頁，共59頁。 3524從11和14腳輸出在時(shí)間(shjin)上互相錯(cuò)開的兩路控制信號，其開關(guān)頻率由6和7腳外接的RT和CT決定。1和2腳是內(nèi)部運(yùn)算放大器的輸入端，R1和R2構(gòu)成反饋回路。16腳是基準(zhǔn)源，由R3和R4給誤差運(yùn)算放大器提供一個(gè)與反饋信號比較的給定電壓。 V3和V4是或非門的輸出，只要或非門的輸入端有高電平，它的輸出即為低電平。 V3和V4的輸出由V2、CP、Q或Q決定。因Q和Q只能有一個(gè)是高電平，T2和T1不可能同時(shí)導(dǎo)通。 T1和T2只能按推挽方式工作，輪流交替導(dǎo)通。第46頁/共59頁第四十七頁，共59頁。 SG3524電路(dinl)控制過程的波形如圖16.17所示。 圖16.17 SG3524的波形圖 鋸齒波由振蕩器提供，V1是誤差放大器的輸出，它們一起加到比較器上。 V2是比較器的輸出。振蕩器輸出的時(shí)鐘驅(qū)動T 觸發(fā)器，CP、Q和V2 的或非是V3，決定T1的通斷。CP、Q和V2 的或非是V4，決定T2的通斷。由于Q和Q