直流穩(wěn)壓電源的()

直流穩(wěn)壓電源的課件()第1頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六12.1.1直流穩(wěn)壓電源的作用和組成框圖12.1直流穩(wěn)壓電源概述1、變壓器：將交流電源電壓變換為符合整流需要的電壓。2、整流電路：將交流電源電壓變換為單向脈動電壓。3、濾波器：減小整流電壓的脈動程度，以適合負載的需要。4、穩(wěn)壓環(huán)節(jié)：在交流電源電壓波動或負載變動時，使直流輸出電壓穩(wěn)定。整流濾波220V50Hz直流電壓圖12.1.1直流穩(wěn)壓電源框圖vacvpVAVVOIO穩(wěn)壓第2頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六12.1.2直流穩(wěn)壓電源的主要技術(shù)指標12.1直流穩(wěn)壓電源概述1．特性指標輸入電壓及其變化范圍；輸出電壓及調(diào)節(jié)范圍；額定輸出電流以及過流保護電流。第3頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六輸出電壓是輸入電壓、輸出電流和溫度（調(diào)節(jié)元件等的特性與溫度有關(guān)）等的函數(shù)，即：VI可以是電網(wǎng)電壓的有效值Vac或者是濾波輸出電壓VAV。定義：1）電壓調(diào)整率：2）輸出電阻：3）溫度系數(shù)：因此，電壓調(diào)整率、輸出電組和溫度系數(shù)越小，直流穩(wěn)壓電源的質(zhì)量越好。2．質(zhì)量指標12.1.2直流穩(wěn)壓電源的主要技術(shù)指標第4頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六在交流電壓有效值、輸出電流和溫度不變的情況下，紋波電壓是指直流穩(wěn)壓電源輸出電壓的交流分量，即紋波電壓vγ：vO是輸出電壓的瞬時值，VO是輸出電壓的直流分量（即輸出直流電壓）。則紋波電壓的有效值Vγ：紋波系數(shù)γ通常定義為紋波電壓有效值與直流分量的絕對值之比，即： 同樣，紋波系數(shù)越小，直流穩(wěn)壓電源的質(zhì)量越好。4）紋波系數(shù)VOγms是直流穩(wěn)壓電源輸出電壓的有效值.第5頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六12.2單相整流電路1．電路組成和工作原理12.2.1單相半波整流電路設(shè)變壓器副繞組的電壓為V2是副繞組的電壓有效值，f是電源頻率（50Hz），Von是二極管的導(dǎo)通電壓。在v2的負半周內(nèi)(v2<0)，二極管D截止。有：在v2的正半周內(nèi)(v2>0)，二極管D導(dǎo)通。有：第6頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六根據(jù)二極管的單向?qū)щ娦裕诙O管加正向電壓時導(dǎo)通，負載兩端有輸出電壓；而在加反向電壓時二極管截止，負載得不到輸出電壓。1．電路組成和工作原理（b）v2<0的等效電路（a）v2>0的等效電路第7頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六輸出直流電壓:輸出電壓有效值:紋波電壓有效值:紋波系數(shù):說明紋波電壓大于直流輸出電壓。

1．電路組成和工作原理第8頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六流過整流二極管的平均整流電流等于負載的直流電流，即:二極管承受的最大反向電壓:根據(jù)上述參數(shù)選擇整流二極管，即:式中，IF和VR是二極管的最大平均整流電流和最高反向工作電壓參數(shù)。

1．電路組成和工作原理整流二極管的選擇半波整流電路的輸出直流電壓小，紋波電壓大，特性差。此外，變壓器僅工作半周，流入變壓器和電網(wǎng)的電流是正弦半波，變壓器具有直流偏磁（鐵芯易磁飽和），對電網(wǎng)造成較大的諧波污染。第9頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六為了提高整流電路的性能，抑制變壓器的直流偏磁，減小對電網(wǎng)的不利影響，常采用橋式整流電路。a~TrRLu2uLu1~RLu2uLb~RLu2uL~RLuLu2橋式整流電路的四種畫法：12.2.2單相橋式整流電路第10頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六橋式整流電路的外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)整流橋機車整流柜青銅峽電解整流所第11頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六一體化硅橋SQLF2000第12頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六整流管模塊第13頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六第14頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六圓橋2W06排橋KBP306橋式整流電路的外觀和內(nèi)部結(jié)構(gòu)第15頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六在變壓器副邊電壓u2為正半周時，t0uLT當副邊電壓u2為負半周時，二極管D2、D4導(dǎo)通，而二極管D1、D3截止。t0u2D2、D4通D1、D3通D1、D3通D2、D4通uLa~u1TrRLbu2D1D2D3D4uLa~u1TrRLbu2D2D41.電路組成和工作原理12.2.2單相橋式整流電路二極管D1、D3導(dǎo)通，而二極管D2、D4截止。第16頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六2．輸出直流電壓和紋波電壓輸出電壓有效值：紋波電壓有效值：紋波系數(shù)：說明紋波電壓小于直流輸出電壓。

12.2.2單相橋式整流電路輸出直流電壓：第17頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六流過整流二極管的平均整流電流等于負載直流電流的一半，即：二極管承受的最大反向電壓：橋式整流電路的特點：輸出直流電壓較大，紋波電壓較小，特性較好。此外，變壓器連續(xù)工作，流入變壓器和電網(wǎng)的電流是正弦波，變壓器沒有直流偏磁，對電網(wǎng)造成的諧波污染較小。3．整流二極管的選擇12.2.2單相橋式整流電路通常用整流橋替代分立元件，其體積減小，成本降低，可靠性高。~RLu2uL第18頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六u2uLIou2uLIou2uLu2Io整流電壓平均值t0uLt0uLt0uL電路整流電壓波形二極管平均電流二極管反向峰值電壓常見的幾種整流電路整流類型半波全波橋式第19頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六倍壓整流：利用二極管的單向?qū)щ娦詾殡娙萏峁﹩螛O性電壓，將電容存儲的電壓（電荷存儲效應(yīng)）累加，形成等于若干倍交流電壓峰值的直流輸出電壓。12.2.3倍壓整流(a)2倍壓整流電路(b)6倍壓整流電路對2倍壓整流電路，有：

C1的耐壓大于

，C2的耐壓應(yīng)大于。倍壓整流電路一般用于高電壓、小電流（幾毫安以下）的直流電源中。

v2正半周時，C1充電到v2負半周時，+_第20頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六－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)與負載串聯(lián)。對整流電路的濾波，一方面要盡量降低輸出電壓中的脈動成份，另一方面又要盡量保留其中的直流成分，使輸出電壓接近于理想的直流電壓。－電容器兩端的電壓不能突變（躍變）和流過電感器的電流不能突變的特性，用電容器與負載電阻并聯(lián)或電感器與負載電阻串聯(lián)構(gòu)成各種濾波電路。濾波器的基本組成元件是電容或電感。濾波原理2：頻率響應(yīng)濾波原理1：暫態(tài)效應(yīng)濾波：濾去無用信息，留下有用信息的電路。12.3電源濾波電路第21頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六幾種濾波電路（a）電容濾波電路（b）電感電容濾波電路（г型）（c）型濾波電路12.3電源濾波電路第22頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六設(shè)t1時刻接通電源t1整流電路為電容充電充電結(jié)束橋式整流輸出波形有電容濾波、空載時v2tvot12.3.1電容濾波電路橋式整流電容濾波電路1.工作原理：第23頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六負載狀態(tài)下：在整流電路電壓小于電容電壓時，二極管截止，電容通過RL放電，v0逐漸下降。v2tvot12.3.1電容濾波電路橋式整流電容濾波電路1.工作原理：第24頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六只有整流電路輸出電壓大于v0的時間區(qū)間，才有充電電流。因此整流電路的輸出電流是脈沖波。整流電路的輸出電流RLC較大時v2tvot12.3.1電容濾波電路橋式整流電容濾波電路1.工作原理：第25頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六12.3.1電容濾波電路第26頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六12.3.1電容濾波電路在t=0時合上開關(guān)S，接入負載RL。電容初始電壓二極管截止，電容器C經(jīng)RL放電，放電時間常數(shù):電容電壓:

（交流電源周期）顯然，

負載電壓的脈動程度與時間常數(shù)有關(guān)。

電容器C周而復(fù)始地進行充放電，負載上輸出一個近似鋸齒波的電壓vO，負載電壓脈動程度大為減小，實現(xiàn)了輸出電壓的平滑。第27頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六特點：A.二極管的導(dǎo)電角<，流過二極管的瞬時電流很大。B.負載直流平均電壓VL升高d=

RLC越大，VL越高C.直流電壓VL隨負載電流增加而減少當RLC

（35）時，VL=(1.11.2)V2可見：采用電容濾波器之后，輸出電壓的脈動程度有所改善，但帶負載能力較差。12.3.1電容濾波電路第28頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六2．輸出直流電壓和紋波電壓輸出平均電壓:輸出電壓有效值:輸出紋波電壓:紋波系數(shù):在實際應(yīng)用中，通常選擇得實際估算公式:第29頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六輸出平均電壓與輸出平均電流的關(guān)系稱為電容濾波電路的負載特性。3．電容濾波的負載特性分析知，輸出直流電壓在0.9V2和之間。可見，電容濾波帶負載能力較差。當輸出直流電流?。ㄘ撦d電阻大）時，輸出電壓大；當輸出直流電流大（負載電阻?。r，輸出電壓小。第30頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六二極管承受的最大反向電壓仍為變壓器付邊交流電壓的峰值，即：電容對直流分量相當于開路，所以，流過整流二極管的平均整流電流仍然等于負載直流電流的一半，即：二極管的導(dǎo)通角遠小于1800，并且必須維持一定的負載平均電流，故二極管的導(dǎo)通電流大。因此，計算二極管的最大平均整流電流和最高反向工作電壓參數(shù)的公式修正為：IDFmax和VDRmax是二極管工作時的最大平均電流和最高反向電壓，可根據(jù)變壓器的最大付邊電壓電壓有效值和負載電阻確定。4．二極管的選擇第31頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六例有一單相橋式電容濾波電路，電源頻率f=50HZ，負載電阻為200，要求Vo=24V，試選擇整流二極管及濾波電容。查二極管參數(shù)，為了使用安全此項參數(shù)選擇應(yīng)比計算值大一倍左右。選用2CP11(Iom=100mA，VRM=50V)。解：（1）選擇整流二極管變壓器副邊電壓有效值故選用2CP21A(IF=300mA，

VRM=50V)。第32頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六(2)選擇濾波電容故電容可選用250uF、耐壓50V的電解電容器第33頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六實際電源舉例-24VN2C1N3N13A2000F50VFU2C21A.047FFU12CZ124直流交流24V~220V變壓器副繞組N3的電壓約為20V，電源輸出電壓為-24V，電流為1.8A。C2：抑制高頻干擾；副繞組N2的電壓為5.5V，供照明指示燈用。直流24V電池的極性可任意接入。第34頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六12.4線性穩(wěn)壓電路12.4.1線性并聯(lián)穩(wěn)壓電路12.4.2線性串聯(lián)穩(wěn)壓電路12.4.3電壓基準電路第35頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六穩(wěn)壓電路將變化的直流電壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓，滿足高性能電子電路對直流電源的要求。因此，穩(wěn)壓電路是決定直流穩(wěn)壓電源質(zhì)量的關(guān)鍵電路。分類：按穩(wěn)壓電路中調(diào)節(jié)元件與負載的連接方式分，有并聯(lián)穩(wěn)壓電路和串聯(lián)穩(wěn)壓電路。按穩(wěn)壓電路中調(diào)節(jié)元件的工作狀態(tài)分，有線性穩(wěn)壓電路和開關(guān)穩(wěn)壓穩(wěn)壓電路。在線性穩(wěn)壓電路中，調(diào)節(jié)元件工作在線性狀態(tài)；而在開關(guān)穩(wěn)壓電路中，調(diào)節(jié)元件工作在開關(guān)狀態(tài)（飽和或截止）。 12.4線性穩(wěn)壓電路第36頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六1．電路組成和工作原理12.4.1線性并聯(lián)穩(wěn)壓電路當任何因素，例如VI增加，引起輸出電壓VO增加時，將發(fā)生下述自動調(diào)節(jié)過程：VO↓VO=VI-VR即任何因素引起的輸出電壓的增加量，被電路的自動調(diào)節(jié)引起的減少量抵消，維持輸出電壓基本恒定。調(diào)節(jié)元件穩(wěn)壓管是通過自身的特性調(diào)節(jié)電流實現(xiàn)穩(wěn)壓的。第37頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六2．主要技術(shù)指標1）特性指標另外，輸入電壓的最小值必須保證穩(wěn)壓管擊穿穩(wěn)壓，故輸入電壓范圍是：輸出電壓不能調(diào)節(jié)，等于穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓，即：所以，最大輸出電流是：由此可以計算整流濾波電路的參數(shù)。又輸出端開路是直流穩(wěn)壓電源經(jīng)常出現(xiàn)的工況，此時，穩(wěn)壓管的電流達到最大值，故輸入電壓的最大值是：

穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的自動調(diào)節(jié)能力主要取決于穩(wěn)壓管的電流調(diào)節(jié)范圍[IZmin，IZmax]，IZmin是穩(wěn)定電流，IZmax是穩(wěn)壓管允許的最大電流，等于額定功耗PZ除以穩(wěn)定電壓VZ。限流電阻R的取值，必須保證穩(wěn)壓管工作在電流調(diào)節(jié)范圍內(nèi)。第38頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六rZ穩(wěn)壓電路的質(zhì)量指標是衡量輸出電壓變化量大小的指標?？梢愿鶕?jù)交流等效電路計算。如圖12.4.2，rZ是穩(wěn)壓管的動態(tài)電阻，通常遠小于限流電阻R。輸出電阻：溫度系數(shù)：設(shè)濾波電路的紋波系數(shù)為γI，則穩(wěn)壓電路輸出電壓的最大紋波系數(shù)（負載開路）的計算如下：式中，VIγ和VI分別是濾波電路輸出的紋波電壓和直流分量（直流輸出電壓）?？梢?，限流電阻R越大、穩(wěn)壓管的動態(tài)電阻rZ及溫度系數(shù)ST越小，穩(wěn)壓電路的質(zhì)量越好。2）質(zhì)量指標電壓調(diào)整率：αZ是穩(wěn)壓管的溫度系數(shù)。第39頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的轉(zhuǎn)換效率為：輸出電流越大，轉(zhuǎn)換效率越高。當輸出最大電流時，功率轉(zhuǎn)換效率最大。因為3)功率轉(zhuǎn)換效率穩(wěn)壓電路的輸出功率與輸入功率之比即是轉(zhuǎn)換效率。最大轉(zhuǎn)換效率為：rZ第40頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六例題：電路如圖所示。設(shè)整流濾波電路的最大輸出直流電壓為12V，紋波系數(shù)為0.1；穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓是6V，穩(wěn)定電流是5mA，額定功率是250mW，動態(tài)電阻是15Ω，溫度系數(shù)是5mV/0C。試選擇限流電阻，求直流輸出電壓、最大輸出電流和電路的各項質(zhì)量指標。解：穩(wěn)壓管的最大穩(wěn)定電流為得：最大輸出電流：電壓調(diào)整率：如果電網(wǎng)電壓有效值變化±10%，則整流濾波輸出電壓亦變化±10%，引起的輸出直流電壓變化量如下：輸出電阻：可選擇R=150Ω。第41頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六續(xù)解：輸出電流變化引起的直流電壓變化量為:溫度系數(shù)為如果環(huán)境溫度變化500C，則最大輸出電壓變化為:直流輸出電壓總變化量為:紋波系數(shù)為:

綜上所述，穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路輸出電壓固定，不能調(diào)節(jié)；受穩(wěn)壓管額定功率的限制，輸出電流小，輸出功率小；質(zhì)量不夠高。但電路簡單，可作為小功率電子電路的電源。第42頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六1．電路組成和工作原理12.4.2線性串聯(lián)穩(wěn)壓電路調(diào)整管T工作在放大區(qū)，并且與負載RL串聯(lián)，故稱為線性串聯(lián)穩(wěn)壓電路。第43頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六1．電路組成和工作原理12.4.2線性串聯(lián)穩(wěn)壓電路輸入電壓VI增加引起輸出電壓VO增加，電路將發(fā)生下述自動調(diào)整過程（負反饋過程）:VO↓VI增加引起輸出直流電壓VO的增加量，被電路的自動調(diào)節(jié)引起的減少量抵消，維持輸出電壓VO基本恒定。

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取樣第44頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六12.4.2線性串聯(lián)穩(wěn)壓電路取樣電路對運放引入深度負反饋，所以:輸出電壓與基準電壓成正比，與取樣電阻的分壓系數(shù)成反比。調(diào)整電位器RP，可調(diào)整輸出直流電壓。當RP2=0時，輸出直流電壓最大；當RP2=RP時，輸出直流電壓最小。2．輸出直流電壓和調(diào)節(jié)范圍即輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍是:第45頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六3．最大輸出電流式中，ICM是調(diào)整管的最大集電極允許電流。

12.4.2線性串聯(lián)穩(wěn)壓電路調(diào)整管的集射電壓為:一方面，調(diào)整管T的集射電壓最大值必須小于反向擊穿電壓，即式中，V(BR)CEO是調(diào)整管集電極與發(fā)射極之間的反向擊穿電壓。

4．輸入電壓范圍第46頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六另一方面，調(diào)整管T的集射電壓最小值必須大于飽和壓降（放大狀態(tài)），即:任何情況下輸出電流都應(yīng)該小于調(diào)整管的最大集電極允許電流。為此，必須增加過流保護電路。12.4.2線性串聯(lián)穩(wěn)壓電路式中，VCES是整管集電極與發(fā)射極之間的飽和電壓。求出ICM和V(BR)CEO,在考慮一定的安全系數(shù)(如乘1.5倍)后，可以選擇調(diào)整管。5．過流保護電路第47頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六圖(a)串聯(lián)穩(wěn)壓電源的限流保護圖(b)串聯(lián)穩(wěn)壓電源的截流保護12.4.2線性串聯(lián)穩(wěn)壓電路5．過流保護電路圖a是具有限流保護的串聯(lián)穩(wěn)壓電路，晶體管T2和電阻R0組成限流保護電路。圖b是具有截流保護的串聯(lián)穩(wěn)壓電路，晶體管T2和電阻R0、R3、R4組成截流保護電路。第48頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六基準電壓源是提供準確電壓的電路，要求其輸出直流電壓非常穩(wěn)定，但輸出電流卻很小。獲得準確基準電壓的主要途徑是采用溫度補償穩(wěn)壓二極管基準電壓和能隙基準電壓。12.4.3電壓基準電路在深度負反饋的情況下，基準電壓的性能對輸出電壓影響最大。因為基準電壓不在串聯(lián)穩(wěn)壓電路的反饋環(huán)內(nèi)，反饋對基準電壓沒有任何影響，所以，必須采用高性能的基準電壓源。溫度補償穩(wěn)壓二極管VOVIIO1．溫度補償穩(wěn)壓二極管基準源在穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路中，如果輸出電流很小，則同時采取以下2條措施可獲得穩(wěn)定的基準電壓：1）輸入電壓VI基本不變，或穩(wěn)壓管通過恒定的電流；2）對穩(wěn)壓管進行溫度補償。第49頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六由溫度補償穩(wěn)壓二極管DZ反向擊穿穩(wěn)壓，提供穩(wěn)定的6.3V基準電壓。通過外接電位器RW可微調(diào)輸出電壓，使輸出電壓等于10V。電路中還包含2個精密分壓電阻RA和RB，可分壓輸出5V基準電壓。RWR1DZ12.4.3電壓基準電路1．溫度補償穩(wěn)壓二極管基準源REF101是基于溫度補償穩(wěn)壓二極管的單片集成電壓基準器件，提供10V的精密基準電壓。在0~700C范圍內(nèi)，REF101輸出基準電壓的最大變化僅為0.7mV。5端的輸出基準電壓為：第50頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六溫度補償穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓通常大于5V。如果需要較低的基準電壓，則需采用能隙基準電壓源。VG0是半導(dǎo)體材料在絕對零度時的能帶間隙電壓，α是PN結(jié)的電壓溫度系數(shù)。硅材料的能帶間隙電壓VG0=1.205V，α≈-2.1mV/K。_+R1T1VREF_R3+R2T2T3VIII3I2I1+_VK能隙基準電壓源VREF1.205VI2.能隙基準電壓源圖中，晶體管的發(fā)射結(jié)電壓為：得：可見，輸出基準電壓等于硅材料的能隙電壓，故稱為能隙基準電壓源。

由第51頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六串聯(lián)穩(wěn)壓電路適合單片集成電路制造，相應(yīng)的集成電路產(chǎn)品稱為單片集成線性穩(wěn)壓器，簡稱集成穩(wěn)壓器。12.5集成線性穩(wěn)壓器只有3個引出端的集成穩(wěn)壓器稱為三端穩(wěn)壓器，3個引出端分別是輸入電壓端、輸出電壓端和公共端或調(diào)整端。輸出電壓固定的是三端固定穩(wěn)壓器，輸出電壓可調(diào)的是三端可調(diào)穩(wěn)壓器。圖12.5.1三端穩(wěn)壓器封裝和框圖第52頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六三端集成穩(wěn)壓器的分類12.5集成線性穩(wěn)壓器1.三端固定正輸出集成穩(wěn)壓器國標型號:CW78--/CW78M--/CW78L--2.三端固定負輸出集成穩(wěn)壓器國標型號:CW79--/CW79M--/CW79L--3.三端可調(diào)正輸出集成穩(wěn)壓器國標型號:CW117--/CW117M--/CW117L-CW217--/CW217M--/CW217L–CW317--/CW317M--/CW317L--4.三端可調(diào)負輸出集成穩(wěn)壓器國標型號:CW137--/CW137M--/CW137L-CW237--/CW237M--CW237L--CW337--/CW337M--/CW337L--5.三端低壓差集成穩(wěn)壓器6.大電流三端集成穩(wěn)壓器第53頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六型號中××代表輸出電壓的絕對值，一般為：5V、6V、9V、12V、15V、18V和24VW78××W79××Io1.5AW78M××W79M××Io0.5AW78L××W79L××Io0.1AW78H××W79H××Io5A12.5集成線性穩(wěn)壓器三端集成穩(wěn)壓器的參數(shù)第54頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六1.輸出電壓固定的三端集成穩(wěn)壓器（正電壓78、負電壓79

）12.5集成線性穩(wěn)壓器電路由基準電壓電路、取樣電路、比較放大電路、調(diào)整電路、保護電路和啟動電路組成。型號：W7800第55頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六1.工作原理由D1、D2、R1、R2、R3、T3、DZ2、T4和R4組成。T4輸出恒定電流使穩(wěn)壓管工作在恒流穩(wěn)壓狀態(tài)，輸出較穩(wěn)定的電壓VZ2，基本不受輸入電壓VI變化的影響。VZ2具有正溫度系數(shù)，而VBE具有負溫度系數(shù)。

基準電壓：由R12和R13組成，反饋電壓為1)基準電壓電路2)取樣電路第56頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六由T4~T11等元件組成。T6~T8組成恒流源差分放大電路，T4和T5是其恒流源負載，T10將雙端輸出電壓轉(zhuǎn)換調(diào)整管驅(qū)動電流。T10和T11組成復(fù)合調(diào)整管。為保證調(diào)整管工作在放大狀態(tài)，要求VI-VO大于3V左右。3)比較放大和調(diào)整電路1.工作原理取樣、比較和調(diào)整電路形成負反饋，所以，輸出電壓為:第57頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六為保證W78M15正常工作，要求VI-VO大于3V左右，即:穩(wěn)壓器的靜態(tài)電流IQ（≈10mA），則整流濾波電路的等效負載電阻近似為 濾波電容:2.應(yīng)用電路1）15V/0.5A直流穩(wěn)壓電源主要電路參數(shù)的設(shè)計計算如下：第58頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六變壓器付邊電壓有效值:整流橋二極管的平均電流:2.應(yīng)用電路1）15V/0.5A直流穩(wěn)壓電源由此，選擇變壓器付邊電壓有效值為20V，整流橋為RS101（平均整流電流1A、反向工作電壓50V），1500μF的電解電容。通常用1μF左右的其它介質(zhì)電容（如云母電容）與電解電容并聯(lián)，以消除電解電容的寄生電感對電路的不利影響。C3抑制穩(wěn)壓器輸出端的殘余紋波，經(jīng)驗值為0.1μF。V2=20V1500μF1μF0.1μFIQ第59頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六整流濾波電路在2個電容上建立起絕對值相等極性相反的電壓，即VI2=-VI1；穩(wěn)壓器W78M15輸出+15V電壓和0.5A電流；而穩(wěn)壓器W79M15輸出-15V電壓和-0.5A電流。2）±15V/0.5A直流穩(wěn)壓電源IO1IO2V2=40V第60頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六能隙基準電壓VREF=1.25V輸出電壓1.工作原理12.5.2三端可調(diào)穩(wěn)壓器除取樣電路置于集成電路外部以外，三端可調(diào)穩(wěn)壓器的內(nèi)部電路同樣由基準電壓電路、比較放大電路、調(diào)整電路、保護電路和啟動電路組成（圖中未繪出保護電路和啟動電路）?；鶞孰妷弘娐凡捎媚芟痘鶞孰妷涸?，恒流源是能隙基準電壓源的電流激勵。式中，Iadj是調(diào)整端的輸出電流（通過能隙電壓源的電流），等于50μA；VREF是能隙基準電壓，等于1.25V。第61頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六輸出正電壓的三端可調(diào)穩(wěn)壓器是W117，輸出負電壓的三端可調(diào)穩(wěn)壓器是W137。當|VI-VO|<15V時，輸出電流可達1.5A。V2=20V3000μF1μF0.1μFRS2013.5kΩ40kΩ輸出電壓調(diào)節(jié)范圍：2．應(yīng)用電路1）15V/1.0A可調(diào)直流穩(wěn)壓電源 由W117組成的15V/1.0A可調(diào)直流穩(wěn)壓電源如圖。第62頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六2．應(yīng)用電路整流濾波電路在2個電容上建立起絕對值相等極性相反的電壓，即VI2=-VI1；穩(wěn)壓器W117輸出+15V可調(diào)電壓，而穩(wěn)壓器W137輸出-15V可調(diào)電壓。IO1IO2V2=40V2）±15V可調(diào)直流穩(wěn)壓電源第63頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六12.6開關(guān)穩(wěn)壓電路線性穩(wěn)壓電路和開關(guān)穩(wěn)壓電路的比較：線性穩(wěn)壓電路開關(guān)穩(wěn)壓電路輸出噪聲小大響應(yīng)速度快慢效率較低較高變壓器工頻（50Hz）變壓器，體積較大高頻脈沖變壓器，體積很小射頻干擾不產(chǎn)生較強第64頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六12.6開關(guān)穩(wěn)壓電路12.6.2并聯(lián)開關(guān)穩(wěn)壓電路12.6.1開關(guān)串聯(lián)穩(wěn)壓電路12.6.3開關(guān)集成穩(wěn)壓器第65頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六輸入直流電壓VI通常是整流濾波電路的輸出電壓；調(diào)整管T（可以是場效應(yīng)管）與負載RL串聯(lián)，基極脈沖電壓vB驅(qū)動調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)；電感電容組成低通濾波器，開關(guān)二極管D用于保證電感電流連續(xù)，故亦稱為續(xù)流二極管。1．主電路的工作原理12.6.1開關(guān)串聯(lián)穩(wěn)壓電路+vOTCDRL-+-VIiLvBkce+-vO1La當基極電壓vB為高電平時，晶體管T飽和導(dǎo)通，二極管D截止。輸入電壓VI使電感和負載電流增加，電容充電。當基極電壓vB為低電平時，晶體管T截止，電感產(chǎn)生的反電勢使二極管D導(dǎo)通，電感電流形成回路。電感釋放磁場能量，電流逐漸減小。第66頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六OOtttvBvO1VI-VDO圖(b)開關(guān)串聯(lián)穩(wěn)壓電路的工作波形TonTiLOtVOvODLCRＬ+-+-vOVIiLakce+-vO1(a)T飽和導(dǎo)通DLCRL+-+-vOVIiLakce+-vO1圖(a)工作等效電路(b)T截止電路的工作波形如圖：1．主電路的工作原理12.6.1開關(guān)串聯(lián)穩(wěn)壓電路第67頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六輸出電壓的調(diào)節(jié)方式稱為開關(guān)穩(wěn)壓電路的控制方式。輸出電壓的調(diào)節(jié)有3種控制方式：1）開關(guān)周期T不變，調(diào)節(jié)開關(guān)導(dǎo)通時間Ton，這種方式稱為脈沖寬度調(diào)制（PulseWideModulation，PWM）；2）開關(guān)導(dǎo)通時間Ton不變，調(diào)節(jié)開關(guān)周期T，這種方式稱為脈沖頻率調(diào)制（PulseFrenquencyModulation，PFM）；3）既調(diào)節(jié)開關(guān)周期T，又調(diào)節(jié)開關(guān)導(dǎo)通時間Ton，這種方式稱為混合調(diào)制。2．控制方式12.6.1開關(guān)串聯(lián)穩(wěn)壓電路第68頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六+TDLCRＬ+-+-vOVIiLakce+-vO1圖12.6.5開關(guān)串聯(lián)穩(wěn)壓電路基準電壓三角波發(fā)生器+A2A1VPVREFVFvSvBPWM電路R１R２OOtttvBvSvOOVPvtvO1VI-VDO(b)T截止圖12.6.4開關(guān)串聯(lián)穩(wěn)壓電路TonT（a）(b)(c)(d)VO3．PWM開關(guān)串聯(lián)穩(wěn)壓電路12.6.1開關(guān)串聯(lián)穩(wěn)壓電路控制電路的作用是采用適當?shù)恼{(diào)制方式，產(chǎn)生調(diào)整管的開關(guān)驅(qū)動信號，維持輸出直流電壓穩(wěn)定。為此，開關(guān)穩(wěn)壓電路形成負反饋系統(tǒng)。第69頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六3．PWM開關(guān)串聯(lián)穩(wěn)壓電路VO↓維持輸出直流恒定。當任何因素引起輸出直流電壓變化時，負反饋將自動調(diào)整導(dǎo)通時間Ton，維持輸出直流電壓恒定。例如，負載電流減小引起輸出電壓增大，將啟動下述自動調(diào)節(jié)過程：12.6.1開關(guān)串聯(lián)穩(wěn)壓電路PWM控制電路由取樣電路、基準電壓電路、比較放大電路（A1）、三角波發(fā)生電路和電壓比較器（A2）組成。第70頁，共77頁，2023年，2月20日，星期六主電路由電感、并聯(lián)調(diào)整管、續(xù)流二極管、電容和負載組成。12.6.2并聯(lián)開關(guān)穩(wěn)壓電路1．PWM并聯(lián)開關(guān)穩(wěn)壓電路TDLCRＬ+-+-vOVIiLakcevBPWM電路+-vL當基極電壓vB為低電平時，晶體管T截止，電感電流減??；電感產(chǎn)生的反電勢和輸入電壓VI使二極管D導(dǎo)通，向電容和負載提供電流，電感釋放磁場能量。

當基極電壓vB為高電平時，晶體管T飽和導(dǎo)通，二極管D截止，電容向負載放電。輸入電壓V