通用集成穩(wěn)壓電源課程課件

數(shù)字化測量技術(shù)第六章通用集成穩(wěn)壓電源

穩(wěn)壓電源是各種電子設(shè)備的動力之源。

穩(wěn)壓器是穩(wěn)壓電源的核心部分，它屬于非隔離式DC/DC變換器，利用穩(wěn)壓器可將一種直流電壓轉(zhuǎn)換成另一種或幾種直流電壓。若給穩(wěn)壓器配上變壓器、整流濾波器等電路，即可構(gòu)成與電網(wǎng)隔離的穩(wěn)壓電源。第六章通用集成穩(wěn)壓電源第一節(jié)集成穩(wěn)壓電源的分類

第二節(jié)三端固定式線性穩(wěn)壓器的原理與應(yīng)用第三節(jié)三端可調(diào)式線性穩(wěn)壓器的原理與應(yīng)用第四節(jié)低壓差線性穩(wěn)壓器的基本原理第五節(jié)低壓差線性穩(wěn)壓器的應(yīng)用技巧及設(shè)計要點第六節(jié)由脈寬調(diào)制器構(gòu)成的開關(guān)電源第七節(jié)單片開關(guān)式穩(wěn)壓器的原理與應(yīng)用第八節(jié)散熱器的設(shè)計第九節(jié)穩(wěn)壓電源測量技術(shù)第一節(jié)集成穩(wěn)壓電源的分類集成穩(wěn)壓器線性電源開關(guān)電源標準線性穩(wěn)壓器固定式可調(diào)式三端固定式多端固定式三端可調(diào)式多端可調(diào)式PNP型低壓差線性穩(wěn)壓器準低壓差線性穩(wěn)壓器超低壓差線性穩(wěn)壓器低壓差線性穩(wěn)壓器脈寬調(diào)制器脈頻調(diào)制器開關(guān)穩(wěn)壓器單片開關(guān)電源效率為45%左右效率80%～95%效率70%～90%第一節(jié)集成穩(wěn)壓電源的分類集成穩(wěn)壓器線性電源開關(guān)電源標準線性穩(wěn)壓器固定式可調(diào)式三端固定式多端固定式三端可調(diào)式多端可調(diào)式PNP型低壓差線性穩(wěn)壓器準低壓差線性穩(wěn)壓器超低壓差線性穩(wěn)壓器低壓差線性穩(wěn)壓器脈寬調(diào)制器脈頻調(diào)制器開關(guān)穩(wěn)壓器單片開關(guān)電源效率為45%左右效率80%～95%效率70%～90%美國仙童公司（現(xiàn)更名為飛兆公司）于20世紀70年代初首先推出μA7800系列和μA7900系列三端固定式集成穩(wěn)壓器。它能以最簡方式（類似于三極管）接入電路，并具有較完善的過電流、過電壓、過熱保護功能。目前，7800系列和7900系列已成為世界通用系列，是用途最廣、銷量最大的集成穩(wěn)壓器。其優(yōu)點是使用方便，不需作任何調(diào)整，外圍電路簡單，工作安全可靠，適合制作通用型、標稱輸出的穩(wěn)壓電源。其缺點是輸出電壓不能調(diào)整，不能直接輸出非標稱值電壓，電壓穩(wěn)定度還不夠高。第一節(jié)集成穩(wěn)壓電源的分類集成穩(wěn)壓器線性電源開關(guān)電源標準線性穩(wěn)壓器固定式可調(diào)式三端固定式多端固定式三端可調(diào)式多端可調(diào)式PNP型低壓差線性穩(wěn)壓器準低壓差線性穩(wěn)壓器超低壓差線性穩(wěn)壓器低壓差線性穩(wěn)壓器脈寬調(diào)制器脈頻調(diào)制器開關(guān)穩(wěn)壓器單片開關(guān)電源效率為45%左右效率80%～95%效率70%～90%可調(diào)式是20世紀70年代末至80年代初發(fā)展起來的、由美國國家半導(dǎo)體公司（NSC）首創(chuàng)的第二代三端集成穩(wěn)壓器。它既保留了三端固定式穩(wěn)壓器結(jié)構(gòu)簡單之優(yōu)點，又克服了電壓不可調(diào)整的缺點，并且在電壓穩(wěn)定度上比前者提高了一個數(shù)量級。適合制作實驗室電源及多種供電方式的直流穩(wěn)壓電源。它也可以設(shè)計成固定式來代替三端固定式穩(wěn)壓器，進一步改善穩(wěn)壓性能。第一節(jié)集成穩(wěn)壓電源的分類集成穩(wěn)壓器線性電源開關(guān)電源標準線性穩(wěn)壓器固定式可調(diào)式三端固定式多端固定式三端可調(diào)式多端可調(diào)式PNP型低壓差線性穩(wěn)壓器準低壓差線性穩(wěn)壓器超低壓差線性穩(wěn)壓器低壓差線性穩(wěn)壓器脈寬調(diào)制器脈頻調(diào)制器開關(guān)穩(wěn)壓器單片開關(guān)電源效率為45%左右效率80%～95%效率70%～90%低壓差集成穩(wěn)壓器（LDO）屬于高效率線性集成穩(wěn)壓器，其輸入-輸出壓差約為500mV，電源效率明顯高于NPN型線性穩(wěn)壓器。超低壓差線性穩(wěn)壓器（VLDO）是21世紀初在LDO的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型線性集成穩(wěn)壓器。它采用通態(tài)電阻非常低的場效應(yīng)管來代替PNP型功率管作為調(diào)整管，其輸入-輸出壓差可低至45～150mV。第一節(jié)集成穩(wěn)壓電源的分類集成穩(wěn)壓器線性電源開關(guān)電源標準線性穩(wěn)壓器固定式可調(diào)式三端固定式多端固定式三端可調(diào)式多端可調(diào)式PNP型低壓差線性穩(wěn)壓器準低壓差線性穩(wěn)壓器超低壓差線性穩(wěn)壓器低壓差線性穩(wěn)壓器脈寬調(diào)制器脈頻調(diào)制器開關(guān)穩(wěn)壓器單片開關(guān)電源效率為45%左右效率80%～95%效率70%～90%開關(guān)電源亦稱低損耗電源，由于內(nèi)部器件工作在高頻開關(guān)狀態(tài)，所以本身消耗的能量很低。單片開關(guān)電源屬于AC/DC電源變換器。單片開關(guān)電源集成電路自20世紀90年代中期問世以來便顯示出強大的生命力。單片開關(guān)電源具有高集成度、高性價比、最簡外圍電路、最佳性能指標等優(yōu)點，現(xiàn)已成為開發(fā)中、小功率開關(guān)電源、精密開關(guān)電源及開關(guān)電源模塊的優(yōu)選集成電路。第一節(jié)集成穩(wěn)壓電源的分類集成穩(wěn)壓器線性電源開關(guān)電源標準線性穩(wěn)壓器固定式可調(diào)式三端固定式多端固定式三端可調(diào)式多端可調(diào)式PNP型低壓差線性穩(wěn)壓器準低壓差線性穩(wěn)壓器超低壓差線性穩(wěn)壓器低壓差線性穩(wěn)壓器脈寬調(diào)制器脈頻調(diào)制器開關(guān)穩(wěn)壓器單片開關(guān)電源效率為45%左右效率80%～95%效率70%～90%第二節(jié)三端固定式線性穩(wěn)壓器的原理與應(yīng)用一、三端固定式線性穩(wěn)壓器的產(chǎn)品分類三端固定式線性穩(wěn)壓器分為78和79兩個系列，其中78系列輸出電壓為正極性，79系列輸出電壓為負極性。一般有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等七個電壓檔次。輸出電流分為1.5A，L：0.1A，M：0.5A三個檔次。LM78L05：輸出電壓+5V，最大輸出電流0.1A；CW7915：輸出電壓-15V，最大輸出電流1.5A。二、標準線性穩(wěn)壓器的基本原理UI

（RL）↑→UO↑→UQ↑→Ur↓→UB↓→UO↓二、標準線性穩(wěn)壓器的基本原理二、標準線性穩(wěn)壓器的基本原理最小壓差ΔU＝UI－UO＝2UBE＋UCES三、三端固定式線性穩(wěn)壓器的工作原理a）TO-220封裝b）TO-3封裝CW7800電路原理圖CW7800的原理框圖電壓調(diào)整率：給穩(wěn)壓電源接上額定負載，首先測出在標稱輸入電壓時的輸出電壓值UO，然后連續(xù)調(diào)節(jié)輸入電壓，使之從規(guī)定的最小值一直變化到最大值，記下輸出電壓與標稱值的最大偏差△UO，則電壓調(diào)整率為負載調(diào)整率：若將輸入電壓固定在標稱值上，分別測量穩(wěn)壓電源在滿載與空載下的輸出電壓值U1、U2，則負載調(diào)整率為電容CI用來寧濾除示高頻慰紋波，防止賊電路產(chǎn)廊生自激桶振蕩；CO為輸駝出電游容，婦利用中其兩狂端壓劑降不話能突拆變的培特性漏可改褲善負比載的臘瞬態(tài)拳響應(yīng)縱。三、三裁端固定輔式線性秧穩(wěn)壓器僵的應(yīng)用窄技巧———師———截—典型應(yīng)勝用電源鐘變壓東器：把高唯壓或220咬V電網(wǎng)電化壓降至浴所需電雹壓。線性恒穩(wěn)壓具電源繼的組翼成整流淘電路：利用警二極管冶的單向比導(dǎo)電性躁，把交趴流電壓轉(zhuǎn)換成脈脈動的快直流電竊壓。線性穩(wěn)足壓電源羅的組成濾波電哭路：利用銷電容上仁的電壓陵或者電桶感上的悼電流不能突兩變的申特性記構(gòu)成檔，以燥減小蠢脈動啄使輸邀出電壓資平滑斗。線性闊穩(wěn)壓級電源者的組布成穩(wěn)壓售電路：在電吸網(wǎng)電壓嗓波動或遺負載電耀流變化胳時保持輸出與電壓高基本船不變扎。線性門穩(wěn)壓轟電源卻的組拐成整流電洪路正半周豆時，D1、D3導(dǎo)通，D２、D４截止洪。負半撞周時戶，D2、D４導(dǎo)通，D1、D3截止。整流電蟻路的輸游出信號藥雖為單孩一方向屈的直流奔信號，焰但脈動評較大。銷為了進局一步平蓋滑輸出仿信號，瓶利用濾褲波電路殃，消除響輸出信券號的交增流成分白。濾波漲電路電容箏濾波幫電路當負淋載開抖路時塞：當RLC=(捆3~5術(shù))T/棋2時:許多電陶子儀器項設(shè)備、狡運算放籌大器需碎要正、銜負對稱蔑的雙電舟源供電辮。將78本00與790常0搭配王使用滾，即英可構(gòu)雅成同嗚時輸刻出正陪壓和社負壓揪的穩(wěn)父壓電刷源。三、示三端副固定呼式線飛形穩(wěn)客壓器緣瑞的應(yīng)東用技死巧———誘——正、負殺壓固定散輸出電路山實質(zhì)膜上是晌通過倉改變婆公共仿端的譽電位端，來暫控制招穩(wěn)壓榴器輸掀出電譯位的員高低罷。需遺要注楚意的具是，擺當|±UO|＜2.5元V時，較穩(wěn)壓寒器可線能無劃法正麥常工殼作，飼此時究輸出革電壓幼不確豬定。三、三誓端固定捆式線形鋪穩(wěn)壓器霞的應(yīng)用翁技巧———頌——正、負什壓可調(diào)享輸出恒流雨原理究：因槽為穩(wěn)民壓器記的輸適出電償壓UO穩(wěn)定典不變裂，所桐以通劉過R的電伍流（土亦即膨通過竹外部革負載RL上的電五流）IH也不吹變。腹計算IH的公弊式為IH＝UO/R三、桌三端晌固定耀式線鎮(zhèn)形穩(wěn)訓(xùn)壓器刃的應(yīng)已用技蠶巧——悼——納—恒流源蝦電路偏置電躍阻R的阻值民：三、減三端遵固定筋式線毅形穩(wěn)晨壓器甲的應(yīng)登用技胳巧——沉——障—提高輸距入電壓糟的方法如果搶實際蹈需要曲的電菊壓高挖于現(xiàn)泄有三訊端穩(wěn)忽壓器榜的輸朽出電餐壓，弊可用乒升壓悟電路博來解亡決。段設(shè)穩(wěn)殃壓值毅為UZU'O＝UO＋UZ三、腥三端拖固定唱式線血形穩(wěn)除壓器坦的應(yīng)挺用技貪巧——絹——少—提高輸率出電壓夸的方法三、貸三端挑固定迷式線無形穩(wěn)稀壓器弄的應(yīng)筋用技蒙巧——遞——乖—擴展壞輸出干電流掘的方示法外部功欣率調(diào)整竄管的偏埋置電阻第三節(jié)送三刻端可調(diào)溝式線性導(dǎo)穩(wěn)壓器屠的原理善與應(yīng)用可調(diào)繁式是20世紀70年代粥末至80年代上初發(fā)亂展起省來的材、由原美國蓮國家墾半導(dǎo)于體公督司（NS摸C）首債創(chuàng)的疫第二條代三筍端集命成穩(wěn)悟壓器匹。它射既保罩留了肅三端易固定辭式穩(wěn)繡壓器訴結(jié)構(gòu)聯(lián)簡單壁之優(yōu)欄點，再又克賭服了座電壓河不可臭調(diào)整側(cè)的缺珍點，辨并且骨在電燃壓穩(wěn)搏定度緞上比膏前者晝提高鍬了一扛個數(shù)帶量級裕。適桶合制痛作實蠅驗室海電源塊及多茅種供傻電方濃式的餐直流嚇穩(wěn)壓歐電源贏。它危也可睬以設(shè)壁計成方固定茶式來鼓代替揀三端參固定萌式穩(wěn)鬧壓器舒，進煮一步推改善童穩(wěn)壓它性能潮。一、因三端戚可調(diào)授式線曾性穩(wěn)刻壓器奶的產(chǎn)撫品分少類特點國產(chǎn)型號最大輸出電流IOM/A輸出電壓UO/V國外對應(yīng)系列或型號正壓輸出CW117L/217L/317L0.11.25～37LM117L/217L/317LCW117M/217M/317M0.51.25～37LM117M/217M/317MCW117/217/3171.51.25～37μA117，LM117，TA117，μPC117CW117HV/217HV/317HV1.51.25～57LM117HV/217HV/317HVW150/250/35031.2～33LM150/250/350W138/238/33851.2～32LM138/238/338W196/296/396101.25～15LM196/296/396負壓輸出CW137L/237L/337L0.1－1.2～－37LM137L/237L/337LCW137M/237M/337M0.5－1.2～－37LM137M/237M/337MCW137/237/3371.5－1.2～－37LM137，μPC137，TA137，SG137，F(xiàn)S137LM異31授7的主筍要技意術(shù)指音標為UI＝2～40翠V，UO＝1.2泊5～37V，IOM＝1.府5A。其電房誠壓調(diào)整煌率SV＝0.械02％，嫩負載箏調(diào)整志率SI＝0.想1％，農(nóng)比78奏00系列提疑高近一抖個數(shù)量烤級。二、三診端可調(diào)縣式線性每穩(wěn)壓器討的工作纏原理輸出電壓的計算公式為UO＝1.25×（1＋）三、三港端可調(diào)熔式線性車穩(wěn)壓器棋的應(yīng)用幫技巧———但———典型應(yīng)筐用R1的阻煩值有燦兩種屆取法換：①取R1＝240輝Ω，此岸時IL＝1.2次5V/停240態(tài)Ω≈5姑mA，R2選用6.蕩8k俘Ω可調(diào)電六阻；②取R1＝12墊0Ω，IL≈10赴mA，R2可選3.翻4k票Ω。調(diào)整R2時均河可獲盼得1.種25～37蔥V的穩(wěn)壓絲式輸出。三、三姜端可調(diào)約式線性搭穩(wěn)壓器劫的應(yīng)用選技巧——仙——私——典型應(yīng)逆用剛通電錫時由于C2上的壓妥降不能站突變，穿使VT處于壇導(dǎo)通墻狀態(tài)伯，R2被短路煎，UO＝1.死25咬V。隨陵著UO經(jīng)過R1、R3給C2充電，VT的基其極電萬位逐德漸升展高，碌使之沿從導(dǎo)距通狀穴態(tài)過閥渡到倉截止輛狀態(tài)鞭，UO也從1.備25堪V逐漸升狠高到額承定值＋15V。UO的上升副速率取絨決于時融間常數(shù)τ＝（R1＋R3）C2。三、三曲端可調(diào)毯式線性如穩(wěn)壓器花的應(yīng)用巴技巧——演——喉—軟啟動秀線性穩(wěn)叨壓器三、別三端皺可調(diào)肝式線志性穩(wěn)況壓器震的應(yīng)距用技扶巧———筋——寬范吳圍跟舉蹤式裂線性兆穩(wěn)壓碧器當－UO變得恩更負趁時，供會使UB降低，奇導(dǎo)致UC和UADJ升高尸，＋UO也隨對之升六高，謠最終阿使＋UO＝|－UO|，正、香負壓輸潛出達到垃平衡。在線測成量技術(shù)裳亦稱等蘇電位隔揀離技術(shù)鬧。它能油在不破懷壞電路諷完整性士的前提伯下，準唇確測量損電子設(shè)培備印制貝線路中慣的電流拐、電阻疾、晶體蓄管等參相數(shù)。近敞年來在持線測量萍技術(shù)正普在逐步句推廣應(yīng)架用，它蠟不僅簡階便易行忽，而且蛾能夠測窗量印制匙板上的偏電流分圍布情況珠，還能綱對單元無電路及味元器件象進行故縣障診斷原。因此填，在線訓(xùn)測量技碑術(shù)具有雀很高的毛實用價若值，也族為設(shè)計疊、檢修些儀器儀波表或家艷用電器恰提供了距新的測槽試手段景。第一閑節(jié)籌數(shù)字稠儀表狹的在勤線測歸量電假路采用玻四線照制以漏減小細接觸蓄電阻睬，并斷且利沉用兩與組雙詞探針演和運言算放享大器蠶一起塵對電遵路進嶄行隔頸離，大被測醉在線搭電流火經(jīng)過I/U轉(zhuǎn)換后略，由毫儲安表直由接測出啊電流值怒。一、在訪線測量祖直流電休流1.測量用原理

UO＝－KUI＝－KIxR0＝I1RI I1＝－＝－

I1＝IX

一、和在線直測量磚直流段電流1.測量容原理一、在劫線測量伙直流電奶流1.測量原國理局部猛短路選測量只法：用I1去抵消R0上的電施流Ix，使R0上的胖壓降滲為零母，a、b兩點呈雞等電位駱。因R0很小，狗故不會深影響Ix。一、書在線漸測量真直流吼電流2.在線兄電流磨測量夸儀的碌電路羅設(shè)計UO＝UI在線湊測量退電阻Rx的基繁本原喜理是董，無莊論電薄路多燈么復(fù)進雜，遵總可陳以把禮與Rx相并桐聯(lián)的蟻元件碼等效的為兩剛只互征相串濕聯(lián)的猜電阻R1和R2，由環(huán)此構(gòu)雖成三仗角形即電阻摟網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)。只劍要使R1（或R2）兩端饒呈等電招位，此洪時UR1＝０，重則R1相當于裁開路，R2變成禽運放院的負從載電榮阻，R1和R2就不起厚分流