《模擬電子技術(shù)》第8章 直流穩(wěn)壓電源

第8章

直流穩(wěn)壓電源學(xué)習(xí)目標(biāo)：（１）了解三端集成穩(wěn)壓器件的種類、主要參數(shù)、典型應(yīng)用電路，能識別其引腳；（

２）能識讀集成穩(wěn)壓電源的電路圖；（３）了解開關(guān)式穩(wěn)壓電源的框圖及穩(wěn)壓原理；（４）了解開關(guān)式穩(wěn)壓電源的主要優(yōu)點，列舉其在電子產(chǎn)品中的典型應(yīng)用；（5）會安裝與調(diào)試直流穩(wěn)壓電源。8.1

穩(wěn)壓電路工作原理及性能指標(biāo)

單相小功率直流穩(wěn)壓電源主要包括變壓、整流、濾波和穩(wěn)壓4個基本部分。8.1.1穩(wěn)壓原理為什么要穩(wěn)壓？大部分電路正常工作要求電源電壓穩(wěn)定當(dāng)負(fù)載電流變化時，由于整流濾波電路存在內(nèi)阻，因此，輸出直流電壓將隨之發(fā)生變化；當(dāng)電網(wǎng)電壓波動時，整流后的電壓會發(fā)生變化，輸出電壓也會發(fā)生變化。穩(wěn)壓電路的功能就是當(dāng)輸入信號及負(fù)載變化導(dǎo)致輸出直流電壓的趨向變化時，承擔(dān)變化的那部分電壓，保證負(fù)載兩端的電壓恒定。8.1.1穩(wěn)壓原理穩(wěn)壓原理及穩(wěn)壓電路等效8.1.2穩(wěn)壓電路的主要性能指標(biāo)電壓調(diào)整率等效內(nèi)阻8.2硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路

當(dāng)穩(wěn)壓二極管處于反向擊穿狀態(tài)時，其兩端電壓略為變化，電流將發(fā)生快速變化，電壓上升時，分流電流變大，電壓下降時，分流電流變小，從而使電阻RL上流過的電流IL基本保持不變。1.工作原理1.工作原理（1）負(fù)載電阻保持不變，而電網(wǎng)電壓發(fā)生波動時（2）電網(wǎng)電壓保持不變，而負(fù)載電流發(fā)生變化時2.電路參數(shù)計算

【例8-1】設(shè)計硅穩(wěn)壓二極管并聯(lián)型穩(wěn)壓電源，其內(nèi)阻RO要求小于20Ω。要求輸出電壓為12V，電壓調(diào)整率小于1%，負(fù)載電流的變化范圍為0~6mA。解：1.確定輸入電壓UI2.決定穩(wěn)壓管型號選擇穩(wěn)壓二極管2CW67，其參數(shù)為UZ=12V，IZmax=20mA，rZ≤18Ω3.確定限流電阻R電阻取標(biāo)稱值R=1.2

kΩ4.驗證電壓調(diào)整率ku和內(nèi)阻ro8.3線性串聯(lián)穩(wěn)壓電路8.3.1串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的結(jié)構(gòu)框圖–線性串聯(lián)穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路等部分構(gòu)成。線性串聯(lián)穩(wěn)壓電路

當(dāng)負(fù)載電流或電源電壓變動而引起輸出電壓

UO升高時，電路有如下的變化過程：為保證調(diào)整管V1工作在放大狀態(tài)，調(diào)整管兩端的壓降

UV1CE必須大于等于2V。調(diào)整管作用等效8.3.2輸出電壓的大小和調(diào)節(jié)方法例8－2

在圖8.7中，若UI的波動范圍為10%，R1=R2=200Ω。輸出電壓UO的變化范圍為5~20V。計算所選用穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓值UZ和RP的取值各為多少？為使穩(wěn)壓電路正常工作，UI的值至少應(yīng)取多少？圖8.7解通常UImin=0.9UI=22VUI=24V選取UI大于等于25V8.4

集成穩(wěn)壓電源

把線性串聯(lián)穩(wěn)壓電路集成為一塊集成電路，稱為集成穩(wěn)壓器。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)是由調(diào)整器件、誤差放大器、基準(zhǔn)電壓、比較取樣等幾個主要部分組成的，通常還增加各種保護(hù)電路。三端集成穩(wěn)壓器可分為輸出電壓固定輸出電壓可調(diào)兩種形式。8.4.1三端固定輸出電壓集成穩(wěn)壓器型號三端固定輸出集成穩(wěn)壓器的外形及管腳排列1.7800系列集成穩(wěn)壓器的基本應(yīng)用電路2.提高輸出電壓的電路3.輸出正、負(fù)電壓的電路4.三端固定輸出穩(wěn)壓電源的參數(shù)及設(shè)計

【例8-3】采用220V、50Hz市電供電，試

設(shè)計一固定輸出集成穩(wěn)壓電源。其性能指標(biāo)為：UO=12V，IOmax=800mA。解(1)選集成穩(wěn)壓器LM7812。查UO、IOmax，UImi、UImax。(2)電源變壓器選擇LM7812的輸入電壓范圍為14V＜UI＜35V，取UI=18VI2＞IOmax=0.8A變壓器二次側(cè)伏安容量P2≥U2I2=15W選輸出功率為20W、18V/1A的變壓器。(3)整流二極管及濾波電容選擇ID=1/2IOmax

=1/2×0.8A=0.4AUDM=√2

U2=1.41×18V=25.4V選2CZ55C。電源濾波電容選用1000uF/50V或2200/50V。(4)LM7812功耗估算P=（UI-UO）Iomax=(18-12)×0.8W=4.8W8.4.2三端可調(diào)輸出電壓集成穩(wěn)壓器三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器引腳排列圖1.基本應(yīng)用電路及輸出電壓估算2.外接元器件選取IOmin≥5mA，R1M=UREF/5

mA=240Ω，UOM=37V，R2為調(diào)節(jié)電阻。最高輸出電壓

37V，得R2為7.18kΩ左右，取6.8kΩ。C2取10μF。C3取1μF。C1為0.33μF。D1、D2是保護(hù)二極管，可選整流二極管

2CZ52。3.UI選取UI-UO≥3V，當(dāng)UO=UOM=37

V時，U1=40

V。8.4.5集成穩(wěn)壓器的主要參數(shù)8.4.4集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用實例限壓限流充電器–充電電壓UO=1.25×(1+R2/R1)-I充R4-0.7VUO=1.25×=8.28

V–充電電流為I充=A=0.07

A。8.5開關(guān)式穩(wěn)壓電源

線性穩(wěn)壓電路，這是因為調(diào)整電路工作在放大區(qū)。當(dāng)負(fù)載電流較大時，調(diào)整管的集電極損耗相當(dāng)大，電源效率較低，一般為20%～40％，通常還要配備較大的散熱裝置，而且通常要求輸入電壓的變化范圍不能太大，否則將無法實現(xiàn)穩(wěn)壓輸出。采用開關(guān)式電路，能克服上述缺點。

開關(guān)式穩(wěn)壓電路的調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，即調(diào)整管工作在飽和導(dǎo)通和截止兩種狀態(tài)。8.5開關(guān)式穩(wěn)壓電源1.開關(guān)穩(wěn)壓電源的工作原理2.換能電路的基本原理8.6線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)式電源電路實例開關(guān)穩(wěn)壓電源本章回顧穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路結(jié)構(gòu)簡單、輸出電流小、輸出電壓不可調(diào)、穩(wěn)壓性能差，主要適用于

負(fù)載電流較小，且電壓變化范圍不大的場合。三端集成穩(wěn)壓器因其使用簡單、體積小，可靠性高等優(yōu)點而得到廣泛應(yīng)用。它分為固定式輸出阻抗和可調(diào)式輸出、正電壓輸出阻抗和負(fù)電壓輸