第3章 直流穩(wěn)壓電源設(shè)計.ppt

1、第3章 直流穩(wěn)壓電源設(shè)計,3.1 直流穩(wěn)壓電源的基本原理 3.2 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路 3.3 集成穩(wěn)壓電路 3.4 正負輸出穩(wěn)壓電源 3.5 DC-DC電源變換 3.6 斬波調(diào)壓電源電路 3.7 固定式穩(wěn)壓器構(gòu)成的可調(diào)穩(wěn)壓電路 3.8 受控穩(wěn)壓電源 3.9 LCD顯示器用負壓電源,圖3-1 直流穩(wěn)壓電源基本組成框圖,直流穩(wěn)壓電源通常由四部分組成：電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路。,電網(wǎng) 電壓,整流 電路,波紋 電路,電源 變壓器,穩(wěn)壓 電路,輸出 電壓,3.1 直流穩(wěn)壓電源的基本原理,1.組成,2.各部分的作用,電源變壓器：將220V的交流電變換為所需要的電壓值。,整流電路：將正負交替的交

2、流電變換成單向的脈動電壓。,濾波電路：將單向的脈動電壓變換成比較平滑的直流電壓。,穩(wěn)壓電路：使平滑的直流電壓變成恒定的直流電壓，并且當(dāng)電網(wǎng)電壓波動、負載和溫度變化時，維持輸出的直流電壓穩(wěn)定。,圖3-2 整流電路,3.1.1 單相整流電路,整流電路,利用二極管的單向?qū)щ娦?，將正負交替的交流電壓變換成單向的脈動電壓的電路。,整流電路分類,在小功率直流電源中，常用的整流電路為： 單相半波整流電路； 單相橋式整流電路。,1 單相半波整流電路,(1)工作原理,利用二極管的單向?qū)щ娦?V2的正半周D導(dǎo)通； 負半周D截止。,VD,(2)VO和IO的計算,3.平均整流電流,5.最大反向電壓,2 單相橋式整流電

3、路,(1)工作原理,利用二極管的單向?qū)щ娦?V2的正半周D1 、D3導(dǎo)通， D2、D4截止；負半周D2 、D4導(dǎo)通， D1、D3截止。,3.紋波系數(shù),(2)VL和IL的計算,4.平均整流電流,5.最大反向電壓,3.2.2 濾波電路,幾種濾波電路,（a）電容濾波電路；（b）電感電容濾波電路（倒L型） （c）型濾波電路。,交流 電壓,脈動 直流電壓,直流 電壓,1.電容濾波電路,無濾波電容 時的波形,加入濾波電 容時的波形,從t1到t2時間，v2上升，v2大于電容上的電壓vc，二極管導(dǎo)通，v2對電容充電。,從t2到t3時間，v2下降，v2小于電容上的電壓。二極管承受反向電壓而截止。電容C通過RL放

4、電，vc按指數(shù)規(guī)律下降，時間常數(shù) = RLC,二極管中的電流,只有整流電路輸出電壓大于uc時，才有充電電流。因此二極管中的電流是脈沖波。,電容濾波的特點,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，紋波減小。d = RLC 越大，VL 越高。,C.直流電壓VL 隨負載電流增加而減少。,當(dāng)忽略電感線圈的直流電阻時，輸出平均電壓約為：vo=0.9v2,2.電感濾波電路,對諧波分量:f 越高，XL 越大,電壓大部分降在XL上。因此，在輸出端得到比較平滑的直流電壓。,對直流分量:XL=0相當(dāng)于短路,電壓大部分降在RL上。,3.2 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路,3.2.3 穩(wěn)壓電源

5、質(zhì)量指標,3.2.1電路組成和工作原理,3.2.2 輸出電壓調(diào)節(jié)范圍,3.2.1 穩(wěn)壓電路的組成和工作原理,1.結(jié)構(gòu),2.工作原理,(+),(+),(+),(+),輸入電壓波動,負載電流變化,輸出電壓變化,電壓串聯(lián)負反饋,輸出電壓,滿足深度負反饋,(+),3.2.2 輸出電壓調(diào)節(jié)范圍,由于運放工作在線性區(qū)，由“虛短”可得： U-=U+=UREF=UZ，又由“虛斷”可得：,RP,當(dāng)RP的滑動端移至最上端時， 輸出電壓最?。?RP,當(dāng)RP的滑動端移至最下端時， 輸出電壓最大：,3.2.3 穩(wěn)壓電源質(zhì)量指標,輸出電壓,輸出電壓變化量,輸入調(diào)整因數(shù),電壓調(diào)整率,穩(wěn)壓系數(shù),輸出電阻,溫度系數(shù),3.3 集

6、成穩(wěn)壓電路,3.3.1 三端固定式穩(wěn)壓電路,圖3-3 常見三端穩(wěn)壓器的外形及封裝,1. 輸出電壓固定的三端集成穩(wěn)壓器 （正電壓 78 、負電壓 79 ）,2. 固定式應(yīng)用舉例,C1作用：抑制芯片自激振蕩； C2作用：壓窄芯片的高頻帶寬。,一般取值：0.110F。,3.3.2 三端可調(diào)式穩(wěn)壓電路,圖3-3 三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器的外形及引腳排列,1. 可調(diào)式三端集成穩(wěn)壓器（正電壓CW317、負電壓CW337 ）,CW317是可調(diào)式三端穩(wěn)壓器,能輸出連續(xù)可調(diào)的直流電壓。常見產(chǎn)品如圖所示。其中，CW317系列穩(wěn)壓器輸出連續(xù)可調(diào)的正電壓，CW337系列穩(wěn)壓器輸出連續(xù)可調(diào)的負電壓。穩(wěn)壓器內(nèi)部含有過流、過熱

7、保護電路。 C2與RP1并聯(lián)組成濾波電路，以減小輸出的紋波電壓。 二極管D的作用是防止輸出端與地短路時，損壞穩(wěn)壓器。,CW337,集成穩(wěn)壓器的輸出電壓Vo與穩(wěn)壓電源的輸出電壓相同。穩(wěn)壓器的最大允許電流ICMIomax，輸入電壓VI的范圍為 Vomax（VIVo）minVIVomin（VIVo）max 式中，Vomax為最大輸出電壓；Vomin為最小輸出電壓；（VI-Vo）min為穩(wěn)壓器的最小輸入、輸出壓差；（VI-Vo）max為穩(wěn)壓器的最大輸入、輸出壓差。,CW317，其特性參數(shù)Vo1.2V37V，Iomax1.5A，最小輸入、輸出壓差（VIVo）min3V，最大輸入、輸出壓差（VIVo）ma

8、x40V。 有Vo1.25（1RP1/R1） 如設(shè)計Vo=+3V+9V的直流穩(wěn)壓電壓源，可取R1240，則RP1min336，RP1max1.49k，故取RP1為4.7k的精密線繞可調(diào)電位器。,2. 可調(diào)式應(yīng)用舉例,2. 可調(diào)式應(yīng)用舉例,3. 可調(diào)式三端集成穩(wěn)壓器（正電壓LM317、負電壓LM337 ）,3.4 正負輸出穩(wěn)壓電源,VD1、VD2保護二極管，錯位作用。,正負輸出電壓固定的穩(wěn)壓電源,正負輸出電壓可調(diào)的穩(wěn)壓電源,3.5 DC-DC電源變換,圖3-4 正、負對稱電源變換電路,3-4,3.6 斬波調(diào)壓電源電路,3-5,3.6 斬波調(diào)壓電源電路,圖3-5 MC34063A內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)圖,3.6 斬波調(diào)壓電源電路,圖3-6 MC34063A組成的升壓式DC/DC變換器,3-6,3.6 斬波調(diào)壓電源電路,圖3-7 MC34063A組成的降壓式DC/DC變換器,3-7,3.6 斬波調(diào)壓電源電路,圖3-8 MC34063A組成的電壓反轉(zhuǎn)式DC/DC變換器,3-8,3.7 固定式穩(wěn)壓器構(gòu)成的可調(diào)穩(wěn)壓電路,圖3-9 精密可調(diào)穩(wěn)壓器,3-9,3.7 固定式穩(wěn)壓器構(gòu)成的可調(diào)穩(wěn)壓電路,圖3-10 串聯(lián)反饋式可調(diào)穩(wěn)壓器,3-10,3.8 受控穩(wěn)壓電源,圖3-11 LM117和模擬開關(guān)CC4051椹的程控電源,3