穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì).ppt

1、第二十九講 穩(wěn)壓電路,第二十九講 穩(wěn)壓電路,一、穩(wěn)壓電路的性能指標(biāo),二、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路,三、串聯(lián)型穩(wěn)壓電路,四、集成穩(wěn)壓器,五、開關(guān)型穩(wěn)壓電路,一、穩(wěn)壓電路的性能指標(biāo),1. 輸出電壓 2. 輸出電流 3. 穩(wěn)壓系數(shù) 表明電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)電路的穩(wěn)壓性能。 在負(fù)載電流不變時(shí)，輸出電壓相對(duì)變化量與輸入電壓變化量之比。,4. 輸出電阻 表明負(fù)載電流變化時(shí)電路的穩(wěn)壓性能。 在電網(wǎng)電壓不變時(shí)，負(fù)載變化引起的輸出電壓的變化量與輸出電流的變化量之比。,5. 紋波電壓 測(cè)試出輸出電壓的交流分量。,二、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路,穩(wěn)定電壓 UZ：穩(wěn)壓管的擊穿電壓 穩(wěn)定電流 IZ：使穩(wěn)壓管工作在穩(wěn)壓狀態(tài)的最小電流 最大耗散功率

2、PZM：允許的最大功率， PZM= IZM UZ 動(dòng)態(tài)電阻 rz：工作在穩(wěn)壓狀態(tài)時(shí)，rzU / I,1. 穩(wěn)壓管的伏安特性和主要參數(shù),2. 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的工作原理,3. 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的主要指標(biāo),（1）輸出電壓 UOUZ （2）輸出電流 IZmax IZmin IZM IZ （3）穩(wěn)壓系數(shù),（4）輸出電阻,簡(jiǎn)單易行，穩(wěn)壓性能好。適用于輸出電壓固定、輸出電流變化范圍較小的場(chǎng)合。,4. 特點(diǎn),5. 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì),（1）UI的選擇 UI（23）UZ （2）穩(wěn)壓管的選擇 UZUO IZMIZ ILmax ILmin （3）限流電阻的選擇 保證穩(wěn)壓管既穩(wěn)壓又不損壞。,電網(wǎng)電壓最低且負(fù)載電流最大

3、時(shí)，穩(wěn)壓管的電流最小。,電網(wǎng)電壓最高且負(fù)載電流最小時(shí)，穩(wěn)壓管的電流最大。,若求得RminRmax，怎么辦？,討論一：穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì),依次選擇穩(wěn)壓管、 UI、 R、 C、U2、二極管 1. 輸出電壓、負(fù)載電流穩(wěn)壓管 2. 輸出電壓UI 3. 輸出電壓、負(fù)載電流、穩(wěn)壓管電流、 UI R 4. UI 、 R 濾波電路的等效負(fù)載電阻C 5. UI U2 6. U2、 R中電流整流二極管,已知輸出電壓為6V，負(fù)載電流為030mA。試求圖示電路的參數(shù)。,三、串聯(lián)型穩(wěn)壓電路,1. 基本調(diào)整管穩(wěn)壓電路,為了使穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路輸出大電流，需要加晶體管放大。,穩(wěn)壓原理：電路引入電壓負(fù)反饋，穩(wěn)定輸出電壓。,調(diào)整

4、管的作用及如何提高穩(wěn)壓性能,不管什么原因引起UO變化，都將通過UCE的調(diào)節(jié)使UO穩(wěn)定，故稱晶體管為調(diào)整管。,若要提高電路的穩(wěn)壓性能，則應(yīng)加深電路的負(fù)反饋，即提高放大電路的放大倍數(shù)。,2. 具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路,（1）穩(wěn)壓原理：若由于某種原因使UO增大,（2）輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍,同相比例 運(yùn)算電路,則 UO UN UB UO,（3）串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的基本組成及其作用,調(diào)整管,取樣電阻,調(diào)整管：是電路的核心，UCE隨UI和負(fù)載產(chǎn)生變化以穩(wěn)定UO。,比較放大,基準(zhǔn)電壓,基準(zhǔn)電壓：是UO的參考電壓。,取樣電阻： 對(duì)UO 的取樣，與基準(zhǔn)電壓共同決定UO 。,比較放大：將UO 的取樣電壓與基準(zhǔn)電壓比

5、較后放大，決定電路的穩(wěn)壓性能。,（4）串聯(lián)型穩(wěn)壓電源中調(diào)整管的選擇,IEmaxIR1ILmax ILmax ICM UCEmaxUImax UOmin U(BR)CEO PTmax IEmax UCEmax PCM,根據(jù)極限參數(shù)ICM、 U(BR)CEO、PCM 選擇調(diào)整管！,應(yīng)考慮電網(wǎng)電壓的波動(dòng)和負(fù)載電流的變化！,討論二：對(duì)于基本串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的討論,3. 若電網(wǎng)電壓波動(dòng)10， UI為28V ， UO為10V20V ；晶體管的電流放大系數(shù)為50，PCM5W，ICM1A；集成運(yùn)放最大輸出電流為10mA，則最大負(fù)載電流約為多少？,1. 若UO為10V20V，R1R31k，則R3和UZ各為多少？

6、2. 若電網(wǎng)電壓波動(dòng)10， UO為10V20V，UCES3V，UI至少選取多少伏？,討論三：關(guān)于實(shí)用串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的討論,1. 標(biāo)出集成運(yùn)放的同相輸入端和反相輸入端； 2. 電路由哪些部分組成？ 3. UI21V，R1 R2 R3300，UZ6V， UCES3V， UO？ 4. 如何選取R和R？,輸出電流取樣電阻,討論三：關(guān)于實(shí)用串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的討論,5. 取樣電阻的取值應(yīng)大些還是小些，為什么？它們有上限值嗎？ 6. 若電路輸出紋波電壓很大，則其原因最大的可能性是什么？ 7. 根據(jù)圖中過流保護(hù)電路的原理組成一種限流型過流保護(hù)電路。,四、集成穩(wěn)壓器（三端穩(wěn)壓器）,輸出電壓：5V、6V、9V、12

7、V、15V、18V、24V 輸出電流：1.5A（W7800）、0.5A （W78M00）、0.1A（W78L00）,1. W7800系列（1）簡(jiǎn)介,（2）基本應(yīng)用,消除高頻噪聲,使Co不通過穩(wěn)壓器放電,抵銷長(zhǎng)線電感效應(yīng)，消除自激振蕩,將輸入端接整流濾波電路的輸出，將輸出端接負(fù)載電阻，構(gòu)成串類型穩(wěn)壓電路。,（3）輸出電流擴(kuò)展電路,為使負(fù)載電流大于三端穩(wěn)壓器的輸出電流，可采用射極輸出器進(jìn)行電流放大。,很小,三端穩(wěn)壓器的輸出電壓,若UBE= UD，則,二極管的作用：消除UBE對(duì)UO的影響。,（4）輸出電壓擴(kuò)展電路,IW為幾mA，UO與三端穩(wěn)壓器參數(shù)有關(guān)。,隔離作用,基準(zhǔn)電壓,電路復(fù)雜,2. 基準(zhǔn)電壓

8、源三端穩(wěn)壓器 W117,輸出電壓UREF1.25V，調(diào)整端電流只有幾微安。,減小紋波電壓,討論四：W117的應(yīng)用,1. R1的上限值為多少？ 2. UO可能的最大值為多少？ 3. 輸出電壓最小值為多少？ 4. UOmax30V，選取R1、 R2； 5. 已知電網(wǎng)電壓波動(dòng)10，輸出電壓最大值為30V， UI至少取多少伏？,決定于IOmin,兩種情況：1.已知UI 2.自己選取UI,決定于W117的輸出,輸入電壓最低、輸出電壓最高時(shí)， UIUO3V。,根據(jù)輸出電壓表達(dá)式,討論五：集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用,1. 基準(zhǔn)電壓為多少？ 2. UO的表達(dá)式？ 3. 為使W7812不因輸入端和輸出端之間電壓太大而損壞

9、，可采用什么方法？,五、開關(guān)型穩(wěn)壓電路 1. 開關(guān)型穩(wěn)壓電源的特點(diǎn),線性穩(wěn)壓電源：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)方便，輸出電壓穩(wěn)定性強(qiáng)，紋波電壓小。缺點(diǎn)是調(diào)整管工作在甲類狀態(tài)，因而功耗大，效率低（2049）；需加散熱器，因而設(shè)備體積大，笨重，成本高。 若調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，則勢(shì)必大大減小功耗，提高效率，開關(guān)型穩(wěn)壓電源的效率可達(dá)7095。體積小，重量輕。適于固定的大負(fù)載電流、輸出電壓小范圍調(diào)節(jié)的場(chǎng)合。,構(gòu)成開關(guān)型穩(wěn)壓電源的基本思路,將交流電經(jīng)變壓器、整流濾波 得到直流電壓 控制調(diào)整管按一定頻率開關(guān)，得到矩形波 濾波，得到直流電壓,引入負(fù)反饋，控制占空比，使輸出電壓穩(wěn)定。,2. 串聯(lián)開關(guān)型穩(wěn)壓電路 （1）基本電

10、路 電路組成及工作原理,T截止， D導(dǎo)通， uE UD ；L 釋放能量，C 放電。,T、D 均工作在開關(guān)狀態(tài)。,T飽和導(dǎo)通， D截止，uE UI；L 儲(chǔ)能，C 充電。,uBUH時(shí),uBUL時(shí), 波形分析及輸出電壓平均值,關(guān)鍵技術(shù)：大功率高頻管，高質(zhì)量磁性材料 穩(wěn)壓原理：若某種原因使輸出電壓升高，則應(yīng)減小占空比。, 穩(wěn)壓原理,脈沖寬度調(diào)制式：PWM電路作用： UO Ton UO ,其它控制方式： 脈沖頻率調(diào)制式： UO T（脈寬不變） UO 混合調(diào)制式： UO T Ton UO ,在串聯(lián)開關(guān)型穩(wěn)壓電路中 UO UI，故為降壓型電路。, 脈寬調(diào)制電路的基本原理,比較放大電路,電壓 比較器,調(diào)整管,UO UN1 UO1 (UP2)uB1的占空比 UO,UO UN1 UO1 (UP2)uB1的占空比UO,uP2與uB1占空比的關(guān)系,UP2,穩(wěn)壓原理：,3. 并聯(lián)開關(guān)型穩(wěn)壓電路（升壓型） （1）工作原理,T截止，L產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)， D導(dǎo)通；UI與L所產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)相加對(duì)C 充電。,T飽和導(dǎo)通， L 儲(chǔ)能