串联型稳压电路

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,10-5 串联型稳压电路,为克服稳压管稳压电路输出电流较小,输出电压不可调的缺点。引入串联型稳压电路。,串联型稳压电路以稳压管稳压电路为基础,利用,晶体管的电流放大作用,增大负载电流,并在电路中,引入深度电压负反馈,使输出电压稳定,通过,改变网络参数使输出电压可调,.,1,+,-,U,I,U,O,+,-,I,O,D,Z,R,L,R,+,-,U,I,U,O,+,-,I,L,D,Z,R,L,R,I,L,I,L,=(1+,),I,L,调整管,T,在稳压管后增加一级,共集放大电路,。稳压原理：,U,I,U,E,U,BE,I,B,U,O,I,E,（,U,BE,=U,B,-U,E,）,当电网电压波动时：,当负载变化时：,R,L,U,E,U,BE,I,B,U,O,I,E,（,U,BE,=U,B,-U,E,）,T,通过对电流的调整实现,U,O,的稳定，故称,T,为,调整管。,一. 串联式直流稳压电路的基本形式,2,负载电流的变化量可以比稳压管工作电流的变化量扩大（1+,）倍。,T,U,O,R,L,+,+,U,Z,U,I,i,R,i,Z,i,L,实际上是射极输出器，,U,o,=,U,Z,-,U,BE,。但带负载的能力比稳压管强。,3,I,Lmax,=(1+,) (,I,zmax,-,I,z,),U,O,=,U,Z,-,U,BE,调整管,T,工作在放大区，即线性区，故称为线性稳压电路，又因为调整管与负载相串联，所以称为,串联型稳压电源。,+,-,U,I,U,O,+,-,I,L,D,Z,R,L,R,+,-,U,I,U,O,+,-,I,L,D,Z,R,L,R,I,L,在稳压管稳压条件下，,而,4,T,U,O,R,L,+,+,U,Z,U,I,i,R,i,Z,i,L,串联式直流稳压电路的基本形式,两个主要缺点：,(1) 稳压效果不好。,U,o,=,U,Z,U,BE,(2) 输出电压不可调。,改进的方法：,在稳压电路中引入带电压负反馈的放大环节。,5,U,O,+,U,I,+,-,I,L,D,Z,R,L,R,R,3,+,-,R,1,R,2,R,2,R,2,T,A,利用同相比例电路稳定输出电压，并用电位器调节比例系数，射随器的作用是放大输出电流。,U,O,由同比放大器决定：,稳压原理：,U,O,U,N,U,B,U,O,U,O,U,N,U,B,U,O,输出电压的调节范围：,二. 具有放大环节的串联型稳压电路,6,一般可以将串联式稳压电路分成由基准电压、比较放大、取样电路和调整元件四部分组成。,T,+,_,U,I,U,O,比较放大,基 准,取 样,U,R,FU,O,+,_,C,2,R,L,调整元件,+,+,7,T,+,_,U,I,U,O,比较放大,基 准,取 样,U,R,FU,O,+,_,C,2,R,L,调整元件,+,+,调整元件,T,：,与负载串联，通过全部负载电流。可以是单个功率管，复合管或用几个功率管并联。,比较放大器：,可以是,单管放大电路,，,差动放大电路,，,集成运算放大器,。,基准电压：,可由稳压管稳压电路组成。取样电路取出输出电压,U,O,的一部分和基准电压相比较。,8,T,+,_,U,I,U,O,比较放大,基 准,取 样,U,R,FU,O,+,_,C,2,R,L,调整元件,+,+,因调整管与负载接成射极输出器形式，为深度串联电压负反馈，故称之为,串联反馈式稳压电路。,9,三、一种实际的串联式稳压电源,1）稳压原理,U,o,U,B,2,U,BE,2,( =,U,B,2,-,U,Z,）,U,C,2,U,o,当,U,I,增加或输出电流减小使,U,o,升高时,R,3,T,1,T,2,U,Z,R,R,W,1,R,W,2,R,1,R,W,R,2,R,L,U,O,+,_,+,_,U,I,U,B,2,10,2）输出电压的确定和调节范围,R,3,T,1,T,2,U,Z,R,R,W,1,R,W,2,R,1,R,W,R,2,R,L,U,O,+,_,+,_,U,I,U,B,2,11,3）影响稳压特性的主要因素,2. 流过稳压管的电压随,U,I,波动，使,U,Z,不稳定，降低了稳压精度。,1. 电路对电网电压的波动抑制能力较差。例：,U,I,V,C,2, ,U,o,R,3,T,1,T,2,U,Z,R,R,W,1,R,W,2,R,1,R,W,R,2,R,L,U,O,+,_,+,_,U,I,U,B,2,3. 温度变化时，,T,2,组成的放大电路产生零点漂移时，输出电压的稳定度变差。,12,4）改进措施,1. 选用差动放大器或运放构成的放大器代替,T,2,管构成的放大器，可以解决零点漂移的问题。,调整管为核心元件，与选用一般大功率管的原则相同，应考虑其极限参数,I,CM,、,U,(BR)CEO,、,P,CM,220V,R,L,+,-,Uo,-,+,A,T,R,D,Z,R,1,R,w,R,2,13,采用辅助电源,(,比较放大部分的电源,),。,用恒流源负载代替集电极电阻以提高增益。,4.,调整管采用复合三极管以扩大输出电流的范围。,串联反馈式稳压电路,U,I,T,R,1,R,2,U,F,R,L,U,o,A,V,+,-,R,W,R,U,Z,14,四、稳压电源中的基准电压电路,串联型稳压电路中,U,O,由,D,Z,上的基准电压经电压放大器放大后得到。故,基准电压,的稳定决定了输出电压的稳定。,采用稳压二极管作为基准电压的电路结构简单，但其输出电阻较大，噪声影响和温度影响也较大。所以要获得好的稳压性能，就必需要有稳定的基准电压。,1、具有温度补偿作用的基准电压电路,电路中增加了,T,2,，采用正温度系数的稳压二极管，使基准电压为：,（U,Z,7V,的稳压管,为正温度系数；,4VU,Z,7V,的稳压管,正负温度系数均有）,15,由于,T,2,具有负温度系数，当温度变化时选择元件参数使得两者变化大小相等变化趋势相反，从而维持,U,REF,基本不变。同时该电路引入电压并联负反馈能更加稳定,U,REF,的值，并使,R,O,减小，提高电路带负载能力。,在集成电路中很容易制成三极管，因此利用该思想在,U,REF,上下各连接多个作为二极管使用的温度系数相反的三极管就可以实现零温度系数的基准电压电路。,16,2、能隙基准电压电路,电路如图所示，基准电压为：,由于,U,BE3,具有负温度系数（随,T,升高,U,BE3,降低），因此用一个正温度系数的电压,I,2,R,C2,来补偿（随,T,升高,U,BE3,增大），可写为：,合理选择 和 的值，即可利用正温度系数电压补偿负温度系数电压，使得,U,REF,的温度系数为0，此时：,17,E,Q,为,S,i,元素的禁带宽度电压；,q,为电子电荷。,该电路又称为禁带宽度基准电压电路（或能带间隙基准电压电路）。,该电路输出电压较低但温度稳定性好，故常用于低电压电源电路中。常用的有：,LM285（1.2V）、LM236（1.2V）、MC1403（2.5V）、LM336（2.5V）、LM385（2.5V）等。,这类基准电压电路还可方便地转换成1.2V10V的基准电压电路，使之广泛应用于集成稳压器；数据转换（A/D、D/A）及集成传感器中。,18,为避免在使用中因非正常原因造成输出短路或过载，,致使调整管流过很大的电流，使之损坏。故需有快速保护措施。常见保护电路有：过流保护；调整管安全保护；过热保护等。,T,1,R,T,1,I,L,1）限流型：,当调整管的电流超过额定值时，对调整管的基极电流进行分流，使发射极电流不至于过大。,当,I,L,不超过额定值时，,T,1,截止；,当,I,L,超过额定值时，,T,1,导通，其集电极从,T,1,的基极分流。,R,为一小电阻，用于检测负载电流。,五、稳压电源中的保护电路,1过流保护,19,2）截流型:,过流时使调整管截止或接近截止。应用于大功率电源电路中。,输出电流在额定值内时：,三极管,T,2,截止，这时，电压负反馈保证电路正常工作。,输出电流超出额定值时：,U,B,电压上升，三极管,T,2,导通，使,U,O,迅速下降,，由于,R,1,、R,2,R,O,，故,U,B,的下降速度慢于,U,O,，使,U,O,迅速下降到0，实现了截流作用。,20,2调整管安全区保护电路,21,3调整管过热保护电路,22,六、串联反馈式稳压电路缺点,损耗 (,P,=,U,CE,I,L,) 大,电源的效率 (,=,P,o,/,P,i,=,U,o,I,L,/,U,i,I,i,) 较低,为了提高效率，可采用开关型稳压电源。,调整管工作在线性放大区，当负载电流较大时:,23,随着半导体工艺的发展，现在已生产并广泛应用的单片集成稳压电源，具有体积小，可靠性高，使用灵活，价格低廉等优点。最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共引出端，故称之为三端集成稳压器。,本节主要介绍常用的,W7800系列,三端集成稳压器，其内部也是串联型晶体管稳压电路。,该组件的外形如下图，稳压器的硅片封装在普通功率管的外壳内，电路内部附有短路和过热保护环节。,七、集成稳压电源,24,25,1,端: 输入端,2,端: 公共端,3,端: 输出端,W7800系列稳压器外形,1,2,3,1,端: 公共端,2,端: 输入端,3,端: 输出端,W7900系列稳压器外形,1,2,3,26,注：,型号后XX两位数字代表输出电压值,输出电压额定电压值有:,5V、9V、12V 、18V、 24V等 。,三端集成,稳压器,固定式,可调式,正稳压W78XX,负稳压W79XX,1、集成稳压电源的分类,27,1、输出为固定电压的电路,2、应用电路,输出为固定正压时的接法如图所示,。,注意：,输入与输出端之间的电压不得低于3V！,+,_,W7800系列稳压器 基本接线图,C,o,W7800,C,I,U,I,+,_,U,o,1,3,2,0.11,F,1,F,28,2 、输出正负电压的电路,正负电压同时输出电路,W78XX,C,I,U,I,+,_,U,O,1,3,2,+,_,C,I,W79XX,1,3,C,O,C,O,2,U,O,29,C,O,W78XX,C,I,U,I,+,_,+,_,U,O,1,3,2,U,XX,U,Z,R,D,Z,U,XX,:,为W78XX固定输出电压,U,O,=,U,XX,+,U,Z,3、提高输出电压的电路,30,4、输出电压可调式电路,用三端稳压器也可以实现输出电压可调，下图是用W7805组成的730V可调式稳压电源。,W7805,1,3,2,R,1,C,I,C,o,U,I,7,6,2,3,4,U,o,R,2,F007,0.33,33V,10k,0.1,31,(,U,XX,=5V),运算放大器作为电压跟随器使用, 它的电源就借助于稳压器的输入直流电压。由于运放的输入阻抗很高 ,输出阻抗很低，可以克服稳压器受输出电流变化的影响。,1,3,2,R,1,C,I,C,o,U,I,7,6,2,3,4,U,o,R,2,F007,0.33,33V,10k,0.1,W7805,U,o,1,32,作业：P557558,13、15,33,