第8章直流稳压电源

,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,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,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,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,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,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,*,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,*,*,第,8,章直流稳压电源,本章学习目标,8.1,稳压类型概述,8.2,串联型晶体管稳压电源,8.3,稳压电源的主要技术指标,8.4,集成稳压器简介,8.5,开关型稳压电路简介,本章小结,本章学习目标,理解直流稳压电源的概念及两种稳压类型电路的特点。,掌握串联型稳压电路的构成和稳压原理，了解主要元件的作用，掌握稳压电源的输出电压及调节范围的计算。,了解稳压电源的主要技术指标。,掌握三端集成稳压器的引脚、,CW78,系列的型号意义所构成的稳压电路的形式。,了解开关稳压电路的基本原理。,8.1,稳压类型概述,直流稳压电源：,当电网电压或负载发生变化时，能基本保持输出电压不变的电源装置。,一、并联型稳压电路,电路结构特点是调整元件与负载,R,L,并联，故称并联型稳压电路。稳压过程是通过调整元件的电流调整作用实现的。,并联型硅稳压管稳压电路中稳压管,V,为电流调整元件，,R,为限流电阻。,稳压原理：,设,V,I,恒定，,R,L,I,L,V,O,I,Z,V,O,电路优点,是结构简单，调试方便；缺点是输出电流较小、输出电压固定，稳压性能较差。因此，只适用于小型电子设备。,8.2,串联型晶体管稳压电源,8.2.1,简单串联型晶体管稳压电源,8.2.2,带有放大环节的串联型晶体管稳压电源,8.2.1,简单串联型晶体管稳压电源,V,1,管为调整管，工作在放大区，起电压调整作用；,V,2,管为硅稳压管，稳定,V,1,管的基极电压,V,B,，提供作为稳压电路的基准电压,V,Z,；,R,1,既是,V,2,管的限流电阻，又是,V,1,管的偏置电阻；,R,2,为,V,1,管的发射极电阻；,R,L,为外接负载。,稳压过程：,当,V,O,V,BE,I,B,V,CE,V,O,因负载电流由管子,V,1,供给，所以与并联型稳压电路相比，可以供给较大的负载电流。但该电路对输出电压微小变化量反应迟钝，稳压效果不好，只能用在要求不高的电路中。,静态工作点的图解分析,8.2.2,带有放大环节的串联型晶体管稳压电源,1,电路结构,V,1,为调整管，起电压调整作用；,V,2,是比较放大管，与集电极电阻,R,4,组成比较放大器；,V,3,是稳压管，与限流电阻,R,3,组成基准电压，为,V,2,发射极提供基准电压；,R,1,、,R,2,和,R,P,组成采样电路，取出一部分输出电压变化量加到,V,2,的基极，与,V,2,发射极基准电压进行比较，其差值电压经过,V,2,放大后，送到调整管的基极，控制调整管的工作。,动画串联反馈式稳压电路,2,稳压过程,设,R,L,恒定，当,V,I,V,O,V,B2,V,BE2,V,C2,V,BE1,V,CE1,V,O,3,输出电压调节范围,由于,即,当,R,P,的滑动臂移到最上端时，,R,P,=0,，,R,P,=,R,p,，,V,o,达到最小值。即,当,R,P,的滑动臂移到最下端时，,R,P,=,R,P,，,R,P,=0,，,V,o,达到最大值。即,则输出电压,V,o,的调节范围为,以上各式中的,V,BE2,约为,0,.,6 0,.,8 V,。,综上所述，带有放大环节的串联型晶体管稳压电路，一般由四部分组成，即,采样电路、基准电压、比较放大电路和调整元件,。,电路的,优点,是输出电流较大，输出电压可调；,缺点,是电源效率低，大功率电源需设散热装置。,例,8.2.1,设图中的稳压管为,2 CW14,，,V,Z,=7 V,。采样电阻,R,1,=1 k,，,R,P,=200,，,R,2,=680,，试估算输出电压的调节范围。,解,设,V,BE2,=0.7 V,，根据,则,根据,故输出电压调节范围：,16.5 21.3 V,。,则,8.3,稳压电源的主要技术指标,技术指标是用来表示稳压电源性能的参数，主要有,特性指标,和,质量指标,两种。,一、特性指标,表明稳压电源工作特性的参数。,例如：允许输入的电压，输出电压及可调范围，输出电流等。,二、质量指标,它表明稳压电源克服负载电阻变化的能力。,衡量稳压电源性能优劣的参数。,1,稳压系数,S,r,负载不变时，稳压电路输出电压相对变化量与输入电压相对变化量之比。即,它表明稳压电源克服电网电压变化的能力。,2,输出电阻,r,o,输入电压不变时，输出电压变化量与输出电流变化量之比。即,3,电压调整率,K,V,一般常用稳压系数,s,r,和输出电阻,r,o,这两个主要指标。其数值越小，电路稳压性能越好。,额定负载不变时，电网电压变化,10%,，输出电压相对变化量。即,4,电流调整率,K,I,电网电压不变时，输出电流从零到最大值变化时，输出电压的相对变化量。即,例,8.3.1,如,图稳压管稳压电路，设额定输出电压,V,O,=12 V,，当负载不变时，电网电压波动,10%,，其输出电压变化量,V,O,=45 mV,；若电网电压不变，负载电流由零变到最大值，其输出电压变化量,V,O,=108 mV,。求稳压电源的电压调整率,K,V,和电流调整率,K,I,。,解,(,1,),电压调整率,(,2,),电流调整率,8.4,集成稳压器简介,8.4.1,三,端固定式集成稳压器,8.4.2,三端可调式集成稳压器,集成稳压器简介,用集成电路的形式制造的稳压电路称为集成稳压器。优点是性能稳定可靠，使用方便、价格低廉。,集成稳压器种类有多端式和三端式，输出电压有固定式和可调式，正压、负压输出稳压器等。,8.4.1,三端固定式集成稳压器,这类产品的封装形式有金属壳和塑料壳两种。它们都有三个管脚，分别是输入端、输出端和公共端，因此称为三端式稳压器。,1,CW7800,系列是三端固定正压输出的集成稳压器。,输出电压有,5 V,、,6 V,、,9 V,、,12 V,、,15 V,、,18 V,、,24 V,等档次。,例如：,CW7805,表示输出电压为正,5 V,。此系列最大输出电流为,1.5 A,。,同类产品：,CW78M00,系列,(,0.5A,),；,CW78L00,系列,(,0.1 A,),；,CW78T00,系列,(,3 A,),和,CW78H00,系列,(,5 A,),。,CW7800,系列的管脚：,不同类型、不同封装形式的三端集成稳压器的引脚排列不同，使用时请查阅手册。,2,CW7900,系列是三端固定负压输出的集成稳压器。,在输出电压档次、电流档次等方面与,78,系列相同。引脚排列请查阅手册。,3,基本应用。,电容,C,1,用来抵消输入端接线较长时的电感效应，防止产生自激振荡。即用以改善波形。,C,2,为了瞬时增减负载电流时，不致引起输出电压有较大的波动,来改善暂态响应，并具有消振作用。,4,三端固定稳压器的功能扩展。,扩流电路,把两个参数完全相同的,CW7800,系列的集成块并联，则最大输出电流可扩展为,1.5 A,2,。,CW7812,集成稳压器应用电路,可见，调节,R,2,/R1,的比值，即可调,V,O,的值,。,设稳压器输出电压,V,X,，即,V,BA,=,V,X,，而,V,A,=,V,O,-,V,X,得,解得,输出电压可调电路,电压极性变换电路,输出负电压,输出正电压,8.4.2,三端可调式集成稳压器,三端可调式稳压器的外形和管脚的编号与三端固定式稳压器相同。但管脚功能有区别，如,CW317,为三端可调式正压输出稳压器，其引脚排列请查阅手册。,CW337,为三端可调式负压输出稳压器，其引脚排列请查阅手册。,CW317,和,CW337,的基本应用电路,应用特点是外接两个电阻,(,R,1,和,R,P,),就可得到所需的输出电压。为了使电路正常工件，一般输出电流不小于,5 mA,。输入电压范围在,3 40 V,之间，输出电压可调范围为,1.25 37 V,，器件最大输出电流约,1.5 A,。,8.5,开关型稳压电路简介,电路特点：,调整管交替工作在截止状态或饱和状态，即开关状态。在截止状态时功耗等于零，在饱和状态时管压降很小，功耗不大，因此电路效率高。,电路组成：,采样电路,(,R,5,、,R,6,、,R,7,),；比较放大管,(,V,4,),；,基准电压,(,V,6,、,R,4,),；,开关复合调整管,(,V,1,、,V,2,),；,振荡电路,(,V,1,、,V,2,、,V,3,、,R,2,、,C,1,),。其中，,V,3,的集电极与,V,2,基极相连，,V,2,的集电极通过,C,1,、,R,2,与,V,3,的基极相连。可见，当,V,3,饱和导通时，,V,1,、,V,2,是截止的，当,V,3,截止时，,V,1,、,V,2,饱和导通。,工作原理：,设开始时，,V,3,饱和导通，由于,V,3,的,V,CE3,较低，不足以使,V,1,、,V,2,导通；,V,3,的,I,B3,就向,C,1,充电，随着,C,1,的充电导致,V,3,的基极电位逐步升高最终,V,3,截止；当,V,3,截止后，,V,CE3,增大，逐步使,V,1,、,V,2,转入饱和导通状态。,这时,C,1,通过,R,3,、,V,4,放电，放电时间取决于,V,4,基极电位的高低，基极电位越高，,C,1,放电越快。,C,1,的放电导致,V,3,基极电位的下降，使,V,3,转入饱和导通，而,V,1,、,V,2,又转入截止状态。这样，,V,3,和,V,1,、,V,2,就自动反复轮流导通和截止。,4,稳压过程：,当,V,O,由于某种原因偏高时，,V,4,基极电位升高，,I,C4,增大，,C,1,放电速度增加，使,V,3,截止时间缩短，,V,1,、,V,2,饱和时间缩短，使,V,O,降低，从而稳定,V,O,。,优点,是电源效率高，稳压效果好。缺点是纹波较大，电路复杂，对元器件要求较高。被广泛应用在彩色电视机、计算机等设备中。,本章小结,并联型硅稳压管稳压电路结构简单，但输出电流小，稳压特性不理想，一般用于要求不高的小电流稳压电路中。,串联型稳压电路是利用三极管作为调整管与负载串联，从输出电压中取出一部分电压，与基准电压进行比较产生误差电压，误差电压经放大后去控制调整管的内阻，从而使输出电压稳定。串联型稳压电路一般由采样电路、基准电压、比较放大电路、调整管四部分组成。,三端集成稳压器具有体积小，安装方便，工作可靠等优点。它有固定输出和可调输出、正电压输出和负电压输出之分。,CW7800,系列为固定正电压输出，,CW7900,系列为固定负电压输出，,CW317,为三端可调式正压输出，,CW337,为三端可调式负压输出使用时应注意管脚排列差异。,开关稳压电路效率高，稳压效果好，广泛应用在彩色电视机、计算机等设备中。开关稳压电路是通过控制开关管的导通时间来使输出电压稳定的。,本章重点,掌握串联型晶体管稳压电源的电路组成、工作原理与性能特点，,理解稳压电源的主要技术指标。,熟悉集成稳压器的外特性，灵活应用三端集成稳压器组成所需的电源。,了解开关型稳压电路的概念和工作原理。,本章难点,1,稳压原理和技术指标的意义。,2,集成稳压器的功能扩展。,学时分配,序 号,内 容,学 时,1,8.1,稳压类型概述,0.5,2,8.2,串联型晶体管稳压电源,2,3,8.3,稳压电源的主要技术指标,0.5,4,8.4,集成稳压器简介,2,5,8.5,开关型稳压电路简介,1,6,本章总学时,6,