第七章直流穩(wěn)壓電源 ppt課件

1、 7.1晶體管穩(wěn)壓電源晶體管穩(wěn)壓電源 7.2集成穩(wěn)壓器及應(yīng)用電路集成穩(wěn)壓器及應(yīng)用電路 本章小結(jié)本章小結(jié)第七章直流穩(wěn)壓電源*7.3開關(guān)穩(wěn)壓電源簡介開關(guān)穩(wěn)壓電源簡介 7.1.1串聯(lián)型穩(wěn)壓電路串聯(lián)型穩(wěn)壓電路V：NPN 型，相當(dāng)于一只受基極電流控制的可變電位器，型，相當(dāng)于一只受基極電流控制的可變電位器，利用其電壓的變化來實現(xiàn)穩(wěn)壓。利用其電壓的變化來實現(xiàn)穩(wěn)壓。負(fù)載與起調(diào)整作用的三極管相串聯(lián)，故稱串聯(lián)型穩(wěn)壓電負(fù)載與起調(diào)整作用的三極管相串聯(lián)，故稱串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。路。 1電路組成電路組成7.1晶體管穩(wěn)壓電源晶體管穩(wěn)壓電源 2工作原理工作原理假定輸出電壓假定輸出電壓 VO 由于由于某種原因升高，因某種原因升高，

2、因 VZ 是穩(wěn)是穩(wěn)定值，所以三極管的定值，所以三極管的 VBE 將將減小，減小， IB 使減小，三極管使減小，三極管集集射電壓射電壓 VCE 增大，由于增大，由于VO = VI - VCE ，因而抑制，因而抑制了輸出電壓的升高，使其趨了輸出電壓的升高，使其趨于穩(wěn)定。于穩(wěn)定。若輸出電壓因某種原因下降時，其變化過程與此相反。若輸出電壓因某種原因下降時，其變化過程與此相反。穩(wěn)壓過程可表示為穩(wěn)壓過程可表示為 OCEBBEOVVIVV7.1晶體管穩(wěn)壓電源晶體管穩(wěn)壓電源 3 3穩(wěn)壓電路工作條件穩(wěn)壓電路工作條件穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管 VZ 的穩(wěn)定是保證輸出電壓穩(wěn)定的前提。可將串聯(lián)的穩(wěn)定是保證輸出電壓穩(wěn)定的前提?？蓪⒋?/p>

3、聯(lián)型穩(wěn)壓電路改成典型射極輸出器的電路。型穩(wěn)壓電路改成典型射極輸出器的電路。7.1晶體管穩(wěn)壓電源晶體管穩(wěn)壓電源 7.1.2具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型可調(diào)穩(wěn)壓電路具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型可調(diào)穩(wěn)壓電路串聯(lián)型可調(diào)穩(wěn)壓電源方框圖如圖所示。串聯(lián)型可調(diào)穩(wěn)壓電源方框圖如圖所示。7.1晶體管穩(wěn)壓電源晶體管穩(wěn)壓電源 1電路及各元件作用電路及各元件作用組成：調(diào)整部分調(diào)整管組成：調(diào)整部分調(diào)整管 V1）、取樣電路）、取樣電路R1、 R2、 RP 組成分壓器）、基準(zhǔn)環(huán)節(jié)穩(wěn)壓管組成分壓器）、基準(zhǔn)環(huán)節(jié)穩(wěn)壓管 VDZ 和和 R3 組成的穩(wěn)組成的穩(wěn)壓電路）壓電路） 、比較放大級放大管、比較放大級放大管 V2 等）。等）。7.1晶體管穩(wěn)壓電

4、源晶體管穩(wěn)壓電源 R1、 R2、 RP ：組成取樣電路，將輸出電壓的一部分：組成取樣電路，將輸出電壓的一部分取出加到取出加到 V2 管的基極，與基準(zhǔn)電壓進行比較，其差值電壓管的基極，與基準(zhǔn)電壓進行比較，其差值電壓經(jīng)過經(jīng)過 V2 放大后，送到調(diào)整管的基極，控制調(diào)整管的工作。放大后，送到調(diào)整管的基極，控制調(diào)整管的工作。 V1V1：調(diào)整管，起電壓調(diào)整作用；：調(diào)整管，起電壓調(diào)整作用；V2 V2 ：比較放大管；：比較放大管；VZ VZ ：穩(wěn)壓管，與限流電阻：穩(wěn)壓管，與限流電阻 R3 R3 組成基準(zhǔn)電源，為組成基準(zhǔn)電源，為 V2 V2 發(fā)發(fā)射極提供基準(zhǔn)電壓；射極提供基準(zhǔn)電壓； 7.1晶體管穩(wěn)壓電源晶體管穩(wěn)

5、壓電源 2穩(wěn)壓原理穩(wěn)壓原理 OCEOVVV（2當(dāng)電網(wǎng)電壓下降或負(fù)載變重時當(dāng)電網(wǎng)電壓下降或負(fù)載變重時可概括為可概括為 C2C2B2BE2B2OIVIIVVVV B1E1CE1OIIVV（1當(dāng)電網(wǎng)電壓升高或當(dāng)電網(wǎng)電壓升高或 RL 增大時增大時穩(wěn)壓過程為穩(wěn)壓過程為 可概括為可概括為 B1C2B2BE2B2OIVIIVVVVB1CE1OIVV OCEOVVV7.1晶體管穩(wěn)壓電源晶體管穩(wěn)壓電源（RL） 3輸出穩(wěn)定電壓的調(diào)節(jié)輸出穩(wěn)定電壓的調(diào)節(jié) 按分壓關(guān)系按分壓關(guān)系 整理得整理得OP21)P(2B2VRRRRRV 下)(BE2Z)P(2P21OVVRRRRRV 下Z)P(2P21OVRRRRRV下 為分壓比

6、，稱為取樣比，用為分壓比，稱為取樣比，用 n 表示，那么表示，那么 nVVZO 7.1晶體管穩(wěn)壓電源晶體管穩(wěn)壓電源P21)P(2RRRRR 下RP(下下)：為可變電阻抽頭下部分阻值。：為可變電阻抽頭下部分阻值。因因 V2 VBE2，那么，那么 4 4影響串聯(lián)型可調(diào)式穩(wěn)壓電源穩(wěn)壓性能的因素影響串聯(lián)型可調(diào)式穩(wěn)壓電源穩(wěn)壓性能的因素（1取樣電路取樣電路取樣電路的分壓比取樣電路的分壓比 n 越穩(wěn)定，則穩(wěn)壓越穩(wěn)定，則穩(wěn)壓性能越好。性能越好。 （2基準(zhǔn)環(huán)節(jié)基準(zhǔn)環(huán)節(jié)穩(wěn)壓管應(yīng)選用動態(tài)電阻小、電壓溫度系穩(wěn)壓管應(yīng)選用動態(tài)電阻小、電壓溫度系數(shù)小的硅穩(wěn)壓二極管。數(shù)小的硅穩(wěn)壓二極管。 （3放大環(huán)節(jié)放大環(huán)節(jié)應(yīng)使比較放大級有

7、較高的增益和較高的應(yīng)使比較放大級有較高的增益和較高的穩(wěn)定性。穩(wěn)定性。（4調(diào)整環(huán)節(jié)調(diào)整環(huán)節(jié)輸出功率大的穩(wěn)定電源，應(yīng)選用大功率輸出功率大的穩(wěn)定電源，應(yīng)選用大功率三極管作調(diào)整管。三極管作調(diào)整管。7.1晶體管穩(wěn)壓電源晶體管穩(wěn)壓電源 7.1晶體管穩(wěn)壓電源晶體管穩(wěn)壓電源調(diào)整管的并聯(lián)運用和串聯(lián)運用如圖所示。調(diào)整管的并聯(lián)運用和串聯(lián)運用如圖所示。調(diào)整管除常用復(fù)合管外，有時因三極管的極限電流調(diào)整管除常用復(fù)合管外，有時因三極管的極限電流 ICMICM不夠大而采用多管并聯(lián)；或因三極管允許的極限電壓不夠大而采用多管并聯(lián)；或因三極管允許的極限電壓 BVCEOBVCEO不夠高而采用多管串聯(lián)運用。不夠高而采用多管串聯(lián)運用。

8、7.1.3提高串聯(lián)型穩(wěn)壓電路性能的措施提高串聯(lián)型穩(wěn)壓電路性能的措施（1問題問題（2 2措施措施1 1提高穩(wěn)定度的措施提高穩(wěn)定度的措施設(shè)置輔助電源可為比較放大管提供一個穩(wěn)定的集電極電壓，設(shè)置輔助電源可為比較放大管提供一個穩(wěn)定的集電極電壓，同時也為調(diào)整管提供穩(wěn)定偏流。可以克服輸入電壓波動對兩者同時也為調(diào)整管提供穩(wěn)定偏流?？梢钥朔斎腚妷翰▌訉烧叩挠绊?，提高了輸出電壓穩(wěn)定度。的影響，提高了輸出電壓穩(wěn)定度。輸入電壓不穩(wěn)定會導(dǎo)致比較放大級的電源電壓和調(diào)整管偏輸入電壓不穩(wěn)定會導(dǎo)致比較放大級的電源電壓和調(diào)整管偏流不穩(wěn)定。流不穩(wěn)定。7.1晶體管穩(wěn)壓電源晶體管穩(wěn)壓電源 電路如圖所示。電路如圖所示。7.1晶體管

9、穩(wěn)壓電源晶體管穩(wěn)壓電源 2提高溫度穩(wěn)定性的措施提高溫度穩(wěn)定性的措施（2措施措施（1問題問題產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓的穩(wěn)壓二極管接在產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓的穩(wěn)壓二極管接在 V2 的基極，取樣電壓的基極，取樣電壓接接V3 基極，差分放大器對兩管基極電壓之差進行放大，完成基極，差分放大器對兩管基極電壓之差進行放大，完成穩(wěn)壓功能。穩(wěn)壓功能。 R4 為兩管的公共電阻，抑制了溫度對差分管的為兩管的公共電阻，抑制了溫度對差分管的影響。影響。溫度變化會使比較放大管的集電極電流和射極電流發(fā)生溫度變化會使比較放大管的集電極電流和射極電流發(fā)生變化，輸出電壓將隨溫度的變化發(fā)生漂移。變化，輸出電壓將隨溫度的變化發(fā)生漂移。7.1晶體管穩(wěn)壓電源

10、晶體管穩(wěn)壓電源 采用能夠抑制溫漂的差分放大電路，如下圖。采用能夠抑制溫漂的差分放大電路，如下圖。7.1晶體管穩(wěn)壓電源晶體管穩(wěn)壓電源 1限流式保護電路限流式保護電路7.1.4保護電路保護電路當(dāng)輸出電流超過額定值時，保護電路開始動作，使輸出當(dāng)輸出電流超過額定值時，保護電路開始動作，使輸出電流限制在一定的范圍內(nèi)。電流限制在一定的范圍內(nèi)。 （1功能功能（2電路組成電路組成7.1晶體管穩(wěn)壓電源晶體管穩(wěn)壓電源 （3 3工作原理工作原理限流電阻取值適當(dāng)，流過限流電阻的電流正常時，保護限流電阻取值適當(dāng)，流過限流電阻的電流正常時，保護二極管二極管 V 截止，不影響電路工作；超負(fù)載時，保護二極管截止，不影響電路工

11、作；超負(fù)載時，保護二極管 的電流減小，保護調(diào)整管不致?lián)p壞。的電流減小，保護調(diào)整管不致?lián)p壞。7.1晶體管穩(wěn)壓電源晶體管穩(wěn)壓電源 R：檢測電阻。：檢測電阻。2截流式保護電路截流式保護電路當(dāng)輸出過載或短路時，保護電路開始動作使調(diào)整管截止，當(dāng)輸出過載或短路時，保護電路開始動作使調(diào)整管截止，從而使通過調(diào)整管的電流減至最小，起到保護作用。從而使通過調(diào)整管的電流減至最小，起到保護作用。（1功能功能 （2電路組成電路組成R3、VDZ2：組：組成簡單的穩(wěn)壓源，為成簡單的穩(wěn)壓源，為 V3基極提供基準(zhǔn)電壓。基極提供基準(zhǔn)電壓。 V3：保護管，連：保護管，連同其外圍電阻組成保同其外圍電阻組成保護電路護電路 。7.1晶體

12、管穩(wěn)壓電源晶體管穩(wěn)壓電源 （3工作原理工作原理負(fù)載電流處于正常范圍時，負(fù)載電流處于正常范圍時，調(diào)整管正常工作，加在檢測電調(diào)整管正常工作，加在檢測電阻阻 R 上的電壓處于正常值，保上的電壓處于正常值，保護管護管 V3 截止，保護電路不發(fā)截止，保護電路不發(fā)揮作用。揮作用。當(dāng)負(fù)載電流因過載或負(fù)載短路時，檢測電阻當(dāng)負(fù)載電流因過載或負(fù)載短路時，檢測電阻 R 電壓降增大，電壓降增大，導(dǎo)致保護管導(dǎo)致保護管 V3導(dǎo)通，電流導(dǎo)通，電流 IC3 增大，增大， VC3 下降，即下降，即 VB1 調(diào)整管調(diào)整管下降，使調(diào)整管的下降，使調(diào)整管的 VCE1 增大，導(dǎo)致輸出電壓增大，導(dǎo)致輸出電壓 VO 下降。正反饋下降。正反

13、饋過程如下：過程如下： C3BE3E3OCE1C1B1C3IVVVVIII7.1晶體管穩(wěn)壓電源晶體管穩(wěn)壓電源 1電路組成電路組成7.1.5串聯(lián)型穩(wěn)壓電源舉例串聯(lián)型穩(wěn)壓電源舉例組成：整流橋式）、濾波電容濾波和穩(wěn)壓串聯(lián)組成：整流橋式）、濾波電容濾波和穩(wěn)壓串聯(lián)可調(diào)式三部分?？烧{(diào)式三部分。 7.1晶體管穩(wěn)壓電源晶體管穩(wěn)壓電源 2穩(wěn)壓部分特點穩(wěn)壓部分特點（1電路中的調(diào)整管電路中的調(diào)整管 V1、放大管、放大管 V2 、 V3 和過流保護和過流保護三極管三極管 V4 均使用均使用 PNP 型鍺管，輸出電壓的極性為負(fù)。型鍺管，輸出電壓的極性為負(fù)。 （5過載保護部分由過載保護部分由 V4 等組成三極管截流式保護

14、電路。等組成三極管截流式保護電路。（2因輸出電流較大，所以調(diào)整管由因輸出電流較大，所以調(diào)整管由 V1 和和 兩個管兩個管子組成復(fù)合管。子組成復(fù)合管。1V（3為提高穩(wěn)壓電路的溫度穩(wěn)定性，放大電路采用由為提高穩(wěn)壓電路的溫度穩(wěn)定性，放大電路采用由V2 、 V3 組成的差分放大電路。組成的差分放大電路。（4為提高穩(wěn)壓性能，放大管的集電極負(fù)載電阻為提高穩(wěn)壓性能，放大管的集電極負(fù)載電阻 R5 接接至一個輔助電源。至一個輔助電源。7.1晶體管穩(wěn)壓電源晶體管穩(wěn)壓電源 7.2.1固定式三端集成穩(wěn)壓器固定式三端集成穩(wěn)壓器7.2集成穩(wěn)壓器及應(yīng)用電路集成穩(wěn)壓器及應(yīng)用電路1特點特點輸出電壓固定，外引線有輸入、輸出和接地

15、三個端子。輸出電壓固定，外引線有輸入、輸出和接地三個端子。2型號和規(guī)格型號和規(guī)格W7800 系列是三端固定正電壓輸出的集成穩(wěn)壓器。系列是三端固定正電壓輸出的集成穩(wěn)壓器。系列序號的最末兩位數(shù)表示標(biāo)稱輸出電壓值。如系列序號的最末兩位數(shù)表示標(biāo)稱輸出電壓值。如W7812。 W7900 系列是三端固定負(fù)電壓輸出的集成穩(wěn)壓器。系列是三端固定負(fù)電壓輸出的集成穩(wěn)壓器。 W7800 和和 W7900 系列的外形及管腳排列如圖所示。系列的外形及管腳排列如圖所示。7.2集成穩(wěn)壓器及應(yīng)用電路集成穩(wěn)壓器及應(yīng)用電路W7800 W7900 （3 3最大輸出電流最大輸出電流 IOmaxIOmax（1 1最大輸入電壓最大輸入電

16、壓 VImaxVImax（2 2輸出電壓輸出電壓 VOVO（4 4電壓調(diào)整率電壓調(diào)整率 SVSV7.2集成穩(wěn)壓器及應(yīng)用電路集成穩(wěn)壓器及應(yīng)用電路3主要性能參數(shù)主要性能參數(shù)W7800 系列）系列）穩(wěn)壓器正常工作時所允許輸入的最大電壓。穩(wěn)壓器正常工作時所允許輸入的最大電壓。保證穩(wěn)壓器安全工作時允許輸出的最大電流。保證穩(wěn)壓器安全工作時允許輸出的最大電流。穩(wěn)壓器正常工作時，能輸出的額定電壓。穩(wěn)壓器正常工作時，能輸出的額定電壓。%VV/VSV100IOO 在輸入電壓變化量在輸入電壓變化量 VI 為零時，輸出電壓變化量為零時，輸出電壓變化量 VO 與輸出電流變化量與輸出電流變化量 IO 的比值。的比值。（5

17、輸出電阻輸出電阻 Ro （1基本應(yīng)用電路基本應(yīng)用電路圖示為三端固定式穩(wěn)壓器的一般接法。輸入、輸出端并圖示為三端固定式穩(wěn)壓器的一般接法。輸入、輸出端并聯(lián)高頻旁路電容。接線時，管腳不能接錯，公共端不得懸空。聯(lián)高頻旁路電容。接線時，管腳不能接錯，公共端不得懸空。4典型應(yīng)用電路典型應(yīng)用電路7.2集成穩(wěn)壓器及應(yīng)用電路集成穩(wěn)壓器及應(yīng)用電路 （2輸入電壓的擴展輸入電壓的擴展7.2集成穩(wěn)壓器及應(yīng)用電路集成穩(wěn)壓器及應(yīng)用電路圖 圖 a 為串入三極管為串入三極管來降低輸入電來降低輸入電壓。圖壓。圖b為用電阻來降為用電阻來降壓。圖壓。圖c為采用一只穩(wěn)為采用一只穩(wěn)壓器降壓。壓器降壓。W7800 系列規(guī)定最大允許的輸入電

18、壓，超過該值就要損系列規(guī)定最大允許的輸入電壓，超過該值就要損壞穩(wěn)壓器。可用圖示的三種方案之一來擴展輸入電壓。壞穩(wěn)壓器。可用圖示的三種方案之一來擴展輸入電壓。 （3輸出電壓的擴展輸出電壓的擴展如需將輸出電壓提高到所需值，可采用如圖所示電路。如需將輸出電壓提高到所需值，可采用如圖所示電路。7.2集成穩(wěn)壓器及應(yīng)用電路集成穩(wěn)壓器及應(yīng)用電路ZVVV XXO （4輸出電流的擴展輸出電流的擴展7.2集成穩(wěn)壓器及應(yīng)用電路集成穩(wěn)壓器及應(yīng)用電路圖圖a采用采用并聯(lián)電阻的方法擴并聯(lián)電阻的方法擴流 。 圖 流 。 圖 b 用 用PNP 功率管擴流。功率管擴流。圖圖c用兩只穩(wěn)用兩只穩(wěn)壓器并聯(lián)輸出，并壓器并聯(lián)輸出，并聯(lián)時應(yīng)

19、注意兩集成聯(lián)時應(yīng)注意兩集成穩(wěn)壓器的參數(shù)要一穩(wěn)壓器的參數(shù)要一致。致。在需要穩(wěn)壓器輸出電流增大的場合，可采用如圖所示電在需要穩(wěn)壓器輸出電流增大的場合，可采用如圖所示電路。路。 （5輸出電壓可調(diào)電路輸出電壓可調(diào)電路固定式三端集成穩(wěn)壓器與集成運放電路適當(dāng)連接，就可固定式三端集成穩(wěn)壓器與集成運放電路適當(dāng)連接，就可組成輸出電壓可調(diào)的穩(wěn)壓電路。組成輸出電壓可調(diào)的穩(wěn)壓電路。7.2集成穩(wěn)壓器及應(yīng)用電路集成穩(wěn)壓器及應(yīng)用電路 （6正負(fù)對稱的穩(wěn)壓電源正負(fù)對稱的穩(wěn)壓電源采用兩只不同型號的三端集成穩(wěn)壓器，可組合成一種正采用兩只不同型號的三端集成穩(wěn)壓器，可組合成一種正負(fù)對稱輸出電壓的穩(wěn)壓電源。負(fù)對稱輸出電壓的穩(wěn)壓電源。7.

20、2集成穩(wěn)壓器及應(yīng)用電路集成穩(wěn)壓器及應(yīng)用電路 7.2.2可調(diào)式三端集成穩(wěn)壓器可調(diào)式三端集成穩(wěn)壓器該集成穩(wěn)壓器不僅輸出電壓可調(diào)，而且穩(wěn)壓性能指標(biāo)均優(yōu)該集成穩(wěn)壓器不僅輸出電壓可調(diào)，而且穩(wěn)壓性能指標(biāo)均優(yōu)于固定式集成穩(wěn)壓器。調(diào)壓范圍于固定式集成穩(wěn)壓器。調(diào)壓范圍 1.2 V 37 V，常用的正壓系，常用的正壓系列列 W117/217/317，負(fù)壓系列，負(fù)壓系列 W337。其外形和接線如圖所示。其外形和接線如圖所示。7.2集成穩(wěn)壓器及應(yīng)用電路集成穩(wěn)壓器及應(yīng)用電路F-1、F-2 型型 S-7 型型 W317 三端可調(diào)集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用電路如圖所示。該電三端可調(diào)集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用電路如圖所示。該電路是很實用的路是很

21、實用的 3 V 便攜式收音機用電源。便攜式收音機用電源。7.2集成穩(wěn)壓器及應(yīng)用電路集成穩(wěn)壓器及應(yīng)用電路 *7.3開關(guān)穩(wěn)壓電源簡介開關(guān)穩(wěn)壓電源簡介1工作特點工作特點開關(guān)型穩(wěn)壓電源是調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)的開關(guān)式穩(wěn)壓開關(guān)型穩(wěn)壓電源是調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)的開關(guān)式穩(wěn)壓電源，其調(diào)整管只工作在飽和與截止兩種狀態(tài)，即開、關(guān)狀電源，其調(diào)整管只工作在飽和與截止兩種狀態(tài)，即開、關(guān)狀態(tài)，使管耗降到最小，使整個電源體積小，效率高，穩(wěn)壓性態(tài)，使管耗降到最小，使整個電源體積小，效率高，穩(wěn)壓性能好，穩(wěn)壓范圍大。能好，穩(wěn)壓范圍大。并聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電源主要由開關(guān)調(diào)整管、儲能電路、取并聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電源主要由開關(guān)調(diào)整管、儲能電路、取樣比較電路、基準(zhǔn)電路、脈沖調(diào)寬和脈沖發(fā)生電路等組成。樣比較電路、基準(zhǔn)電路、脈沖調(diào)寬和脈沖發(fā)生電路等組成。2組成組成 *7.3開關(guān)穩(wěn)壓電源簡介開關(guān)穩(wěn)壓電源簡介電路方框圖如圖所示。電路方框圖如圖所示。調(diào)整管導(dǎo)通期間，儲能電感儲能，并由儲能電容向負(fù)載供調(diào)整管導(dǎo)通期間，儲能電感儲能，并由儲能電容向負(fù)載供電；調(diào)整管截止期間，儲能電感釋放能量對儲能電容充電，同