硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路（課堂PPT）

1、1模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)安徽理工大學(xué)電氣工程系安徽理工大學(xué)電氣工程系主講主講 ：黃友銳：黃友銳第十九講第十九講216.2 16.2 硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路16.2.1 16.2.1 硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路的原理硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路的原理16.2.2 16.2.2 穩(wěn)壓電阻的計(jì)算穩(wěn)壓電阻的計(jì)算16.2.3 16.2.3 基準(zhǔn)源基準(zhǔn)源316.2.1 16.2.1 硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路的原理硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路的原理硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路的電路圖如硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路的電路圖如圖圖16.0216.02所示。所示。 它是利用穩(wěn)壓它是利用穩(wěn)壓二極管的反向擊穿二極管的反向擊穿特性穩(wěn)

2、壓的，由于特性穩(wěn)壓的，由于反向特性陡直，較反向特性陡直，較大的電流變化，只大的電流變化，只會(huì)引起較小的電壓會(huì)引起較小的電壓變化。變化。圖圖16.02 16.02 硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路4(1) (1) 當(dāng)輸入電壓變化時(shí)如何穩(wěn)壓當(dāng)輸入電壓變化時(shí)如何穩(wěn)壓根據(jù)電路圖可知根據(jù)電路圖可知ZLR+=IIIRIVVVVVRIRIZO= 輸入電壓輸入電壓VI的增加，必然引起的增加，必然引起VO的增加，即的增加，即VZ增增加，從而使加，從而使IZ增加，增加，IR增加，使增加，使VR增加，從而使輸出增加，從而使輸出電壓電壓VO減小。這一穩(wěn)壓過(guò)程可概括如下：減小。這一穩(wěn)壓過(guò)程可概括如下： 這里這里

3、VO減小應(yīng)理解為由于輸入電壓減小應(yīng)理解為由于輸入電壓VI的增加，在的增加，在穩(wěn)壓二極管的調(diào)節(jié)下，使穩(wěn)壓二極管的調(diào)節(jié)下，使VO的增加沒(méi)有那么大而已。的增加沒(méi)有那么大而已。VO還是要增加一點(diǎn)的，這是一個(gè)有差調(diào)節(jié)系統(tǒng)。還是要增加一點(diǎn)的，這是一個(gè)有差調(diào)節(jié)系統(tǒng)。VIVOVZIZIRVRVO圖圖16.02 16.02 硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路5(2) (2) 當(dāng)負(fù)載電流變化時(shí)如何穩(wěn)壓當(dāng)負(fù)載電流變化時(shí)如何穩(wěn)壓 負(fù)載電流負(fù)載電流IL的增加，必然引起的增加，必然引起IR的增加，即的增加，即VR增增加，從而使加，從而使VZ=VO減小，減小，IZ減小。減小。IZ的減小必然使的減小必然使IR減減小，小

4、，VR減小，從而使輸出電壓減小，從而使輸出電壓VO增加。這一穩(wěn)壓過(guò)程增加。這一穩(wěn)壓過(guò)程可概括如下：可概括如下： ILIRVRVZ（VO）IZIRVRVO616.2.216.2.2穩(wěn)壓電阻的計(jì)算穩(wěn)壓電阻的計(jì)算穩(wěn)壓二極管的動(dòng)態(tài)電阻越小，穩(wěn)壓電阻穩(wěn)壓二極管的動(dòng)態(tài)電阻越小，穩(wěn)壓電阻R越大越大，穩(wěn)壓性能越好。，穩(wěn)壓性能越好。穩(wěn)壓電阻穩(wěn)壓電阻 R 的作用的作用將穩(wěn)壓二極管電流的變化轉(zhuǎn)換為電壓的變化，將穩(wěn)壓二極管電流的變化轉(zhuǎn)換為電壓的變化，從而起到調(diào)節(jié)作用，同時(shí)從而起到調(diào)節(jié)作用，同時(shí)R也是限流電阻。也是限流電阻。 顯然顯然R 的數(shù)值越大，較小的數(shù)值越大，較小IZ的變化就可引起足夠大的變化就可引起足夠大的的V

5、R變化，就可達(dá)到足夠的穩(wěn)壓效果。變化，就可達(dá)到足夠的穩(wěn)壓效果。 但但R 的數(shù)值越大，就需要較大的輸入電壓的數(shù)值越大，就需要較大的輸入電壓VI值，損值，損耗就要加大。耗就要加大。 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓性能與穩(wěn)壓二極管擊穿特性的穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓性能與穩(wěn)壓二極管擊穿特性的動(dòng)態(tài)電阻有關(guān)，與穩(wěn)壓電阻動(dòng)態(tài)電阻有關(guān)，與穩(wěn)壓電阻R 的阻值的阻值大小大小有關(guān)。有關(guān)。7穩(wěn)壓電阻的計(jì)算如下穩(wěn)壓電阻的計(jì)算如下 當(dāng)當(dāng)輸入電壓最小，負(fù)載電流最大輸入電壓最小，負(fù)載電流最大時(shí)，流過(guò)穩(wěn)時(shí)，流過(guò)穩(wěn)壓二極管的電流最小。此時(shí)壓二極管的電流最小。此時(shí)I IZ Z不應(yīng)小于不應(yīng)小于I IZminZmin，由，由此可計(jì)算出此可計(jì)

6、算出穩(wěn)壓電阻的最大值穩(wěn)壓電阻的最大值，實(shí)際選用的穩(wěn)壓，實(shí)際選用的穩(wěn)壓電阻應(yīng)小于最大值。即電阻應(yīng)小于最大值。即LmaxZminZIminmax=IIVVR 當(dāng)當(dāng)輸入電壓最大，負(fù)載電流最小輸入電壓最大，負(fù)載電流最小時(shí)，流過(guò)穩(wěn)時(shí)，流過(guò)穩(wěn)壓二極管的電流最大。此時(shí)壓二極管的電流最大。此時(shí)I IZ Z不應(yīng)超過(guò)不應(yīng)超過(guò)I IZmaxZmax，由此，由此可計(jì)算出可計(jì)算出穩(wěn)壓電阻的最小值穩(wěn)壓電阻的最小值。即。即LminZmaxZImaxmin=IIVVRmaxminRRR(1) (1) (2)(2) 穩(wěn)壓二極管在使用時(shí)穩(wěn)壓二極管在使用時(shí)一定要串入限流電阻，不一定要串入限流電阻，不能使它的功耗超過(guò)規(guī)定值，能使它的

7、功耗超過(guò)規(guī)定值，否則會(huì)造成損壞！否則會(huì)造成損壞！816.2.3 16.2.3 基準(zhǔn)源基準(zhǔn)源基準(zhǔn)源基準(zhǔn)源 一般是指擊穿電壓十分穩(wěn)定，電壓一般是指擊穿電壓十分穩(wěn)定，電壓溫度系數(shù)經(jīng)過(guò)補(bǔ)償了的穩(wěn)壓二極管溫度系數(shù)經(jīng)過(guò)補(bǔ)償了的穩(wěn)壓二極管。也稱為也稱為參考源參考源這種穩(wěn)壓二極管采用一種埋層工藝，穩(wěn)壓性能優(yōu)良，有的這種穩(wěn)壓二極管采用一種埋層工藝，穩(wěn)壓性能優(yōu)良，有的還加有溫度控制電路，使其溫度系數(shù)可小到幾個(gè)還加有溫度控制電路，使其溫度系數(shù)可小到幾個(gè)1010-6-6/。 型號(hào)型號(hào) 穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電壓(V) 工作電流工作電流(mA) 電壓溫度系數(shù)電壓溫度系數(shù)(10 -6/ ) MC1403 2.51 1.2 1010

8、0 . LM136/236/336 2.5 10 30 5.0 10 30 . TL431 2.536 0.4100 50 . LM3999 6.955 10 5 . AD2710K/L 10.0001mV 10 2/1 . MAX676 4.0960.01 5 1 677 5.0000.01 5 1 678 10.0000.01 5 1 .典型的基準(zhǔn)源典型的基準(zhǔn)源916.3 線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源 穩(wěn)壓二極管的缺點(diǎn)是工作電流較小，穩(wěn)定電壓穩(wěn)壓二極管的缺點(diǎn)是工作電流較小，穩(wěn)定電壓值不能連續(xù)調(diào)節(jié)。線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的工作電流值不能連續(xù)調(diào)節(jié)。線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的工作電流較大，輸出電壓

9、一般可連續(xù)調(diào)節(jié)，穩(wěn)壓性能優(yōu)越。較大，輸出電壓一般可連續(xù)調(diào)節(jié)，穩(wěn)壓性能優(yōu)越。目前這種穩(wěn)壓電源已經(jīng)制成單片集成電路，廣泛應(yīng)目前這種穩(wěn)壓電源已經(jīng)制成單片集成電路，廣泛應(yīng)用在各種電子儀器和電子電路之中。線性串聯(lián)型穩(wěn)用在各種電子儀器和電子電路之中。線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的缺點(diǎn)是損耗較大，效率低。壓電源的缺點(diǎn)是損耗較大，效率低。16.3.1 線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的工作原理16.3.2 穩(wěn)壓電路的保護(hù)環(huán)節(jié)16.3.3 三端集成穩(wěn)壓器1016.3.1 16.3.1 線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的工作原理線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的工作原理(1) (1) 線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的構(gòu)成線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的構(gòu)成線性串聯(lián)穩(wěn)壓電源的工作原理可用圖

10、線性串聯(lián)穩(wěn)壓電源的工作原理可用圖16.0316.03來(lái)說(shuō)明。來(lái)說(shuō)明。 顯然，顯然，VO =VI- -VR，當(dāng)，當(dāng)VI增加時(shí)，增加時(shí)，R 受控制而增加，受控制而增加，使使VR增加，從而在一定程增加，從而在一定程度上抵消了度上抵消了VI增加對(duì)輸出電增加對(duì)輸出電壓的影響。若負(fù)載電流壓的影響。若負(fù)載電流IL增增加，加，R受控制而減小，使受控制而減小，使VR減小，從而在一定程度上抵減小，從而在一定程度上抵消了因消了因IL增加，使增加，使VI減小，減小，對(duì)輸出電壓減小的影響。對(duì)輸出電壓減小的影響。 圖圖16.03 16.03 串聯(lián)穩(wěn)壓電串聯(lián)穩(wěn)壓電源源 圖圖16.03 16.03 串聯(lián)穩(wěn)壓電源串聯(lián)穩(wěn)壓電源

11、示意圖示意圖11 在實(shí)際電路中，可變電阻在實(shí)際電路中，可變電阻R R是用一個(gè)三極管來(lái)替是用一個(gè)三極管來(lái)替代的，控制基極電位，從而就控制了三極管的管壓降代的，控制基極電位，從而就控制了三極管的管壓降VCE，VCE相當(dāng)于相當(dāng)于VR 。要想輸出電壓穩(wěn)定，必須按電壓。要想輸出電壓穩(wěn)定，必須按電壓負(fù)反饋電路的模式來(lái)構(gòu)成串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。典型的串負(fù)反饋電路的模式來(lái)構(gòu)成串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。典型的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路如圖聯(lián)型穩(wěn)壓電路如圖 16.04 16.04 所示。它由所示。它由調(diào)整管、放大環(huán)調(diào)整管、放大環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)、基準(zhǔn)電壓源節(jié)、比較環(huán)節(jié)、基準(zhǔn)電壓源幾個(gè)部分組成。幾個(gè)部分組成。 圖圖16.04 16.04 串聯(lián)型穩(wěn)

12、壓電路方框圖串聯(lián)型穩(wěn)壓電路方框圖12(2) (2) 線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的工作原理線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的工作原理 根據(jù)圖根據(jù)圖16.0416.04分分兩種情況兩種情況來(lái)加以討論。來(lái)加以討論。1 1輸入電壓變化，輸入電壓變化，負(fù)載電流保持不變負(fù)載電流保持不變 輸入電壓輸入電壓VI的增加，必然會(huì)使輸出電壓的增加，必然會(huì)使輸出電壓VO有所有所增加，輸出電壓經(jīng)過(guò)取樣電路取出一部分信號(hào)增加，輸出電壓經(jīng)過(guò)取樣電路取出一部分信號(hào)Vf與基與基準(zhǔn)源電壓準(zhǔn)源電壓VREF比較，獲得誤差信號(hào)比較，獲得誤差信號(hào)V。誤差信號(hào)經(jīng)。誤差信號(hào)經(jīng)放大后，用放大后，用VO1去控制調(diào)整管的管壓降去控制調(diào)整管的管壓降VCE增加，從增加，從

13、而抵消輸入電壓增加的影響。而抵消輸入電壓增加的影響。 VIVOVfVO1VCEVO13（動(dòng)畫(huà)16-2） 2 2負(fù)載電流變化，輸入電壓保持不變負(fù)載電流變化，輸入電壓保持不變 負(fù)載電流負(fù)載電流IL的增加，必然會(huì)使輸入電壓的增加，必然會(huì)使輸入電壓VI有所有所減小，輸出電壓減小，輸出電壓VO必然有所下降，經(jīng)過(guò)取樣電路取必然有所下降，經(jīng)過(guò)取樣電路取出一部分信號(hào)出一部分信號(hào)Vf與基準(zhǔn)源電壓與基準(zhǔn)源電壓VREF比較，獲得的誤比較，獲得的誤差信號(hào)使差信號(hào)使VO1增加，從而使調(diào)整管的管壓降增加，從而使調(diào)整管的管壓降VCE下降，下降，從而抵消因從而抵消因IL增加，使輸入電壓減小的影響。增加，使輸入電壓減小的影響。

14、 ILVIVOVfVO1VCEVO3.3.輸出電壓調(diào)節(jié)范圍的計(jì)算輸出電壓調(diào)節(jié)范圍的計(jì)算根據(jù)圖根據(jù)圖16.0416.04可知可知VfVREFREF2321O1O)+(1=VRRRRVV調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)R2顯然可以改變輸出電壓。顯然可以改變輸出電壓。（動(dòng)畫(huà)16-1） 1416.3.2 穩(wěn)壓電路的保護(hù)環(huán)節(jié) 串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的內(nèi)阻很小，如果輸出端短串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的內(nèi)阻很小，如果輸出端短路，則輸出短路電流很大。同時(shí)輸入電壓將全部路，則輸出短路電流很大。同時(shí)輸入電壓將全部降落在調(diào)整管上，使調(diào)整管的功耗大大增加，調(diào)降落在調(diào)整管上，使調(diào)整管的功耗大大增加，調(diào)整管將因過(guò)損耗發(fā)熱而損壞，為此必須對(duì)穩(wěn)壓電整管將因過(guò)損耗發(fā)熱而

15、損壞，為此必須對(duì)穩(wěn)壓電源的短路進(jìn)行保護(hù)。過(guò)載也會(huì)造成損壞。源的短路進(jìn)行保護(hù)。過(guò)載也會(huì)造成損壞。 保護(hù)的方法保護(hù)的方法反饋保護(hù)型反饋保護(hù)型溫度保護(hù)型溫度保護(hù)型截流型截流型限流型限流型 利用集成電路制造工藝，在調(diào)整管利用集成電路制造工藝，在調(diào)整管旁制作旁制作PN結(jié)溫度傳感器。當(dāng)溫度超標(biāo)結(jié)溫度傳感器。當(dāng)溫度超標(biāo)時(shí)，啟動(dòng)保護(hù)電路工作，工作原理與反時(shí)，啟動(dòng)保護(hù)電路工作，工作原理與反饋保護(hù)型相同。饋保護(hù)型相同。15截流型截流型限流型限流型 當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，通過(guò)保當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，通過(guò)保護(hù)電路使調(diào)整管截止，從而護(hù)電路使調(diào)整管截止，從而限制了短路電流，使之接近限制了短路電流，使之接近為零。截流特性見(jiàn)為零。截流特性見(jiàn)

16、圖圖16.0516.05。 是當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，通過(guò)電是當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，通過(guò)電路中取樣電阻的反饋?zhàn)饔?，輸路中取樣電阻的反饋?zhàn)饔?，輸出電流得以限制。限流特性?jiàn)出電流得以限制。限流特性見(jiàn)圖圖16.0616.06。 圖圖16.05 16.05 截流型特性截流型特性 圖圖16.06 16.06 限流型特性限流型特性1616.3.3 16.3.3 三端集成穩(wěn)壓器三端集成穩(wěn)壓器(1)(1)概述概述 將串聯(lián)穩(wěn)壓電源和保護(hù)電路集成在一起就是集成穩(wěn)壓器。將串聯(lián)穩(wěn)壓電源和保護(hù)電路集成在一起就是集成穩(wěn)壓器。早期的集成穩(wěn)壓器外引線較多，早期的集成穩(wěn)壓器外引線較多，現(xiàn)在的集成穩(wěn)壓器只有三個(gè)：現(xiàn)在的集成穩(wěn)壓器只有三個(gè)：輸入端、

17、輸出端和公共端，稱為三端集成穩(wěn)壓器。輸入端、輸出端和公共端，稱為三端集成穩(wěn)壓器。它的電路它的電路符號(hào)見(jiàn)圖符號(hào)見(jiàn)圖16.0716.07，外形如圖，外形如圖16.0816.08所示。所示。圖圖16.07 16.07 集成穩(wěn)壓器符號(hào)集成穩(wěn)壓器符號(hào) 要特別注意，不同要特別注意，不同型號(hào)，不同封裝的集成型號(hào)，不同封裝的集成穩(wěn)壓器，它們?nèi)齻€(gè)電極穩(wěn)壓器，它們?nèi)齻€(gè)電極的位置是不同的，要查的位置是不同的，要查手冊(cè)確定。手冊(cè)確定。圖圖16.08 16.08 外形圖外形圖 照片172. 外形及外形及引腳功能引腳功能W7800系列穩(wěn)壓器外形系列穩(wěn)壓器外形1 輸入端輸入端3 公共端公共端2 輸出端輸出端W7900系列穩(wěn)

18、壓器外形系列穩(wěn)壓器外形1 公共端公共端3 輸入端輸入端2 輸出端輸出端塑料封裝塑料封裝TO-22018 (2) (2) 線性三端集成穩(wěn)壓器的分類線性三端集成穩(wěn)壓器的分類三端集成穩(wěn)壓器有如下幾種：三端集成穩(wěn)壓器有如下幾種：1. 1. 固定正輸出集成穩(wěn)壓器，固定正輸出集成穩(wěn)壓器，國(guó)標(biāo)型號(hào)國(guó)標(biāo)型號(hào)為為CW78-/CW78M-/CW78L-CW78-/CW78M-/CW78L-2. 2. 固定負(fù)輸出集成穩(wěn)壓器，固定負(fù)輸出集成穩(wěn)壓器，國(guó)標(biāo)型號(hào)國(guó)標(biāo)型號(hào)為為CW79-/CW79M-/CW79L-CW79-/CW79M-/CW79L-3. 3. 可調(diào)正輸出集成穩(wěn)壓器，可調(diào)正輸出集成穩(wěn)壓器，國(guó)標(biāo)型號(hào)國(guó)標(biāo)型號(hào)為為

19、CWCW1 117-/CW17-/CW1 117MCW17MCW1 117L-17L- CW CW2 217-/CW17-/CW2 217M-/CW17M-/CW2 217L-CW17L-CW3 317-/CW17-/CW3 317M-/CW17M-/CW3 317L-17L-4. 4. 可調(diào)負(fù)輸出集成穩(wěn)壓器，可調(diào)負(fù)輸出集成穩(wěn)壓器，國(guó)標(biāo)型號(hào)國(guó)標(biāo)型號(hào)為為CWCW1 137-/CW37-/CW1 137M37M CW CW1 137L-CW37L-CW2 237-/CW37-/CW2 237M-CW37M-CW2 237L-CW37L-CW3 337-/CW37-/CW3 337MCW37MCW3

20、 337L-37L-5. 5. 三端低壓差集成穩(wěn)壓器三端低壓差集成穩(wěn)壓器6. 6. 大電流三端集成穩(wěn)壓器大電流三端集成穩(wěn)壓器 以上以上1 1-為軍品級(jí)為軍品級(jí)；2 2-為工業(yè)品級(jí)為工業(yè)品級(jí)；3 3-為民品級(jí)為民品級(jí)。 軍品級(jí)軍品級(jí)為金屬外殼或陶瓷封裝，工作溫度范圍為金屬外殼或陶瓷封裝，工作溫度范圍-55-55150150； 工業(yè)品級(jí)工業(yè)品級(jí)為金屬外殼或陶瓷封裝，工作溫度范圍為金屬外殼或陶瓷封裝，工作溫度范圍-25-25150150； 民品級(jí)民品級(jí)多為塑料封裝，工作溫度范圍多為塑料封裝，工作溫度范圍00125125。19(3) (3) 應(yīng)用電路應(yīng)用電路 三端固定輸出集成穩(wěn)壓器三端固定輸出集成穩(wěn)壓

21、器的的典型應(yīng)用電路如圖典型應(yīng)用電路如圖16.0916.09所示。所示。 可調(diào)輸出三端集成穩(wěn)壓器可調(diào)輸出三端集成穩(wěn)壓器的內(nèi)部，在輸出端和公共端之間的內(nèi)部，在輸出端和公共端之間是是1.251.25 V的參考源，因此輸出電壓可通過(guò)電位器調(diào)節(jié)。的參考源，因此輸出電壓可通過(guò)電位器調(diào)節(jié)。)1 (25. 1+=1PPaP1REFREFORRRIRRVVV 16.0916.09應(yīng)用電路應(yīng)用電路( (固定固定) )三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器的的典型應(yīng)用電路如圖典型應(yīng)用電路如圖16.1016.10所示。所示。 圖圖16.1016.10應(yīng)用電路應(yīng)用電路( (可調(diào)可調(diào)) )20同時(shí)輸出正、負(fù)電壓的電

22、路同時(shí)輸出正、負(fù)電壓的電路同時(shí)輸出正、負(fù)電壓電路同時(shí)輸出正、負(fù)電壓電路W7815CiUI+ _Uo123+ _CiW791512CoCo3Uo21提高輸出電壓的電路提高輸出電壓的電路CoW78XXCiUI+_+_Uo123UXXUZRDZUXX: : 為為W78XX固定輸出電壓固定輸出電壓Uo=UXX+UZ22（4 4）利用三端集成穩(wěn)壓器組成恒流源）利用三端集成穩(wěn)壓器組成恒流源 圖圖16.1116.11穩(wěn)壓器做恒流源穩(wěn)壓器做恒流源圖圖16.1216.12可調(diào)穩(wěn)壓器做恒流源電路可調(diào)穩(wěn)壓器做恒流源電路 (a)(a)小電流恒流源小電流恒流源 ( (b)b)大電流恒流源大電流恒流源 三端集成穩(wěn)壓器可三

23、端集成穩(wěn)壓器可做做恒流源恒流源使用使用, ,電路見(jiàn)電路見(jiàn)圖圖16.1116.11和和16.1216.12。2316.4 開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源 為解決線性穩(wěn)壓電源功耗較大的缺點(diǎn)，研制為解決線性穩(wěn)壓電源功耗較大的缺點(diǎn)，研制了開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源。開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源了開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源。開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源效率可達(dá)效率可達(dá)90%以上以上，造價(jià)低造價(jià)低，體積小體積小?，F(xiàn)在開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電?，F(xiàn)在開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源已經(jīng)比較成熟，廣泛應(yīng)用于各種電子電路之中。源已經(jīng)比較成熟，廣泛應(yīng)用于各種電子電路之中。開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源的缺點(diǎn)是開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源的缺點(diǎn)是紋波較大紋波較大，用于小信號(hào)，用于小信號(hào)放大電路時(shí)，還應(yīng)采用第二級(jí)穩(wěn)壓措施。放大電路時(shí)，還應(yīng)采用第

24、二級(jí)穩(wěn)壓措施。16.4.1 開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路的工作原理16.4.2 集成開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓器2416.4.1 開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路的工作原理 開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源的原理可用圖開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源的原理可用圖16.1316.13的電路加以的電路加以說(shuō)明說(shuō)明。它由。它由調(diào)整管調(diào)整管、濾波電路濾波電路、比較器比較器、三角波發(fā)三角波發(fā)生器生器、比較放大器比較放大器和和基準(zhǔn)源基準(zhǔn)源等部分構(gòu)成。等部分構(gòu)成。 圖圖16.13 16.13 開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源原理圖開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源原理圖25 三角波發(fā)生器通過(guò)比較器產(chǎn)生一個(gè)方波，去控制三角波發(fā)生器通過(guò)比較器產(chǎn)生一個(gè)方波，去控制調(diào)整管的通斷。調(diào)整管導(dǎo)通時(shí)，向電感充電。當(dāng)調(diào)整調(diào)整管的通斷。調(diào)整管導(dǎo)通

25、時(shí)，向電感充電。當(dāng)調(diào)整管截止時(shí)，必須給電感中電流提供一個(gè)泄放通路。管截止時(shí)，必須給電感中電流提供一個(gè)泄放通路。續(xù)續(xù)流二極管流二極管D即可起到這個(gè)作用，有利于保護(hù)調(diào)整管。即可起到這個(gè)作用，有利于保護(hù)調(diào)整管。 根據(jù)電路圖的接線，當(dāng)三角波的幅度小于比較根據(jù)電路圖的接線，當(dāng)三角波的幅度小于比較放大器的輸出時(shí)，比較器輸出放大器的輸出時(shí)，比較器輸出高電平高電平，對(duì)應(yīng)調(diào)整管，對(duì)應(yīng)調(diào)整管的導(dǎo)通時(shí)間為的導(dǎo)通時(shí)間為t tonon；反之輸出為；反之輸出為低電平低電平，對(duì)應(yīng)調(diào)整管，對(duì)應(yīng)調(diào)整管的截止時(shí)間的截止時(shí)間t toffoff。 輸出波形中電位水平高于高輸出波形中電位水平高于高電平最小值的部分，對(duì)方波而言，電平最小

26、值的部分，對(duì)方波而言，相當(dāng)方波存在的部分。相當(dāng)方波存在的部分。 輸出波形中電位水平低于低輸出波形中電位水平低于低電平最大值的部分，對(duì)方波而言，電平最大值的部分，對(duì)方波而言，相當(dāng)方波不存在的部分。相當(dāng)方波不存在的部分。 為了穩(wěn)定輸出電壓，應(yīng)按電壓負(fù)反饋方式引入為了穩(wěn)定輸出電壓，應(yīng)按電壓負(fù)反饋方式引入反饋，以確定基準(zhǔn)源和比較放大器的連線。設(shè)輸出反饋，以確定基準(zhǔn)源和比較放大器的連線。設(shè)輸出電壓增加，電壓增加，F(xiàn)VO增加，比較放大器的輸出增加，比較放大器的輸出Vf減小，比減小，比較器方波輸出的較器方波輸出的toff增加，調(diào)整管導(dǎo)通時(shí)間減小，輸增加，調(diào)整管導(dǎo)通時(shí)間減小，輸出電壓下降。起到了穩(wěn)壓作用。出電

27、壓下降。起到了穩(wěn)壓作用。26 各點(diǎn)波形見(jiàn)各點(diǎn)波形見(jiàn)圖圖16.14。由于調(diào)整管發(fā)射極輸出為。由于調(diào)整管發(fā)射極輸出為方波，有濾波電感的存在，使輸出電流方波，有濾波電感的存在，使輸出電流iL為鋸齒波，為鋸齒波，趨于平滑。輸出則為帶紋波的直流電壓。趨于平滑。輸出則為帶紋波的直流電壓。 圖圖16.14 開(kāi)關(guān)電源波形圖開(kāi)關(guān)電源波形圖27qVTtVtVVTtVTtvTtvTVTttIonIonCESIoffDE0EO)(1+)(1d1d1=11 可以通過(guò)改變比較器輸出方波的寬度可以通過(guò)改變比較器輸出方波的寬度（占空比）來(lái)控制輸出電壓值。這種控制方（占空比）來(lái)控制輸出電壓值。這種控制方式稱為式稱為脈沖寬度調(diào)制

28、脈沖寬度調(diào)制(PWM)。 q q稱為占空稱為占空比比方波高電平方波高電平的時(shí)間占整個(gè)的時(shí)間占整個(gè)周期的百分比。周期的百分比。在輸入電壓一定時(shí)，輸出在輸入電壓一定時(shí)，輸出電壓與占空比成正比。電壓與占空比成正比。 忽略電感的直流電阻，輸出電壓忽略電感的直流電阻，輸出電壓VO即為即為vE的平的平均分量。于是有均分量。于是有281調(diào)整管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，功耗大大降低，調(diào)整管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，功耗大大降低，電源效率大為提高；電源效率大為提高；2調(diào)整管在開(kāi)關(guān)狀態(tài)下工作，為得到直流輸調(diào)整管在開(kāi)關(guān)狀態(tài)下工作，為得到直流輸 出，必須在輸出端加濾波器；出，必須在輸出端加濾波器；3可通過(guò)脈沖寬度的控制方便地改變輸出電可

29、通過(guò)脈沖寬度的控制方便地改變輸出電壓值；壓值；4在許多場(chǎng)合可以省去電源變壓器；在許多場(chǎng)合可以省去電源變壓器；5由于開(kāi)關(guān)頻率較高，濾波電容和濾波電感由于開(kāi)關(guān)頻率較高，濾波電容和濾波電感的體積可大大減小。的體積可大大減小。由以上分析可以得出如下結(jié)論：由以上分析可以得出如下結(jié)論：2916.4.2 集成開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓器(簡(jiǎn)介）典型的開(kāi)關(guān)電源控制器和開(kāi)關(guān)電源見(jiàn)下表典型的開(kāi)關(guān)電源控制器和開(kāi)關(guān)電源見(jiàn)下表 型號(hào)型號(hào) 電源范圍電源范圍/ /V 最大輸出電流最大輸出電流 /A 內(nèi)部參考源內(nèi)部參考源 /V 輸出級(jí)形式輸出級(jí)形式 TL494 7TL494 740 0.2 5 40 0.2 5 推挽或單端推挽或單端 SG3

30、524 8SG3524 835 0.1 5 35 0.1 5 推挽推挽 SG3525 8SG3525 835 0.5 5 35 0.5 5 推挽推挽 LM2575 3.5LM2575 3.535 1 1.2335 1 1.23 _ _ 表中前三個(gè)是開(kāi)關(guān)電源控制器，后一個(gè)是單片開(kāi)關(guān)電源穩(wěn)壓器。表中前三個(gè)是開(kāi)關(guān)電源控制器，后一個(gè)是單片開(kāi)關(guān)電源穩(wěn)壓器。實(shí)際上就是一個(gè)脈沖寬度調(diào)制（實(shí)際上就是一個(gè)脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制器，）控制器，經(jīng)常也用于其它脈寬調(diào)制場(chǎng)合。經(jīng)常也用于其它脈寬調(diào)制場(chǎng)合。 集成開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，集成開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器，一般有兩大類型一般有兩大類型。一類是包。一類是包括調(diào)整管在內(nèi)的括調(diào)整管在內(nèi)的集成

31、開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器集成開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器; ;另一類稱為另一類稱為開(kāi)關(guān)電開(kāi)關(guān)電源控制器源控制器，它不包括調(diào)整管。，它不包括調(diào)整管。(1)(1)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源概述開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源概述30 利用集成開(kāi)關(guān)電源控制器可以方便地構(gòu)成開(kāi)關(guān)電源。利用集成開(kāi)關(guān)電源控制器可以方便地構(gòu)成開(kāi)關(guān)電源。 SG3524是一個(gè)典型的性能優(yōu)良的開(kāi)關(guān)電源控制器，其內(nèi)部的是一個(gè)典型的性能優(yōu)良的開(kāi)關(guān)電源控制器，其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)框圖如圖結(jié)構(gòu)框圖如圖16.15所示。所示。 ( (2)2)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源控制器開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源控制器SG3524圖16.15 SG3524的內(nèi)部方框圖 它的內(nèi)部它的內(nèi)部包括有誤差放包括有誤差放大器、限流保大器、限流保護(hù)環(huán)節(jié)、比較護(hù)環(huán)節(jié)、比較

32、器、振蕩器、器、振蕩器、觸發(fā)器、輸出觸發(fā)器、輸出邏輯控制電路邏輯控制電路和輸出三極管和輸出三極管等環(huán)節(jié)。等環(huán)節(jié)。31 SG3524構(gòu)成開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的典型電路如圖構(gòu)成開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的典型電路如圖16.16所示。所示。圖16.16 開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源應(yīng)用電路32 3524從從11和和14腳輸出在時(shí)間上互相錯(cuò)開(kāi)的兩路控制信號(hào)，腳輸出在時(shí)間上互相錯(cuò)開(kāi)的兩路控制信號(hào)，其開(kāi)關(guān)頻率由其開(kāi)關(guān)頻率由6和和7腳外接的腳外接的RT和和CT決定。決定。1和和2腳是內(nèi)部運(yùn)算放腳是內(nèi)部運(yùn)算放大器的輸入端，大器的輸入端，R1和和R2構(gòu)成反饋回路。構(gòu)成反饋回路。16腳是基準(zhǔn)源，由腳是基準(zhǔn)源，由R3和和R4給誤差運(yùn)算放大器提供一個(gè)與反饋信號(hào)比較的給定電壓。給誤差運(yùn)算放大器提供一個(gè)與反饋信號(hào)比較的給定電壓。 V3 和和 V4 是或非門(mén)的輸出，只要或非門(mén)的輸入端有高電平，是或非門(mén)的輸出，只要或非門(mén)的輸入端有高電平，它的輸出即為低電平。它的輸出即為低電平。 V3和和V4的輸出由的輸出由V2、CP、Q或或Q決定。決定。因因Q和和Q只能有一個(gè)是高電平，只能有一個(gè)是高電平，T2和和T1不可能同時(shí)導(dǎo)通。不可能同時(shí)導(dǎo)通。 T1和和T2只能按推挽方式工作，輪流交替導(dǎo)通。只能按推挽方式工