模擬電子技術(shù)-第10章-集成直流穩(wěn)壓電源

1、模 擬 電 子 技 術(shù)直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源第第 10章章10.0引言引言10.2串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路小結(jié)小結(jié)10.1小功率整流濾波電路小功率整流濾波電路模 擬 電 子 技 術(shù)濾波濾波整流整流穩(wěn)壓穩(wěn)壓變壓變壓交交流流電電源源負負載載組成框圖組成框圖模 擬 電 子 技 術(shù)OtuOtuOtuOtuOtu220 V單向單向脈動電壓脈動電壓合適的合適的交流電壓交流電壓濾濾 波波穩(wěn)穩(wěn) 壓壓模 擬 電 子 技 術(shù)10.1.1 單相整流電路單相整流電路一、半波整流一、半波整流)sin(222tUu tO 2 3 u222U tO 2 3 uO22U 0 2O)(d)sin(221ttUU

2、245. 0U tO 2 3 iD= iO tO 2 3 uD22U 2RM2UU L2OD45. 0RUII RL220 V+ uu2iD+ uD模 擬 電 子 技 術(shù)V3RLV4V2V1u1u2ioRLV4V3V2V1+uo u2u1二、橋式整流二、橋式整流輸入正半周輸入正半周1. 1. 工作原理工作原理輸入負半周輸入負半周+uo 模 擬 電 子 技 術(shù)2. 波形波形 tO tO tO tO 2 3 2 3 Im 2 2 3 3 uOu2uDiD= iO22U22UU2模 擬 電 子 技 術(shù)3. 參數(shù)估算參數(shù)估算1) ) 整流輸出電壓平均值整流輸出電壓平均值)(d)sin(21 0 Ott

3、UU 229 . 022UU 2) ) 二極管平均電流二極管平均電流LOOD221RUII L245. 0RU 3) ) 二極管最大反向壓二極管最大反向壓2RM2UU to to to to 2 3 2 3 Im 2 2 3 3 uOu2uDiD = iO22U22UU2模 擬 電 子 技 術(shù)4. 簡化畫法簡化畫法+uo RLio+u2 5. 整流橋整流橋把四只二極管封裝把四只二極管封裝在一起稱為整流橋在一起稱為整流橋 模 擬 電 子 技 術(shù)io + uo= uc RLV1V4V3V2+u 10.1.2 濾波電路濾波電路一、電容濾波一、電容濾波1. 電路和工作原理電路和工作原理C模 擬 電 子

4、 技 術(shù)io + uo= uc RLV1V4V3V2+u V 導(dǎo)通時給導(dǎo)通時給 C 充電，充電，V 截止時截止時 C 向向 RL 放電放電；濾波后濾波后 uo 的波形變得平緩，平均值提高。的波形變得平緩，平均值提高。電容電容充電充電電容電容放電放電C模 擬 電 子 技 術(shù)2. 波形及輸出電壓波形及輸出電壓2O2U U 當當 RL = 時：時：O tuO 2 22U當當 RL 為有限值時：為有限值時：2O229 . 0UUU 通常取通常取RC 越大越大 UO 越大越大2)53(LTCR RL = 為獲得良好濾波效果，一般?。簽楂@得良好濾波效果，一般?。? (T 為輸入交流電壓的周期為輸入交流電壓

5、的周期) )UO = 1.2U2模 擬 電 子 技 術(shù) 例例 10.1.1 單相橋式電容濾波整流，交流電源頻率單相橋式電容濾波整流，交流電源頻率 f = 50 Hz，負載電阻負載電阻 RL = 40 ，要求直流輸出電壓，要求直流輸出電壓 UO = 20 V，選擇，選擇整流二極管整流二極管及及濾波電容。濾波電容。 解解 1. 選二極管選二極管V 172 . 1202 . 1O2 UU電流平均值：電流平均值： A0.2540 20212121LOOD RUII承受最高反壓承受最高反壓：V 2422RM UU模 擬 電 子 技 術(shù)2RM2UU 選二極管應(yīng)滿足：選二極管應(yīng)滿足：IF (2 3) ID可

6、選：可選：2CZ55C( (IF = 1 A，URM = 100 V) )或或 1 A、100 V 整流橋整流橋2. 選濾波電容選濾波電容s 02. 05011 fTs 04. 024 L TCR取取F 0001 40s 0.04 C可選可選： 1 000 F，耐壓，耐壓 50 V 的電解電容。的電解電容。模 擬 電 子 技 術(shù)二、其他形式濾波二、其他形式濾波1. 電感濾波電感濾波RLL+u2 整流后的輸出電壓：整流后的輸出電壓：直流分量直流分量被電感被電感 L 短路短路交流分量交流分量主要主要降在降在 L 上上 電感越大，濾波效果越好電感越大，濾波效果越好模 擬 電 子 技 術(shù)2. 型濾波型

7、濾波L C1RL+u2 C2C1、C2 對交流對交流容抗小容抗小L 對交流對交流感抗感抗很很大大負載電流小時負載電流小時模 擬 電 子 技 術(shù)10.2線性集成穩(wěn)壓線性集成穩(wěn)壓器器三端固定集成穩(wěn)壓器三端固定集成穩(wěn)壓器串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的工作原理串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的工作原理三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器模 擬 電 子 技 術(shù)8Uo+UI RLV1+UCE 并聯(lián)型并聯(lián)型穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路 調(diào)整管與負載并聯(lián)調(diào)整管與負載并聯(lián)串聯(lián)型串聯(lián)型穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路 調(diào)整管與負載串聯(lián)調(diào)整管與負載串聯(lián)10.2.1 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的工作原理串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的工作原理+UI 取取樣樣電電路路調(diào)整管調(diào)整管比較放比較放大電路

8、大電路基準電壓基準電壓UZUF 一、結(jié)構(gòu)和穩(wěn)壓原理一、結(jié)構(gòu)和穩(wěn)壓原理 模 擬 電 子 技 術(shù)穩(wěn)壓的實質(zhì)：穩(wěn)壓的實質(zhì)： UCE 的自動調(diào)節(jié)使輸出電壓恒定的自動調(diào)節(jié)使輸出電壓恒定二、輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍二、輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍8+Uo +UI R 2RLR 1R1UFUZR2RP模 擬 電 子 技 術(shù)Zp212OFURRRRUU Z2p21OURRRRU Zp2p21minOURRRRRU Z2p21maxOURRRRU 模 擬 電 子 技 術(shù)10.2.2 三端固定集成穩(wěn)壓器三端固定集成穩(wěn)壓器CW7800 系列系列( (正電源正電源) ) CW7900 系列系列( (負電源負電源) )5 V/ 6 V

9、/ 9 V/ 12 V/ 15 V/ 18 V/ 24 V一、一、78、79 系列的型號命名系列的型號命名輸出電流輸出電流78L / 79L 輸出電流輸出電流 100 mA78M / 9M 輸出電流輸出電流 500 mA78 / 79 輸出電流輸出電流 1.5 A輸出電壓輸出電壓模 擬 電 子 技 術(shù)例如：例如：CW7805 輸出輸出 5 V，最大電流，最大電流 1.5 ACW78M05 輸出輸出 5 V，最大電流，最大電流 0.5 ACW78L05 輸出輸出 5 V，最大電流，最大電流 0.1 A模 擬 電 子 技 術(shù)封裝封裝CW78051 2 3UIUOGNDCW79051 2 3UIUO

10、GND符號符號CW7800+213CW790013_2_塑料封裝塑料封裝金屬封裝金屬封裝模 擬 電 子 技 術(shù)二、二、CW7800 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和基本應(yīng)用電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和基本應(yīng)用電路內(nèi)部內(nèi)部結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)+UI 取樣電路調(diào)整電路保護電路電路基準電壓比較放大啟動電路+UO 模 擬 電 子 技 術(shù)基本應(yīng)基本應(yīng)用電路用電路Uo = 12VW7812123C2+UiC1C30.33 F0.1 F 100 FRL防止輸入端短路時防止輸入端短路時 C3反向放電損壞穩(wěn)壓器反向放電損壞穩(wěn)壓器抵消輸入抵消輸入長接線的長接線的電感效應(yīng)，電感效應(yīng)，防止自激防止自激改善負載改善負載的瞬態(tài)響的瞬態(tài)響應(yīng)，消除應(yīng)，消除高頻噪聲高頻

11、噪聲模 擬 電 子 技 術(shù)提高輸出提高輸出電壓電路電壓電路W78132 Ci C2+UO +UI +U R1R2IQI1I2靜態(tài)電流靜態(tài)電流5 8 mA要求要求Q115IRUI 2Q1O)(RIIUU 2Q1)(RIRUU URR)1(12輸出電壓輸出電壓 UO U 模 擬 電 子 技 術(shù)輸出電壓可輸出電壓可調(diào)穩(wěn)壓電路調(diào)穩(wěn)壓電路W78 C1 C2+UI + U +UO R1R2R3R48 UU( (虛短虛短) )O211433URRRURRR URRRRRU43312O)1(可產(chǎn)生可產(chǎn)生小于小于 U 的的輸出電壓輸出電壓 UO模 擬 電 子 技 術(shù)輸出正、負輸出正、負電壓的電路電壓的電路24V

12、24V220VW7815W79151 000 F 220 F 0.33 F0.33 F0.1 F+1 000 F 0.1 F220 F 模 擬 電 子 技 術(shù)恒流源電路恒流源電路+UI = 10V W7805+UO RRLIQIO0.1 F0.33 F10 Q23OIRUI A5 . 0 模 擬 電 子 技 術(shù)10.2.3 三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器一、典型產(chǎn)品型號命名一、典型產(chǎn)品型號命名CW117/217/317系列系列( (正電源正電源) )CW137/237/337系列系列( (負電源負電源) )工作溫度工作溫度CW117( (137) ) - -55 150 CCW2

13、17( (237) ) - -25 150 CCW317( (337) ) 0 125 C模 擬 電 子 技 術(shù)基準電壓基準電壓1.25 V輸出電流輸出電流L 型型 輸出電流輸出電流 100 mAM 型型 輸出電流輸出電流 500 mA模 擬 電 子 技 術(shù)二、二、CW117 內(nèi)部結(jié)構(gòu)和基本應(yīng)用電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)和基本應(yīng)用電路內(nèi)內(nèi)部部結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)調(diào)整電路基準電路誤差放大啟動電路偏置電路電路保護電路電路IREFUIUOADJ外外形形引引腳腳CW1171 2 3UIUOADJCW1371 2 3UIUOADJ 50 A模 擬 電 子 技 術(shù)基本應(yīng)用電路基本應(yīng)用電路Uo CW3173C2+UiC1C30.1

14、F10 F33 FR1R2C4I REF0.1 FV1V2V1 防止輸入端短路時防止輸入端短路時C4 反向放電損壞穩(wěn)壓器反向放電損壞穩(wěn)壓器V2 防止輸出端短路時防止輸出端短路時C2 通通過調(diào)整端放電損壞穩(wěn)壓器過調(diào)整端放電損壞穩(wěn)壓器UREF = 1.25 V使使 UREF 很穩(wěn)定很穩(wěn)定I REF 50 A模 擬 電 子 技 術(shù)2REF211REFO)(RIRRRUU )/1(25. 112RR R1 = UREF/ IQ = 125 靜態(tài)電流靜態(tài)電流 IQ( (約約10 mA) )從輸出端流出，從輸出端流出， RL 開路時流過開路時流過 R1R2 = 0 2.2 k 時，時，UO = 1.25

15、24 V模 擬 電 子 技 術(shù)0 30 V 連續(xù)可調(diào)電路連續(xù)可調(diào)電路Uo CW3173+UiC10.33 F10 FR1R2C31 FVC2R3+ 3 k 120 680 +32 V10 VAUA = 1.25 V當當 R2 = 0 時，時，UO= 0 V模 擬 電 子 技 術(shù)9.3開關(guān)集成穩(wěn)壓電源開關(guān)集成穩(wěn)壓電源 引言引言 9.3.1 開關(guān)穩(wěn)壓電源的基本工作原理開關(guān)穩(wěn)壓電源的基本工作原理 9.3.2 集成開關(guān)穩(wěn)壓器及其應(yīng)用集成開關(guān)穩(wěn)壓器及其應(yīng)用模 擬 電 子 技 術(shù)線性穩(wěn)壓電路的缺點：線性穩(wěn)壓電路的缺點：調(diào)整管調(diào)整管管耗大管耗大電源電源效率低效率低( (40% 60%) )改進思路：改進思路

16、：使調(diào)整管使調(diào)整管截止截止( (電流小電流小) ) 飽和飽和( (管壓降小管壓降小) )模 擬 電 子 技 術(shù)開關(guān)穩(wěn)壓電路的優(yōu)點：開關(guān)穩(wěn)壓電路的優(yōu)點：效率高效率高( (80% 90%) )體積小、重量輕體積小、重量輕穩(wěn)壓范圍寬穩(wěn)壓范圍寬開關(guān)穩(wěn)壓電路的缺點：開關(guān)穩(wěn)壓電路的缺點：電路電路復(fù)雜復(fù)雜對電網(wǎng)要求不高對電網(wǎng)要求不高對電子設(shè)備對電子設(shè)備干擾較大干擾較大輸出電壓含輸出電壓含較大紋波較大紋波模 擬 電 子 技 術(shù)一、一、 串聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電路串聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電路10.3.1 開關(guān)穩(wěn)壓電源的基本工作原理開關(guān)穩(wěn)壓電源的基本工作原理調(diào)整管調(diào)整管取樣取樣電路電路開關(guān)調(diào)整管控制開關(guān)調(diào)整管控制組成框圖組成框圖濾

17、波濾波+UI +Uo RLV18A8C基準電壓三角波發(fā)生器R1R2V2LC+UREFuFuAuTuBuEiLIO頻率固定頻率固定的三角波的三角波誤差放大誤差放大續(xù)流續(xù)流模 擬 電 子 技 術(shù)工作波形工作波形OOOOUOtttOttuTuAuBuEiLuoIOtofftonUI脈寬調(diào)制式脈寬調(diào)制式 ( (PWM) )模 擬 電 子 技 術(shù)onIOtTUU +UI V1LuEIO+Uo RL8A8CV2C+UREFuFuAuTuBiL= DUITtDon 占空比占空比模 擬 電 子 技 術(shù)+UI +Uo RLV18A8CR1R2V2LC+UREFuFuAuTuBuEiLIO穩(wěn)壓原理穩(wěn)壓原理UIUO

18、uFuA占空比占空比 UOD = 50 %當當 uF = UREF ， uA = 0，UO 為預(yù)定標稱值為預(yù)定標稱值模 擬 電 子 技 術(shù)二、二、 并聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電路并聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電路+UI +Uo RLV1R1R2LC+UREFuFuB控控 制制電電 路路V2+UI +Uo RLV1LC+uBV2+UI +Uo RLV1LC+uBV2iL高電平高電平iO低電平低電平uBtofftonT IoffonO)1(UttU 截止截止截截止止iL模 擬 電 子 技 術(shù)單片脈寬調(diào)制式單片脈寬調(diào)制式( (外接開關(guān)功率管外接開關(guān)功率管) )10.3.2 集成開關(guān)穩(wěn)壓器及其應(yīng)用集成開關(guān)穩(wěn)壓器及其應(yīng)用類型類型單

19、片集成開關(guān)穩(wěn)壓器單片集成開關(guān)穩(wěn)壓器CW1524CW4960/4962一、一、CW1524/2524/3524( (區(qū)別在于溫度范圍區(qū)別在于溫度范圍) )組成：組成：基準電壓源、誤差放大器、脈寬調(diào)制器、基準電壓源、誤差放大器、脈寬調(diào)制器、振蕩器、觸發(fā)器、振蕩器、觸發(fā)器、 2 只輸出功率管、過熱保護只輸出功率管、過熱保護最大輸入電壓最大輸入電壓：40 V最高工作頻率最高工作頻率：100 kHz每路輸出電流每路輸出電流：100 mA內(nèi)部基準電壓內(nèi)部基準電壓：5 V( (承受承受 50 mA電流電流) )模 擬 電 子 技 術(shù)取樣電壓取樣電壓基準電壓基準電壓輸出輸出方波方波定時電容定時電容定時電阻定時

20、電阻關(guān)閉關(guān)閉,控制脈寬控制脈寬接擴流晶體接擴流晶體管管 C、E 極極輸入輸入電壓電壓振蕩振蕩/ /同步同步1 234 5678161514131211109IN+INUINUREF (+ 5 V)EBCBCAEARTCTGND限流限流+限流限流斷路斷路補償補償CW1524 系列引腳排列系列引腳排列模 擬 電 子 技 術(shù)防止寄生振蕩防止寄生振蕩外接復(fù)合管擴流外接復(fù)合管擴流產(chǎn)生產(chǎn)生振蕩振蕩1 234 5678161514131211109。+R1R2R3R4R5R6R7R9R8RLC2C1C3C4V3V2V15 k 3 k 5 k 5 k 5 k 2 k 50 k 180 68 0.1 UIUOR

21、00.1 F0.02 F0.01 F 500 F( (28 V) )CW1524L0.9 mHf0 = 1.15 / R5C2 = 19.2 kHz+ 5 V2.5 V2.5 V+ 5 V限流取樣電阻限流取樣電阻( (1 A) )模 擬 電 子 技 術(shù)二、二、CW4960/4962組成：組成：基準電壓源、誤差放大器、脈寬調(diào)制器基準電壓源、誤差放大器、脈寬調(diào)制器 開關(guān)功率管開關(guān)功率管( (內(nèi)接內(nèi)接) )、軟啟動電路、軟啟動電路、 過流限制、過熱保護過流限制、過熱保護功能：功能：慢起動、過流保護、過熱保護慢起動、過流保護、過熱保護 占空比可調(diào)占空比可調(diào)( (0 100 %) )最大輸入電壓：最大輸

22、入電壓：50 V輸出電壓：輸出電壓：5.1 40 V 連續(xù)可調(diào)連續(xù)可調(diào)最高工作頻率：最高工作頻率：100 kHz額定輸出電流：額定輸出電流： 2.5 A ( (過流保護過流保護 3.0 4.5 A) ) 1.5 A ( (過流保護過流保護 2.5 3.5 A) )小散熱片小散熱片不用散熱片不用散熱片模 擬 電 子 技 術(shù)CW4960/4962 系列引腳圖系列引腳圖1 2 3 4 5 6 7CW4960IN反饋反饋補償補償GNDRT/CT軟啟動軟啟動輸出輸出1 234 5678161514131211109NC輸出輸出NC補償補償NCGNDGNDNC輸入輸入NC軟啟動軟啟動RT/CTGNDGND反饋反饋NCCW4962模 擬 電 子 技 術(shù)CW4960/4962 應(yīng)用電路應(yīng)用電路 220 FR115 k L150 H4962( (4960) )11(3)10(2)7(1)14( (5) )4( (4) )15( (6) )2(7)。R2RPRTCPCTC1UIUO4.