模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)與技能第5章.直流穩(wěn)壓電源課件

1、1第5章 直流穩(wěn)壓電源 學(xué)習(xí)目標 知識目標： 了解直流穩(wěn)壓電源的性能指標。 能正確識讀直流穩(wěn)壓電源原理圖，明確其工作原理。 掌握三端集成穩(wěn)壓電源的應(yīng)用特性和應(yīng)用技巧。 掌握常用開關(guān)電源芯片的應(yīng)用特性和應(yīng)用技巧。 技能目標： 會用萬用表測試集成邏輯門性能好壞。 會組裝與調(diào)試串聯(lián)型穩(wěn)壓電源 。 會查閱集成電路手冊，能按要求選用集成穩(wěn)壓芯片。2 5.1 串聯(lián)反饋穩(wěn)壓電路話題引入常用直流電源如圖5-1所示。 a）直流發(fā)電機 b）干電池 b）直流穩(wěn)壓電源圖5-1 常用直流電源直流電源主要要求：（1）輸出的電壓幅值穩(wěn)定，當(dāng)電網(wǎng)電壓或負載波動時能基本保持不變；（2）直流輸出電壓平滑，脈動成分少；（3）交流電

2、變換成直流電時轉(zhuǎn)換效率高。35.1.1 穩(wěn)壓電路的主要技術(shù)指標 通常用特性指標和質(zhì)量指標來衡量穩(wěn)壓電路的質(zhì)量。 【特性指標】特性指標指穩(wěn)壓電路的輸入電壓、輸出電壓、輸出電壓調(diào)節(jié)范圍、最大輸出電流等。 【質(zhì)量指標】穩(wěn)壓電路質(zhì)量指標主要包括穩(wěn)壓系數(shù)、輸出電阻Ro和輸出紋波電壓等。 1.穩(wěn)壓系數(shù)S（電壓調(diào)整率） （1） 定義：當(dāng)負載保持不變，輸出電壓相對變化量與輸入電壓相對變化量之比。 （2）計算公式：42.輸出電阻RO （1）定義：當(dāng)穩(wěn)壓電路輸入電壓UI保持不變，由于負載變化而引起的輸出電壓變化量與輸出電流變化量之比。（2）公式： 3.輸出紋波電壓定義：輸出紋波電壓指疊加在輸出直流電壓上的交流分量

3、 。注意：還有溫度系數(shù)、噪聲電壓等。通常，我們主要討論輸出電阻和穩(wěn)壓系數(shù)這兩個主要指標。 55.1.2 串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電源【電路組成】a）組成框圖 b）原理電路圖圖5-1 串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路（1）取樣電路：由R1、RP、R2組成的分壓電路構(gòu)成，其作用是從輸出電壓UO中取出部分電壓反饋至VT2的基極，調(diào)節(jié)RP可改變?nèi)与妷骸＃?）基準電壓電路：由穩(wěn)壓二極管VS和限流電阻R3組成，其作用是為VT2的發(fā)射極提供基準電壓，作為調(diào)整、比較的標準。6結(jié)論：只要改變電位器RP的抽頭位置，便可改變電路分壓比，從而調(diào)整輸出電壓UO的大小。（3）比較放大電路：由VT2和R4構(gòu)成，其作用是將取樣電壓與基準電壓進行比

4、較，用比較后的誤差電壓UBE2去控制VT1的基極電流。（4）調(diào)整元件：VT1為調(diào)整管，工作在放大區(qū)。因其與RL串聯(lián)，故稱串聯(lián)型電源。改變IB1則VT1的C、E間電阻可變，從而自動調(diào)節(jié)UCE1，保持UO穩(wěn)定。 注意：VT1為大功率晶體管，需加散熱片。7【穩(wěn)壓原理】 提高電源穩(wěn)壓性能措施：（1）取樣電阻：選用金屬膜電阻，可使分壓比n更穩(wěn)定；（2）穩(wěn)壓二極管：選溫度系數(shù)小的硅穩(wěn)壓二極管，使Uz更穩(wěn)定；（3）比較放大管：選值大的晶體管，使調(diào)壓靈敏，穩(wěn)定性能好；（4）調(diào)整管：當(dāng)輸出功率較大時，要選用大功率晶體管，也可用復(fù)合管作調(diào)整管以提高值。8【調(diào)整管的選用】(略) 附加內(nèi)容：a） 原理圖 b）印刷電路

5、板參考圖圖5-2 串聯(lián)型穩(wěn)壓電源（1）電路各元件作用；（2）電路穩(wěn)壓原理；（3）故障分析；思考題：若V3安裝時裝反，電路輸出電路將如何變化？請簡析原因。95.1.3 集成穩(wěn)壓器及其應(yīng)用 a）三端集成穩(wěn)壓器符號 b）三端集成穩(wěn)壓器封裝形式圖5-4 三端集成穩(wěn)壓器符號及封狀形式 分類：固定輸出三端集成穩(wěn)壓器；可調(diào)輸出三端集成穩(wěn)壓器。【三端固定輸出集成穩(wěn)壓器】 （1）三端集成固定輸出穩(wěn)壓器型號 以CW78L 系列為例，進行介紹：10C代表國標。W穩(wěn)壓器。78產(chǎn)品序列：78輸出正電壓；79輸出負電壓。L輸出電流：代號“L”表示輸出為小電流。例如，78L，最大輸出電流為0.1A。代號“M”表示輸出為中電

6、流。例如，78M，最大輸出電流為0.5A。代號“S”表示輸出為大電流。例如，78S，最大輸出電流為2A。無字母表示電流為1.5A。用數(shù)字表示輸出電壓值。例：7805表示輸出電壓值為+5V；7912表示輸出電壓值為12V。11a）CW78系列 b）CW79系列圖5-5 三端集成固定輸出穩(wěn)壓器外形及引腳排列（2）三端集成固定輸出穩(wěn)壓器的基本應(yīng)用 1）輸出正電壓或負電壓的穩(wěn)壓電路 122）輸出正、負電壓穩(wěn)壓電路【三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器】常用的有輸出正電壓的W117/W217/W317系列和輸出負電壓的W337系列，其調(diào)節(jié)范圍為1.237V，最大輸出電流為1.5A。其外形及引腳排列如圖5-6所示。 13

7、（1）集成三端可調(diào)式穩(wěn)壓器型號。如：集成三端可調(diào)式穩(wěn)壓器CW317L的含義如下：C代表國標。W穩(wěn)壓器。3般民用。17產(chǎn)品序列：17輸出正電壓；37輸出負電壓。L輸出電流：代號“L”表示輸出為小電流，最大輸出電流為0.1A。代號“M”表示輸出為中電流，最大輸出電流為0.5A。無字母表示電流為1.5A。14（2）集成三端可調(diào)式穩(wěn)壓器的基本應(yīng)用 a）正電壓輸出 b）負電壓輸出圖5-7 三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器的基本應(yīng)用電路1）電路中，電容C1用于減小輸入電壓的脈動和防止過電壓，C2用于削弱電路的高頻干擾，并具有消振作用。2）輸出電壓：15知識鏈接 散熱片簡介a）鋁散熱片 b）銅散熱片 c）銅鋁結(jié)合散熱片

8、圖5-6 常見散熱片外形目前常用的散熱片材質(zhì)是銅和鋁合金，二者各有其優(yōu)缺點。銅的導(dǎo)熱性好，但價格較貴，加工難度較高，重量過大熱容量較小，而且容易氧化。而純鋁太軟，不能直接使用，都是使用的鋁合金才能提供足夠的硬度，鋁合金的優(yōu)點是價格低廉，重量輕，但導(dǎo)熱性比銅就要差很多。有些散熱器就各取所長，在鋁合金散熱器底座上嵌入一片銅板。對于普通用戶而言，用鋁材散熱片已經(jīng)足以達到散熱需求。 165.2 開關(guān)型穩(wěn)壓電源電路話題引入開關(guān)型穩(wěn)壓電源的典型應(yīng)用如圖5-8所示。 a）裸板開關(guān)電源 b）交流適配器 b）電腦機箱電源圖5-8 開關(guān)型穩(wěn)壓電源典型應(yīng)用 開關(guān)型穩(wěn)壓電源按控制方式分為脈寬調(diào)制（PWM）和脈頻調(diào)制（

9、PFM）兩種，初學(xué)者學(xué)習(xí)該課程時，應(yīng)以開關(guān)型穩(wěn)壓電源的工作原理及常用開關(guān)電源集成電路應(yīng)用特性作為首要研究對象。175.2.1 開關(guān)型穩(wěn)壓電源的工作原理【并聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電源】 （1）基本結(jié)構(gòu)：儲能電感與負載并聯(lián)，因此得名。 拓展：冷地概念 （2）工作原理 調(diào)整管飽和導(dǎo)通期間，儲能電感儲能，由儲能電容向負載供電；調(diào)整管截止期間，儲能電感釋放能量對儲能電容充電，同時向負載供電。 18【串聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電源】 （1）基本結(jié)構(gòu) ：儲能電感與負載串聯(lián)，因此得名。 拓展：熱地概念（2）工作原理 集成運放輸出低電位時，調(diào)整管飽和導(dǎo)通，向儲能電感提供能量，由儲能電容向負載供電；當(dāng)集成運放翻轉(zhuǎn)輸出高電位時，調(diào)整管截

10、止，儲能電感向儲能電容充電，同時向負載供電。195.2.2 集成開關(guān)穩(wěn)壓器簡介MC44602型集成開關(guān)穩(wěn)壓器：1.內(nèi)部集成基準電壓源、脈沖發(fā)生器、比較放大器和脈寬調(diào)制式電壓比較器等電路。2.采用DIP-16封裝形式。3.專用開關(guān)電源集成電路，具有性能穩(wěn)定、功耗低、外圍電路簡潔、保護功能強等特點。 20典型應(yīng)用：1.元器件作用：2.工作原理：3.輸出電壓：85V（行輸出電路）、20V（伴音功放）、6.8V（燈絲）21技能訓(xùn)練2 串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的組裝與調(diào)試【訓(xùn)練目標】1熟悉串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的工作原理；2熟悉串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的電路結(jié)構(gòu)；3會組裝、調(diào)試串聯(lián)型穩(wěn)壓電源?！居?xùn)練材料】22【相關(guān)原理介紹】 【實

11、訓(xùn)方法與步驟】1觀察VD1VD4、V1、V2、V3和電解電容器C1、C2外部形狀，并區(qū)分管腳；2用萬用表檢測元器件質(zhì)量好壞，并進行整形和搪錫處理；3按圖所示串聯(lián)型穩(wěn)壓電源原理圖，在印刷電路板（或萬能板）上正確連接電路。234調(diào)試與檢測電路（1）通電前檢查：對照原理圖檢查電源的連接；注意整流二極管、電解電容、晶體管及穩(wěn)壓二極管的連接極性。（2）通電檢測：將B單位低壓交流電源調(diào)整到18V，輸出分別連到穩(wěn)壓電源的i1和i2。 穩(wěn)壓電源輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍保持B單位低壓交流電源輸出18V不變，把RP2調(diào)節(jié)到中間阻值。然后調(diào)節(jié)RP1，使輸出電壓從最小變化到最大。并測得輸出電壓的最小值為 V，最大值為 V。

12、 輸入電壓對穩(wěn)壓電源的影響保持負載電阻不變，調(diào)節(jié)RP1使穩(wěn)壓輸出為12V。然后依次調(diào)節(jié)B單位低壓交流電源輸出為12V、15V、18V、24V，分別測出電路中各點對應(yīng)的電壓，并填入表5-4。2425本 章 小 結(jié)1直流穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流濾波電路和穩(wěn)壓電路等部分組成。2穩(wěn)壓電路用來在交流電源電壓波動或負載變化時，穩(wěn)定直流輸出電壓。在工程技術(shù)中，常用穩(wěn)壓電路有串聯(lián)反饋穩(wěn)壓電路和開關(guān)型穩(wěn)壓電源。3串聯(lián)型反饋穩(wěn)壓電路主要由基準電路、取樣電路、比較放大電路和調(diào)整管四部分組成。調(diào)整管接成射極輸出形式，引入深度電壓負反饋，從而使輸出電壓穩(wěn)定。由于調(diào)整管始終工作在線性放大狀態(tài)，功耗較大，因而效率較低。4三端集成穩(wěn)壓器只有三個引出端：輸入端、輸出端和公共端（或調(diào)整端）。使用時要注