10-5串聯(lián)穩(wěn)壓電路

1、10.5.1 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的組成結(jié)構(gòu)10.5.2 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的參數(shù)分析 10.5.3 提高穩(wěn)壓電路性能的措施 10.5.4 集成穩(wěn)壓器電路分析10.5.5 三端集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用 本節(jié)內(nèi)容1 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路通常由調(diào)整元件、基準(zhǔn)電壓、取樣網(wǎng)絡(luò)、比較放大環(huán)節(jié)以及過載保護(hù)、輔助電源等環(huán)節(jié)構(gòu)成。從穩(wěn)壓電路的主回路來看，起調(diào)整電壓作用的半導(dǎo)體三極管與負(fù)載相互串聯(lián)，故把這種電路稱為串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。10.5.1 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的組成結(jié)構(gòu)1.串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的組成：2 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路組成如上圖所示，作為穩(wěn)壓電路的核心部件，調(diào)整元件一般選用低頻大功率管，并以射極輸出器的形式組成電路，把負(fù)載電阻作為射極電阻，以

2、整流濾波后的輸出電壓為電源，工作點(diǎn)設(shè)定于放大區(qū)。取樣網(wǎng)絡(luò)由電阻R1、R2分壓構(gòu)成，其阻值選擇以盡可能不影響負(fù)載流過的電流為準(zhǔn)，同時(shí)使取樣電壓與比較放大電路盡量無關(guān)。電路的基準(zhǔn)電壓通常由穩(wěn)壓管提供，比較放大電路的形式是單管放大、差動放大或采用集成運(yùn)放。3 調(diào)整管：在比較放大器的輸出電壓的控制下，改變其管降UCE的值，以使UO穩(wěn)定，通常由功率管構(gòu)成，必須確保調(diào)整管工作于線性放大區(qū)，滿足：(2)基準(zhǔn)電壓：穩(wěn)壓管D提供，接至運(yùn)放A的同相輸入端，R1為限流電阻。(1)取樣電路：由電阻R1，RW，R2組成分壓器，它取出部分輸出電壓接至比較放大器的反相輸入端。2. 工作原理 (3)比較放大器：運(yùn)放或差分放大

3、器組成，它將采樣電壓UB2與基準(zhǔn)電壓UZ的差值放大，其輸出送至調(diào)整管的基極。4 電路的基準(zhǔn)電壓由穩(wěn)壓管D提供，取樣電壓和穩(wěn)壓管電壓進(jìn)行比較，其差值由放大環(huán)節(jié)T2進(jìn)行放大，由放大的差值信號對調(diào)整管T1進(jìn)行負(fù)反饋控制，使T1的管壓降UCE做相應(yīng)的變化，在發(fā)射極產(chǎn)生與原輸入電壓的變化相反極性的電壓，該電壓與Ui的變化相抵消，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定輸出電壓 51.輸出電壓UO及其可調(diào)節(jié)范圍10.5.2 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的參數(shù)分析 分壓關(guān)系有：67 由于調(diào)整管承擔(dān)了全部的負(fù)載電流，因此，調(diào)整管的選擇一般是低頻大功率管，同時(shí)還必須考慮以下幾項(xiàng)指標(biāo)：2. 對調(diào)整管的考慮8910.5.3 提高穩(wěn)壓電路性能的措施 1、提高

4、輸出電壓的穩(wěn)定度： 有多種方法可以實(shí)現(xiàn)，如對電路的比較放大環(huán)節(jié)用輔助電源供電，由此克服輸入電壓波動對比較環(huán)節(jié)的影響，提高電路的穩(wěn)定性。10穩(wěn)壓電路的任務(wù)是向電路提供穩(wěn)定的直流電，因此，它的工作電流比較大，溫度不可避免的影響電路的性能。對此，比較部分可以采用差動放大電路或集成運(yùn)放.2、提高對溫度的穩(wěn)定性11 集成穩(wěn)壓器是指將不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓的集成電路。由于集成穩(wěn)壓器具有穩(wěn)壓精度高、工作穩(wěn)定可靠、外圍電路簡單、體積小、重量輕等顯箸優(yōu)點(diǎn)，在各種電源電路中得到了普遍的應(yīng)用。10.5.4 集成穩(wěn)壓器電路分析12 目前常用的是能夠輸出正或負(fù)電壓的三端集成穩(wěn)壓器，由于它只有輸入、輸出和公共

5、端，故稱為三端穩(wěn)壓器，三端式穩(wěn)壓器由啟動電路、基準(zhǔn)電壓電路、取樣放大電路、調(diào)整電路和保護(hù)電路組成，下面結(jié)合內(nèi)部電路對各部分作簡單介紹。 1.外形圖132. 三端集成穩(wěn)壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)14（1）啟動電路 啟動電路用來給集成穩(wěn)壓器中的恒流源提供工作電流，使之建立整個(gè)集成電路各部分所需要的工作電壓。啟動電路由T1、T2、DZ1構(gòu)成，當(dāng)輸入電壓U1高于穩(wěn)壓管DZ1的穩(wěn)定電壓時(shí)，電流流過T1、T2使T3的基極電位上升而導(dǎo)通，同時(shí)恒流源T4、T5工作，T4的集電極電流通過DZ2建立起正常工作電壓，當(dāng)DZ2到達(dá)DZ1的穩(wěn)壓值時(shí)，整個(gè)電路進(jìn)入正常工作狀態(tài)，電路啟動完畢；同時(shí)，T2因發(fā)射結(jié)電壓為零而截止，切斷啟動電

6、路與放大電路的聯(lián)系，由此保證T2左邊的紋波與噪聲不影響到基準(zhǔn)電壓源。（2）基準(zhǔn)電壓電路基準(zhǔn)電壓電路由T4、DZ2、T3、R1、R2、R3及D1、D2組成，電路中的基準(zhǔn)電壓為： 15 式中UZ2為DZ2的穩(wěn)定電壓，UBE為T3、D1、D2發(fā)射結(jié)的正向電壓值。如果使用具有正溫度系數(shù)的R1、R2、R3、DZ2與具有負(fù)溫度系數(shù)的T3、D1、D2發(fā)射結(jié)相互補(bǔ)償，可以使基準(zhǔn)電壓UREF基本不受溫度變化，同時(shí)，對穩(wěn)壓管DZ2采用恒流源供電，可以保證基準(zhǔn)電壓不受輸入電壓紋波的影響。 （3）取樣比較放大電路與調(diào)整電路 本部分電路由T4T11組成，其中T10、T11組成復(fù)合調(diào)整管，電阻R12、R13組成取樣電路，

7、T7、T8和T6組成帶恒流源的差分放大電路，T4、T5組成的電流源作為有源負(fù)載。16（4）保護(hù)電路 減流式保護(hù)電路：主要作用是保護(hù)調(diào)整管工作于安全區(qū)內(nèi)，它由T12、R11、R14、R15、DZ3、DZ4組成，當(dāng)電路正常工作時(shí)，輸出電流為額定值，流過R11的電流使該電阻兩端電壓小于0.6伏，晶體管T12截止；當(dāng)出現(xiàn)異常如輸出短路時(shí)，輸出電流急劇增加，電流超過額定值使R11兩端電壓超過0.6伏，則T12導(dǎo)通，從而減小T10的基極電流達(dá)到限制輸出電流的目的。這種保護(hù)稱為減流式保護(hù)。 過熱保護(hù)電路：由DZ2、T3、T13、T14組成，在電路正常工作時(shí)，R3上的壓降有0.4伏左右，T13、T14截止，這

8、部分對電路工作無任何影響；當(dāng)溫度上升超越極限時(shí)，R3壓降隨溫度升高而增加，晶體管T14發(fā)射結(jié)電壓下降，T14導(dǎo)通后T13也隨之而導(dǎo)通，調(diào)整管T10的基極電流被T13分流，輸出電流下降，從而實(shí)現(xiàn)過熱保護(hù)。 17常用的集成穩(wěn)壓器有：金屬圓形封裝、金屬菱形封裝、塑料封裝、帶散熱板塑封、扁平式封裝、雙列直插式封裝等。在電子制用中應(yīng)用較多的是三端固定輸出穩(wěn)壓器。 集成穩(wěn)壓器可分為串聯(lián)調(diào)整式、并聯(lián)調(diào)整式和開關(guān)式穩(wěn)壓器三大類。 常見的三端固定輸出正電壓的集成穩(wěn)壓器可分輸出固定和輸出可調(diào)的兩類，它們是：1. 三端固定輸出正電壓的集成穩(wěn)壓器 W78XX系列2. 三端固定輸出負(fù)電壓的集成穩(wěn)壓器 W79XX系列3.

9、 三端電壓可調(diào)正電壓集成穩(wěn)壓器 W317，W1174. 三端電壓可調(diào)負(fù)電壓集成穩(wěn)壓器 W337，W1371878xx系列集成穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用電路如圖10.25所示，這是一個(gè)輸出正5V直流電壓的穩(wěn)壓電源電路。IC采用集成穩(wěn)壓器7805，C1、C2分別為輸入端和輸出端濾波電容，RL為負(fù)載電阻。 值得注意的是，當(dāng)輸出電較大時(shí)，7805應(yīng)配上散熱板以免造成過熱損壞。 10.5.5 三端集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用 1.輸出正5V的集成穩(wěn)壓電路：19 78xx系列輸出的電壓值是固定不變的，有時(shí)候要更高的輸出電壓，為此提供提高輸出電壓的應(yīng)用電路。穩(wěn)壓二極管D1串接在78xx穩(wěn)壓器2腳與地之間，可使輸出電壓Uo得到一定

10、的提高，輸出電壓Uo為78xx穩(wěn)壓器輸出電壓與穩(wěn)壓二極管D1穩(wěn)壓值之和。D2是輸出保護(hù)二極管，一旦輸出電壓低于UD1穩(wěn)壓值時(shí)，UD2導(dǎo)通，將輸出電流旁路，保護(hù)7800穩(wěn)壓器輸出級不被損壞。 2. 提高輸出電壓的穩(wěn)壓電路20 圖為輸出電壓可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的應(yīng)用電路。由于R1、RW電阻網(wǎng)絡(luò)的作用，使得輸出電壓被提高，提高的幅度取決于RW與R1的比值。調(diào)節(jié)電位器RW，即可一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)輸出電壓。當(dāng)RW=0時(shí)，輸出電壓Uo等于78xx穩(wěn)壓器輸出電壓；當(dāng)RW逐步增大時(shí)，Uo也隨之逐步提高。 3. 輸出電壓可調(diào)電路21 可調(diào)輸出的三端集成穩(wěn)壓器 W317 （正輸出）、 W337 （負(fù)輸出）是近幾年較新的產(chǎn)品，其最大輸入、輸出電壓差極限為 40V ，輸出電壓 1.2-35V （或者 負(fù)1.2V 負(fù)35V ）連續(xù)可調(diào)，輸出電流 0.5-1.5A ，最小負(fù)載電流為 5mA ，輸出端與調(diào)整端之間基準(zhǔn)電壓為 1.25V ，調(diào)整端靜態(tài)電流為 50A 。其外形及符號如圖。4. 可調(diào)輸出的三端集成穩(wěn)壓器22 圖中D1是為了防止輸入短路，C1放電而損壞三端集成穩(wěn)壓器內(nèi)部調(diào)整管發(fā)射結(jié)而接入。如果輸入不會短路、輸出電壓低于7V時(shí)，D1可不接。D2是為了防止輸出短路 時(shí)，C2放電損壞三端集成穩(wěn)壓器中放大管發(fā)射結(jié)