小功率穩(wěn)壓電源電源a

第九章小功率穩(wěn)壓電源

第一節(jié)穩(wěn)壓電源的組成及各部分的作用第二節(jié)整流電路第三節(jié)濾波電路第四節(jié)串聯(lián)型穩(wěn)壓電路第五節(jié)三端固定輸出集成穩(wěn)壓器本章主要內(nèi)容：各部分組成及其作用

第二節(jié)整流電路

一、半波整流：

工作原理：輸入正半周：二極管導(dǎo)通，輸出波形跟隨輸入波形。輸入負半周：二極管截止，電路無輸出電壓。整流二極管承受反向電壓是

缺點：損失了負半周的信號，整流效率低。半波整流電路的性能指標

（1）整流輸出電壓VO

如果考慮二極管的正向電阻、變壓器的次級內(nèi)阻等實際情況，得到的輸出電壓值會更低。上式說明：半波整流負載上得到的直流電壓只有變壓器次級電壓有效值的45%半波整流電路的性能指標

（2）整流輸出的脈動系數(shù)S脈動系數(shù)定義為輸出電壓的基波峰值V01m與輸出直流電壓VO的比，即

其脈動系數(shù)為1.57，說明輸出電壓中脈動的成分很大。半波整流電路的性能指標

（3）整流管的平均整流電流整流二極管允許通過的平均工作電流，其值為

優(yōu)勢：電路形式簡單，易于制作。缺點：損失了負半周的信號，整流效率低。（4）整流二極管承受反向電壓：二、全波整流：工作原理：利用中間抽頭變壓器和兩個二極管，獲取負半周信號，整流效率提高。整流二極管承受反向耐壓是

缺點：（1）對整流二極管的耐壓要求提高。（2）需要中間抽頭變壓器。

全波整流電路的性能指標：（1）整流輸出電壓VO

（2）整流輸出的脈動系數(shù)S

全波整流電路的性能指標：（3）整流管的平均整流電流：缺點：（1）對整流二極管的耐壓要求提高。（2）需要中間抽頭變壓器。

（4）整流二極管承受反向耐壓

三、橋式整流工作原理：正半周：D2、D4導(dǎo)通，D1、D4截止，負載獲得電流。負半周：D1、D3導(dǎo)通，D2、D4截止。整流二極管承受反向耐壓是

優(yōu)點：省略中間抽頭變壓器，降低二極管耐壓缺點：需要整流二極管的數(shù)量增加，電路比較復(fù)雜。三、橋式整流（1）整流輸出電壓VO（2）脈動系數(shù)S（3）整流管的平均整流電流：（4）整流二極管承受反向電壓第三節(jié)濾波電路

濾波電路的主要任務(wù)是將脈動大的直流電轉(zhuǎn)化為較為平滑的直流電，它主要抑制電路中的交流成分而保留直流成分。利用電容兩端電壓不能突變和電感兩端的電流不能突變，使輸出波形變得平滑。在濾波電路的形式上有電容濾波、電感濾波、RC-π型濾波、LC-π型濾波橋式整流電容濾波電路

一、空載分析：空載時，接入交流電后，在一個周期的正負半周，四個二極管分別導(dǎo)通，電容被充電到交流電的最大值，由于二極管的反向電阻很大，電容幾乎無放電回路，故，輸出電壓為橋式整流電容濾波電路二、帶載分析

U2的正半周，電容被充電，電壓達到最大值后，通過負載放電，UO下降，一直持續(xù)到下一個U2上升到和電容電壓相等之后再次充電。三、結(jié)論：（1）輸出的直流電壓與放電時間常數(shù)有關(guān)（2）選擇整流二極管時要留有一定的余量。實際工作中往往采用下列經(jīng)驗數(shù)據(jù)選擇濾波電容的容量

橋式整流電容濾波電路電容濾波的整流電路，其輸出電壓在，在電路的內(nèi)阻不太大和放電時間常數(shù)滿足上關(guān)系的條件下，負載電壓和V2的關(guān)系為：

電容濾波電路的特點：

電感濾波電路

利用電感器件的貯能作用，減小輸出電壓的脈動而得到較為平滑的直流。當(dāng)忽略電感上的直流壓降時，負載上得倒的電壓和無電感時相同，即0.9V2。

由于電感得直流電阻可以作得很小，所以LC濾波電路的內(nèi)阻比電容濾波要小，輸出特性較為平坦，它適用于負載電流變化較大的場合。其他類型的濾波電路

為了進一步提高濾波效果和輸出電壓，可以在RC或LC濾波電路的輸入端在加一個電容，這兩種類型的電路通稱為π型濾波電路。由于電阻R的存在，會使輸出直流電壓降低，為了得到同樣的輸出電壓，就必須提高變壓器次級的輸出幅度。第四節(jié)串聯(lián)型穩(wěn)壓電路

電路組成與工作原理

串聯(lián)型穩(wěn)壓電路由調(diào)整元件、基準電壓、取樣網(wǎng)絡(luò)、比較放大環(huán)節(jié)以及過載保護、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)體三極管與負載相串聯(lián)，故把這種相識的電路稱為串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。調(diào)整元件一般選用低頻大功率管，以射極輸出器的形式組成電路，負載電阻作為射極電阻，以整流濾波后的輸出電壓為電源。取樣網(wǎng)絡(luò)由電阻分壓構(gòu)成?；鶞孰妷河煞€(wěn)壓管提供。

二、工作原理

指標估算一、輸出電壓VO及其可調(diào)節(jié)范圍

指標估算一、輸出電壓VO及其可調(diào)節(jié)范圍

二、對調(diào)整管的考慮：

由于調(diào)整管承擔(dān)了全部的負載電流，因此，調(diào)整管的選擇一般是低頻大功率管，同時還必須考慮以下幾項指標：提高穩(wěn)壓電路性能的措施

優(yōu)勢：電路簡單、輸出電壓有一定的穩(wěn)定度，適合要求不是很高的場合。

缺陷：輸出電壓的穩(wěn)定度不夠高，溫度特性不是很好，可調(diào)節(jié)范圍不夠大。

1、提高輸出電壓的穩(wěn)定度：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。

2、提高對溫度的穩(wěn)定性

提高穩(wěn)壓電路性能的措施

穩(wěn)壓電路的任務(wù)是想電路提供穩(wěn)定的直流電，因此，工作電流比較大，溫度不可避免的影響電路的性能。除采用差放電路或集成電路作為比較器之外，對基準電壓部分選用帶溫度補償功能的器件。對于調(diào)整管，考慮加裝散熱片或者風(fēng)冷系統(tǒng)。2、提高對溫度的穩(wěn)定性

第五節(jié)三端集成穩(wěn)壓電路

第五節(jié)三端集成穩(wěn)壓電路集成穩(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，在各種電源電路中得到了普遍的應(yīng)用。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。如圖所示為應(yīng)用最廣泛的串聯(lián)式集成穩(wěn)壓器內(nèi)部電路方框圖，其工作原理是：取樣電路將輸出電壓Uo按比例取出，送入比較放大器與基準電壓進行比較，差值被放大后去控制調(diào)整管，以使輸出電壓Uo保持穩(wěn)定。

第五節(jié)三端集成穩(wěn)壓電路

78xx系列集成穩(wěn)壓器是常用的固定正輸出電壓的集成穩(wěn)壓器，輸出電壓有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等規(guī)格，最大輸出電流為1.5A。內(nèi)部含有限流保護、過熱保護和過壓保護電路，采用了噪聲低、溫度漂移小的基準電壓源，工作穩(wěn)定可靠。78xx系列集成穩(wěn)壓器為三端器件：1腳為輸入端，2腳為接地端，3腳為輸出端，使用十分方便。

第五節(jié)三端集成穩(wěn)壓電路

為提高輸出電壓的應(yīng)用電路。穩(wěn)壓二極管VD1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VC1穩(wěn)壓值之和。VD2是輸出保護二極管，一旦輸出電壓低于VD1穩(wěn)壓值時，VD2導(dǎo)通，將輸出電流旁路，保護7800穩(wěn)壓器輸出級不被損壞。第五節(jié)三端集成穩(wěn)壓電路

本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、RP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RP與R1的比值。調(diào)節(jié)電位器RP，即可一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)輸出電壓。當(dāng)RP=0時，輸出電壓Uo等于78xx穩(wěn)壓器輸出電壓；當(dāng)RP逐步增大時，Uo也隨之逐步提高。第五節(jié)三端集成穩(wěn)壓電路

下圖為擴大輸出電流的應(yīng)用電路。VT2為外接擴流率管，VT1為推動管，二者為達林頓連接。R1為偏置電阻。該電路最大輸出電流取決于VT2的參數(shù)。第五節(jié)三端集成穩(wěn)壓電路

下圖為提高輸入電壓的應(yīng)用電路。78xx穩(wěn)壓器的最大輸入電壓為35V（7824為40V），當(dāng)輸入電壓高于此值時，可采用下圖所示的電路。VT、R1和VD組成一個預(yù)穩(wěn)壓電路，使得加在7800穩(wěn)壓器輸入端的電壓恒定在VD的穩(wěn)壓值上（忽略VT的b-e結(jié)壓降）。Ui端的最大輸入電壓僅取決于VT的耐壓。第五節(jié)三端集成穩(wěn)壓電路

79xx系列集成壓器是常用的固定負輸出電壓的三端集成穩(wěn)壓器，除輸入電壓和輸出電壓均為負值外，其他參數(shù)和特點與78xx系列集成穩(wěn)壓器相同。79xx系列集成穩(wěn)壓的三個引腳為：1腳為接地端，2腳為輸入端，3腳為輸出端。第五節(jié)三端集成穩(wěn)壓電路

正、負對稱輸出的穩(wěn)壓電路可調(diào)集成穩(wěn)壓器CW117為三端可調(diào)正輸出集成穩(wěn)壓器，輸出電壓可調(diào)范圍為