穩(wěn)壓電路設(shè)計

穩(wěn)壓電路設(shè)計第1頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六第二十九講穩(wěn)壓電路一、穩(wěn)壓電路的性能指標二、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路三、串聯(lián)型穩(wěn)壓電路四、集成穩(wěn)壓器五、開關(guān)型穩(wěn)壓電路第2頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六一、穩(wěn)壓電路的性能指標1.輸出電壓2.輸出電流3.穩(wěn)壓系數(shù)表明電網(wǎng)電壓波動時電路的穩(wěn)壓性能。在負載電流不變時，輸出電壓相對變化量與輸入電壓變化量之比。4.輸出電阻表明負載電流變化時電路的穩(wěn)壓性能。在電網(wǎng)電壓不變時，負載變化引起的輸出電壓的變化量與輸出電流的變化量之比。5.紋波電壓測試出輸出電壓的交流分量。第3頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六二、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路穩(wěn)定電壓UZ：穩(wěn)壓管的擊穿電壓穩(wěn)定電流IZ：使穩(wěn)壓管工作在穩(wěn)壓狀態(tài)的最小電流最大耗散功率PZM：允許的最大功率，PZM=IZMUZ動態(tài)電阻rz：工作在穩(wěn)壓狀態(tài)時，rz＝ΔU/ΔI1.

穩(wěn)壓管的伏安特性和主要參數(shù)伏安特性符號等效電路第4頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六2.

穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的工作原理第5頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六3.

穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的主要指標（1）輸出電壓UO＝UZ（2）輸出電流IZmax－IZmin≤IZM－IZ（3）穩(wěn)壓系數(shù)（4）輸出電阻簡單易行，穩(wěn)壓性能好。適用于輸出電壓固定、輸出電流變化范圍較小的場合。4.

特點第6頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六5.

穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的設(shè)計（1）UI的選擇UI＝（2～3）UZ（2）穩(wěn)壓管的選擇UZ＝UO

IZM－IZ>ILmax－ILmin（3）限流電阻的選擇保證穩(wěn)壓管既穩(wěn)壓又不損壞。電網(wǎng)電壓最低且負載電流最大時，穩(wěn)壓管的電流最小。電網(wǎng)電壓最高且負載電流最小時，穩(wěn)壓管的電流最大。為減小Sr,取值矛盾!若求得Rmin>Rmax，怎么辦？第7頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六討論一：穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的設(shè)計依次選擇穩(wěn)壓管、UI、R、C、U2、二極管1.輸出電壓、負載電流→穩(wěn)壓管2.輸出電壓→UI3.輸出電壓、負載電流、穩(wěn)壓管電流、UI→R4.UI、R→濾波電路的等效負載電阻→C5.UI→U26.U2、R中電流→整流二極管已知輸出電壓為6V，負載電流為0～30mA。試求圖示電路的參數(shù)。第8頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六三、串聯(lián)型穩(wěn)壓電路1.基本調(diào)整管穩(wěn)壓電路為了使穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路輸出大電流，需要加晶體管放大。穩(wěn)壓原理：電路引入電壓負反饋，穩(wěn)定輸出電壓。第9頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六調(diào)整管的作用及如何提高穩(wěn)壓性能不管什么原因引起UO變化，都將通過UCE的調(diào)節(jié)使UO穩(wěn)定，故稱晶體管為調(diào)整管。若要提高電路的穩(wěn)壓性能，則應(yīng)加深電路的負反饋，即提高放大電路的放大倍數(shù)。第10頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六2.具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路（1）穩(wěn)壓原理：若由于某種原因使UO增大（2）輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍同相比例運算電路則UO↑→UN↑→UB↓→UO↓第11頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六（3）串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的基本組成及其作用調(diào)整管取樣電阻調(diào)整管：是電路的核心，UCE隨UI和負載產(chǎn)生變化以穩(wěn)定UO。比較放大基準電壓基準電壓：是UO的參考電壓。取樣電阻：對UO

的取樣，與基準電壓共同決定UO

。比較放大：將UO

的取樣電壓與基準電壓比較后放大，決定電路的穩(wěn)壓性能。第12頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六（4）串聯(lián)型穩(wěn)壓電源中調(diào)整管的選擇IEmax＝IR1＋ILmax≈ILmax<ICMUCEmax＝UImax－UOmin<U(BR)CEO

PTmax＝IEmaxUCEmax<PCM根據(jù)極限參數(shù)ICM、U(BR)CEO、PCM選擇調(diào)整管！應(yīng)考慮電網(wǎng)電壓的波動和負載電流的變化！第13頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六討論二：對于基本串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的討論3.若電網(wǎng)電壓波動±10％，UI為28V，UO為10V～20V；晶體管的電流放大系數(shù)為50，PCM＝5W，ICM＝1A；集成運放最大輸出電流為10mA，則最大負載電流約為多少？1.若UO為10V～20V，R1＝R3＝1kΩ，則R3和UZ各為多少？2.若電網(wǎng)電壓波動±10％，UO為10V～20V，UCES＝3V，UI至少選取多少伏？第14頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六討論三：關(guān)于實用串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的討論1.標出集成運放的同相輸入端和反相輸入端；2.電路由哪些部分組成？3.UI＝21V，R1＝R2＝R3＝300Ω，UZ＝6V，UCES＝3V，UO＝？4.如何選取R’和R？限流型過流保護電路輸出電流取樣電阻第15頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六討論三：關(guān)于實用串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的討論5.取樣電阻的取值應(yīng)大些還是小些，為什么？它們有上限值嗎？6.若電路輸出紋波電壓很大，則其原因最大的可能性是什么？7.根據(jù)圖中過流保護電路的原理組成一種限流型過流保護電路。第16頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六四、集成穩(wěn)壓器（三端穩(wěn)壓器）輸出電壓：5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V輸出電流：1.5A（W7800）、0.5A（W78M00）、0.1A（W78L00）1.

W7800系列

（1）簡介第17頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六（2）基本應(yīng)用消除高頻噪聲使Co不通過穩(wěn)壓器放電抵銷長線電感效應(yīng)，消除自激振蕩

將輸入端接整流濾波電路的輸出，將輸出端接負載電阻，構(gòu)成串類型穩(wěn)壓電路。第18頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六（3）輸出電流擴展電路為使負載電流大于三端穩(wěn)壓器的輸出電流，可采用射極輸出器進行電流放大。很小三端穩(wěn)壓器的輸出電壓若UBE=UD，則二極管的作用：消除UBE對UO的影響。第19頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六（4）輸出電壓擴展電路IW為幾mA，UO與三端穩(wěn)壓器參數(shù)有關(guān)。隔離作用基準電壓電路復雜第20頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六2.基準電壓源三端穩(wěn)壓器W117

輸出電壓UREF＝1.25V，調(diào)整端電流只有幾微安。減小紋波電壓保護穩(wěn)壓器第21頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六討論四：W117的應(yīng)用1.R1的上限值為多少？2.UO可能的最大值為多少？3.輸出電壓最小值為多少？4.UOmax＝30V，選取R1、R2；5.已知電網(wǎng)電壓波動±10％，輸出電壓最大值為30V，UI至少取多少伏？決定于IOmin兩種情況：1.已知UI2.自己選取UI決定于W117的輸出輸入電壓最低、輸出電壓最高時，UI－UO＞3V。根據(jù)輸出電壓表達式第22頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六討論五：集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用

±UO=?

W7900與W7800不同之處是輸出為負電壓。1.基準電壓為多少？2.UO的表達式？3.為使W7812不因輸入端和輸出端之間電壓太大而損壞，可采用什么方法？第23頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六五、開關(guān)型穩(wěn)壓電路

1.開關(guān)型穩(wěn)壓電源的特點

線性穩(wěn)壓電源：結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)節(jié)方便，輸出電壓穩(wěn)定性強，紋波電壓小。缺點是調(diào)整管工作在甲類狀態(tài)，因而功耗大，效率低（20％～49％）；需加散熱器，因而設(shè)備體積大，笨重，成本高。

若調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，則勢必大大減小功耗，提高效率，開關(guān)型穩(wěn)壓電源的效率可達70％～95％。體積小，重量輕。適于固定的大負載電流、輸出電壓小范圍調(diào)節(jié)的場合。第24頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六構(gòu)成開關(guān)型穩(wěn)壓電源的基本思路

將交流電經(jīng)變壓器、整流濾波得到直流電壓↓控制調(diào)整管按一定頻率開關(guān)，得到矩形波↓濾波，得到直流電壓引入負反饋，控制占空比，使輸出電壓穩(wěn)定。第25頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六2.串聯(lián)開關(guān)型穩(wěn)壓電路

（1）基本電路

①電路組成及工作原理T截止，D導通，uE≈－UD；L釋放能量，C放電。T、D均工作在開關(guān)狀態(tài)。T飽和導通，D截止，uE≈UI；L儲能，C充電。uB＝UH時uB＝UL時第26頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六②波形分析及輸出電壓平均值關(guān)鍵技術(shù)：大功率高頻管，高質(zhì)量磁性材料穩(wěn)壓原理：若某種原因使輸出電壓升高，則應(yīng)減小占空比。第27頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六③穩(wěn)壓原理脈沖寬度調(diào)制式：PWM電路作用：

UO↑→Ton↓→δ↓→UO↓其它控制方式：脈沖頻率調(diào)制式：UO↑→T↑（脈寬不變）→δ↓→UO↓混合調(diào)制式：UO↑→T↑Ton

↓→δ↓→UO↓在串聯(lián)開關(guān)型穩(wěn)壓電路中UO<UI，故為降壓型電路。第28頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六④脈寬調(diào)制電路的基本原理比較放大電路電壓比較器調(diào)整管UO↑→UN1↑→UO1↓(UP2↓)→uB1的占空比δ↓→UO↓UO↓→UN1↓→UO1↑

(UP2↑)→uB1的占空比δ↑→UO↑uP2與uB1占空比的關(guān)系UP2↑δ↑穩(wěn)壓原理：第29頁，共32頁，2023年，2月20日，星期六3.并聯(lián)開關(guān)型穩(wěn)壓電路（升壓型）

（1）工作原理T截止，L產(chǎn)生感生電動勢，D導通；UI與L所產(chǎn)生的感生電動勢相加對C充電。T飽和導通，L儲能，D截止，C對負載放電。uB＝UH時uB＝UL時

要研究調(diào)整管在飽和導通和截止狀態(tài)下電路的工作情況。第30