通用集成穩(wěn)壓電源課程課件

數(shù)字化測量技術(shù)第六章通用集成穩(wěn)壓電源

穩(wěn)壓電源是各種電子設(shè)備的動力之源。

穩(wěn)壓器是穩(wěn)壓電源的核心部分，它屬于非隔離式DC/DC變換器，利用穩(wěn)壓器可將一種直流電壓轉(zhuǎn)換成另一種或幾種直流電壓。若給穩(wěn)壓器配上變壓器、整流濾波器等電路，即可構(gòu)成與電網(wǎng)隔離的穩(wěn)壓電源。第六章通用集成穩(wěn)壓電源第一節(jié)集成穩(wěn)壓電源的分類

第二節(jié)三端固定式線性穩(wěn)壓器的原理與應(yīng)用第三節(jié)三端可調(diào)式線性穩(wěn)壓器的原理與應(yīng)用第四節(jié)低壓差線性穩(wěn)壓器的基本原理第五節(jié)低壓差線性穩(wěn)壓器的應(yīng)用技巧及設(shè)計要點(diǎn)第六節(jié)由脈寬調(diào)制器構(gòu)成的開關(guān)電源第七節(jié)單片開關(guān)式穩(wěn)壓器的原理與應(yīng)用第八節(jié)散熱器的設(shè)計第九節(jié)穩(wěn)壓電源測量技術(shù)第一節(jié)集成穩(wěn)壓電源的分類集成穩(wěn)壓器線性電源開關(guān)電源標(biāo)準(zhǔn)線性穩(wěn)壓器固定式可調(diào)式三端固定式多端固定式三端可調(diào)式多端可調(diào)式PNP型低壓差線性穩(wěn)壓器準(zhǔn)低壓差線性穩(wěn)壓器超低壓差線性穩(wěn)壓器低壓差線性穩(wěn)壓器脈寬調(diào)制器脈頻調(diào)制器開關(guān)穩(wěn)壓器單片開關(guān)電源效率為45%左右效率80%～95%效率70%～90%第一節(jié)集成穩(wěn)壓電源的分類集成穩(wěn)壓器線性電源開關(guān)電源標(biāo)準(zhǔn)線性穩(wěn)壓器固定式可調(diào)式三端固定式多端固定式三端可調(diào)式多端可調(diào)式PNP型低壓差線性穩(wěn)壓器準(zhǔn)低壓差線性穩(wěn)壓器超低壓差線性穩(wěn)壓器低壓差線性穩(wěn)壓器脈寬調(diào)制器脈頻調(diào)制器開關(guān)穩(wěn)壓器單片開關(guān)電源效率為45%左右效率80%～95%效率70%～90%美國仙童公司（現(xiàn)更名為飛兆公司）于20世紀(jì)70年代初首先推出μA7800系列和μA7900系列三端固定式集成穩(wěn)壓器。它能以最簡方式（類似于三極管）接入電路，并具有較完善的過電流、過電壓、過熱保護(hù)功能。目前，7800系列和7900系列已成為世界通用系列，是用途最廣、銷量最大的集成穩(wěn)壓器。其優(yōu)點(diǎn)是使用方便，不需作任何調(diào)整，外圍電路簡單，工作安全可靠，適合制作通用型、標(biāo)稱輸出的穩(wěn)壓電源。其缺點(diǎn)是輸出電壓不能調(diào)整，不能直接輸出非標(biāo)稱值電壓，電壓穩(wěn)定度還不夠高。第一節(jié)集成穩(wěn)壓電源的分類集成穩(wěn)壓器線性電源開關(guān)電源標(biāo)準(zhǔn)線性穩(wěn)壓器固定式可調(diào)式三端固定式多端固定式三端可調(diào)式多端可調(diào)式PNP型低壓差線性穩(wěn)壓器準(zhǔn)低壓差線性穩(wěn)壓器超低壓差線性穩(wěn)壓器低壓差線性穩(wěn)壓器脈寬調(diào)制器脈頻調(diào)制器開關(guān)穩(wěn)壓器單片開關(guān)電源效率為45%左右效率80%～95%效率70%～90%可調(diào)式是20世紀(jì)70年代末至80年代初發(fā)展起來的、由美國國家半導(dǎo)體公司（NSC）首創(chuàng)的第二代三端集成穩(wěn)壓器。它既保留了三端固定式穩(wěn)壓器結(jié)構(gòu)簡單之優(yōu)點(diǎn)，又克服了電壓不可調(diào)整的缺點(diǎn)，并且在電壓穩(wěn)定度上比前者提高了一個數(shù)量級。適合制作實驗室電源及多種供電方式的直流穩(wěn)壓電源。它也可以設(shè)計成固定式來代替三端固定式穩(wěn)壓器，進(jìn)一步改善穩(wěn)壓性能。第一觀節(jié)謹(jǐn)集允成穩(wěn)榴壓電基源的宅分類集成穩(wěn)壓器線性電源開關(guān)電源標(biāo)準(zhǔn)線性穩(wěn)壓器固定式可調(diào)式三端固定式多端固定式三端可調(diào)式多端可調(diào)式PNP型低壓差線性穩(wěn)壓器準(zhǔn)低壓差線性穩(wěn)壓器超低壓差線性穩(wěn)壓器低壓差線性穩(wěn)壓器脈寬調(diào)制器脈頻調(diào)制器開關(guān)穩(wěn)壓器單片開關(guān)電源效率為45%左右效率80%～95%效率70%～90%低壓括差集英成穩(wěn)鍬壓器句（LD督O）屬沾于高葵效率景線性啊集成仔穩(wěn)壓貧器，賣其輸棟入-輸出轟壓差什約為50合0m擦V，電唐源效浙率明睜顯高降于NP偵N型線冒性穩(wěn)敢壓器躬。超碎低壓哲差線找性穩(wěn)襲壓器榜（VL芒DO）是21世紀(jì)冊初在LD派O的基爆礎(chǔ)上瓣發(fā)展逼起來滴的新雙型線械性集唇成穩(wěn)川壓器滾。它融采用弊通態(tài)鋼電阻謝非常莖低的養(yǎng)場效幣應(yīng)管角來代桂替PN渡P型功煙率管爹作為痛調(diào)整赴管，炊其輸某入-輸出冰壓差圾可低贊至45～15熄0m幕V。第一途節(jié)觀集飯成穩(wěn)靜壓電雜源的子分類集成穩(wěn)壓器線性電源開關(guān)電源標(biāo)準(zhǔn)線性穩(wěn)壓器固定式可調(diào)式三端固定式多端固定式三端可調(diào)式多端可調(diào)式PNP型低壓差線性穩(wěn)壓器準(zhǔn)低壓差線性穩(wěn)壓器超低壓差線性穩(wěn)壓器低壓差線性穩(wěn)壓器脈寬調(diào)制器脈頻調(diào)制器開關(guān)穩(wěn)壓器單片開關(guān)電源效率為45%左右效率80%～95%效率70%～90%開關(guān)豪電源輔亦稱漿低損墨耗電垮源，男由于權(quán)內(nèi)部勒器件芝工作耽在高順頻開智關(guān)狀隨態(tài)，歉所以聚本身錫消耗短的能朵量很法低。臟單片負(fù)開關(guān)將電源門屬于AC浮/D粉C電源順變換啞器。反單片話開關(guān)貴電源露集成躺電路甘自20世紀(jì)90年代肺中期排問世票以來歲便顯慣示出注強(qiáng)大橋的生授命力財。單裙片開龜關(guān)電躺源具凡有高醉集成漸度、封高性禮價比幕、最棗簡外涉圍電纖路、申最佳泡性能閥指標(biāo)利等優(yōu)前點(diǎn)，黎現(xiàn)已洞成為糕開發(fā)減中、頁小功公率開恭關(guān)電貍源、榨精密五開關(guān)繳電源匯及開潤關(guān)電湖源模秤塊的讀優(yōu)選嶼集成下電路意。第一魚節(jié)容集薦成穩(wěn)周壓電無源的饅分類集成穩(wěn)壓器線性電源開關(guān)電源標(biāo)準(zhǔn)線性穩(wěn)壓器固定式可調(diào)式三端固定式多端固定式三端可調(diào)式多端可調(diào)式PNP型低壓差線性穩(wěn)壓器準(zhǔn)低壓差線性穩(wěn)壓器超低壓差線性穩(wěn)壓器低壓差線性穩(wěn)壓器脈寬調(diào)制器脈頻調(diào)制器開關(guān)穩(wěn)壓器單片開關(guān)電源效率為45%左右效率80%～95%效率70%～90%第二找節(jié)姑三奏端固參定式睡線性旺穩(wěn)壓診器的懷原理醬與應(yīng)恩用一、賊三端門固定顯式線梅性穩(wěn)或壓器隸的產(chǎn)造品分浪類三端子固定場式線恰性穩(wěn)服壓器寄分為78和79兩個嗓系列拒，其幟中78系列奴輸出甚電壓租為正椅極性階，79系列熊輸出斗電壓棋為負(fù)論極性況。一因般有5V、6V、9V、12為V、15伏V、18苦V、24去V等七犧個電英壓檔芽次?？敵鲆屉娏饕胺譃?.笑5A，L：0.說1A，M：0.縫5A三個亦檔次番。LM幣78并L0艙5：輸片出電耀壓+5房誠V，最泊大輸釣出電雀流0.稍1A；CW刑79折15：輸盡出電逃壓-1筍5V，最榮大輸?shù)殉鲭娋肆?.沫5A。二、魯標(biāo)準(zhǔn)忍線性洽穩(wěn)壓腥器的薄基本脾原理UI（RL）↑盆→UO↑→UQ↑→Ur↓→UB↓→UO↓二、俗標(biāo)準(zhǔn)環(huán)線性暈穩(wěn)壓建器的照基本揭原理二、艘標(biāo)準(zhǔn)扎線性攀穩(wěn)壓捉器的京基本柄原理最小魯壓差ΔU＝UI－UO＝2UBE＋UCE掏S三、皺三端臨固定弓式線轉(zhuǎn)性穩(wěn)霧壓器待的工沒作原貿(mào)理a）TO琴-2阿20封裝b）TO求-3封裝CW往78約00電路原榴理圖CW衡78映00的原飾理框秀圖電壓調(diào)整率：給穩(wěn)壓電源接上額定負(fù)載，首先測出在標(biāo)稱輸入電壓時的輸出電壓值UO，然后連續(xù)調(diào)節(jié)輸入電壓，使之從規(guī)定的最小值一直變化到最大值，記下輸出電壓與標(biāo)稱值的最大偏差△UO，則電壓調(diào)整率為負(fù)載調(diào)整率：若將輸入電壓固定在標(biāo)稱值上，分別測量穩(wěn)壓電源在滿載與空載下的輸出電壓值U1、U2，則負(fù)載調(diào)整率為電容CI用來齡濾除橡高頻室紋波，防嬌止電扯路產(chǎn)陳生自馬激振手蕩；CO為輸腫出電清容，文利用弟其兩咸端壓濃降不秤能突呼變的距特性菌可改典善負(fù)茂載的懲瞬態(tài)峰響應(yīng)叫。三、寇三端抖固定股式線勾性穩(wěn)停壓器止的應(yīng)唱用技本巧——星——噴——立—典型增應(yīng)用電源站變壓繞器：把黃高壓世或22捉0V電網(wǎng)墊電壓刃降至得所需級電壓戲。線性賤穩(wěn)壓虛電源剩的組喂成整流盈電路：利第用二慈極管鐮的單插向?qū)Ъo(jì)電性偽，把匪交流雖電壓轉(zhuǎn)換勢成脈漸動的園直流贈電壓收。線性腔穩(wěn)壓足電源羞的組才成濾波夾電路：利徒用電亞容上曲的電貸壓或喂者電傅感上哲的電俗流不能突吧變的況特性濕構(gòu)成跌，以據(jù)減小撿脈動服使輸晝出電壓鏟平滑故。線性拴穩(wěn)壓賞電源爺?shù)慕M緣瑞成穩(wěn)壓陣電路：在些電網(wǎng)換電壓狐波動虛或負(fù)隆載電辱流變翻化時狂保持輸出鋤電壓蝦基本罰不變體。線性顫穩(wěn)壓夏電源粱的組獅成整流萄電路正半慨周時克，D1、D3導(dǎo)通五，D２、D４截止簡。負(fù)半旁周時黎，D2、D４導(dǎo)通熱，D1、D3截止拒。整流絡(luò)電路次的輸柄出信扎號雖位為單誓一方鍋向的腎直流佳信號刻，但逝脈動害較大哀。為斃了進(jìn)己一步件平滑拌輸出耐信號慶，利籃用濾英波電桌路，勸消除洞輸出昆信號掉的交致流成蓮分。濾波賀電路電容焰濾波潔電路當(dāng)負(fù)曾載開慘路時喇：當(dāng)RLC=千(3抬~5味)T尤/2時:許多炕電子舍儀器易設(shè)備禽、運(yùn)維算放必大器桌需要鄉(xiāng)豐正、挽負(fù)對峽稱的只雙電匯源供唯電。漁將78杏00與79蹤蝶00搭配躬使用扮，即滅可構(gòu)墊成同章時輸在出正柔壓和幫負(fù)壓棉的穩(wěn)炕壓電劑源。三、奶三端吩固定喪式線頓形穩(wěn)走壓器怨的應(yīng)付用技富巧——緒——繪—正、賤負(fù)壓堡固定頌輸出電路列實質(zhì)氣上是扇通過府改變靠公共乏端的里電位錄，來適控制犧穩(wěn)壓涉器輸堡出電喚位的坑高低竹。需杏要注禿意的伸是，浩當(dāng)|±UO|＜2.諷5V時，算穩(wěn)壓貨器可點(diǎn)能無磚法正沈常工革作，惰此時架輸出馬電壓融不確敢定。三、犬三端會固定何式線饅形穩(wěn)行壓器耳的應(yīng)葡用技壩巧——育——紀(jì)—正、圖負(fù)壓普可調(diào)會輸出恒流插原理矛：因耀為穩(wěn)棉壓器防的輸棗出電該壓UO穩(wěn)定剩不變爬，所漆以通澇過R的電布流（桶亦即宣通過峰外部塌負(fù)載RL上的馳電流躍）IH也不螺變。呀計算IH的公環(huán)式為IH＝UO/R三、南三端狗固定樂式線鮮形穩(wěn)呆壓器釣的應(yīng)回用技漫巧——愉——伍—恒流請源電俗路偏置輕電阻R的阻詳值：三、籮三端朗固定偶式線裝形穩(wěn)棵壓器融的應(yīng)株用技朱巧——湯——督—提高永輸入感電壓摘的方址法如果惑實際孝需要唇的電氣壓高醋于現(xiàn)璃有三延端穩(wěn)澤壓器考的輸藏出電共壓，凍可用驕升壓幕電路濃來解晨決。叔設(shè)穩(wěn)塑壓值倦為UZU'O＝UO＋UZ三、郊三端銷固定閣式線劑形穩(wěn)騙壓器熱的應(yīng)滿用技雨巧——扛——墻—提高潤輸出球電壓法的方偵法三、奮三端脖固定看式線丈形穩(wěn)禽壓器貢的應(yīng)帶用技娛巧——星——朱—擴(kuò)展休輸出教電流享的方項法外部土功率讓調(diào)整央管的行偏置紛電阻第三輸節(jié)重三些端可街調(diào)式鑼線性策穩(wěn)壓統(tǒng)器的狼原理尋與應(yīng)瓜用可調(diào)掙式是20世紀(jì)70年代詳末至80年代肝初發(fā)腳展起鑰來的錫、由抄美國餅國家隆半導(dǎo)溝體公儉司（NS吼C）首驚創(chuàng)的積第二芹代三呈端集鹿成穩(wěn)溝壓器飲。它院既保甜留了合三端煌固定認(rèn)式穩(wěn)權(quán)壓器衣結(jié)構(gòu)況簡單脊之優(yōu)白點(diǎn)，顯又克鍬服了錦電壓狂不可伐調(diào)整莖的缺僻點(diǎn)，賣并且狼在電座壓穩(wěn)己定度影上比英前者呆提高晃了一霉個數(shù)洽量級家。適糟合制雪作實剝驗室內(nèi)電源胸及多而種供疏電方窩式的因直流腔穩(wěn)壓酬電源沾。它匹也可折以設(shè)尖計成寄固定鍋式來荒代替警三端純固定愁式穩(wěn)形壓器陰，進(jìn)支一步較改善活穩(wěn)壓鴉性能閃。一、賢三端唉可調(diào)找式線梅性穩(wěn)寬壓器住的產(chǎn)廁品分矮類特點(diǎn)國產(chǎn)型號最大輸出電流IOM/A輸出電壓UO/V國外對應(yīng)系列或型號正壓輸出CW117L/217L/317L0.11.25～37LM117L/217L/317LCW117M/217M/317M0.51.25～37LM117M/217M/317MCW117/217/3171.51.25～37μA117，LM117，TA117，μPC117CW117HV/217HV/317HV1.51.25～57LM117HV/217HV/317HVW150/250/35031.2～33LM150/250/350W138/238/33851.2～32LM138/238/338W196/296/396101.25～15LM196/296/396負(fù)壓輸出CW137L/237L/337L0.1－1.2～－37LM137L/237L/337LCW137M/237M/337M0.5－1.2～－37LM137M/237M/337MCW137/237/3371.5－1.2～－37LM137，μPC137，TA137，SG137，F(xiàn)S137LM偷31仁7的主借要技戒術(shù)指冰標(biāo)為UI＝2～40干V，UO＝1.欠25～37稀V，IOM＝1.挖5A。其巖電壓撫調(diào)整養(yǎng)率SV＝0.焰02％，頂負(fù)載踩調(diào)整超率SI＝0.箭1％，醉比78賓00系列怠提高趟近一趕個數(shù)旗量級批。二、冊三端繳可調(diào)黎式線箱性穩(wěn)習(xí)壓器削的工協(xié)作原生理輸出電壓的計算公式為UO＝1.25×（1＋）三、睡三端貍可調(diào)丹式線防性穩(wěn)夾壓器猜的應(yīng)們用技糠巧——際——立——典型棵應(yīng)用R1的阻盈值有際兩種詞取法燥：①取R1＝24首0Ω，此停時IL＝1.戰(zhàn)25昨V/城24護(hù)0Ω薯≈5限mA，R2選用6.姥8k篩Ω可調(diào)退電阻拒；②取R1＝12劉0Ω，IL≈1參0m鞋A，R2可選3.漂4k誘Ω。調(diào)整R2時均岸可獲澆得1.剛25～37提V的穩(wěn)缸壓輸躬出。三、慘三端輛可調(diào)含式線旁性穩(wěn)筐壓器悉的應(yīng)妹用技薪巧——性——?！湫涂脩?yīng)用剛通俊電時控由于C2上的牛壓降否不能越突變噸，使VT處于雞導(dǎo)通稈狀態(tài)叔，R2被短肯路，UO＝1.泰25組V。隨父著UO經(jīng)過R1、R3給C2充電乘，VT的基勿極電府位逐娘漸升畜高，功使之中從導(dǎo)馬通狀紀(jì)態(tài)過銅渡到肺截止井狀態(tài)玩，UO也從1.猛25塘V逐漸翁升高婦到額農(nóng)定值叔＋15篇V。UO的上朵升速至率取峰決于峰時間晶常數(shù)τ＝（R1＋R3）C2。三、刊三端以可調(diào)國式線遺性穩(wěn)淋壓器羅的應(yīng)舉用技彼巧——寇——立—軟啟安動線差性穩(wěn)抓壓器三、斜三端痰可調(diào)由式線橡性穩(wěn)圍壓器騙的應(yīng)汁用技蔬巧——味——愚—寬范屑圍跟逼蹤式規(guī)線性巴穩(wěn)壓雀器當(dāng)－UO變得染更負(fù)披時，蛋會使UB降低臥，導(dǎo)設(shè)致UC和UAD門J升高瘋，＋UO也隨并之升疤高，菌最終對使＋UO＝|－UO|，正第、負(fù)肢壓輸敘出達(dá)扛到平國衡。在線斧測量呀技術(shù)忙亦稱貧等電錄位隔潮離技績術(shù)。樸它能滴在不仗破壞蹦電路綱完整漆性的晝前提隆下，烤準(zhǔn)確減測量蛙電子種設(shè)備賄印制拐線路浸中的誕電流譜、電但阻、貍晶體抖管等織參數(shù)污。近晴年來飛在線枯測量辨技術(shù)言正在曾逐步熊推廣貸應(yīng)用震，它拍不僅拉簡便述易行墾，而趣且能籠夠測物量印譜制板騾上的像電流役分布代情況崖，還耍能對典單元液電路南及元持器件尾進(jìn)行靈故障寺診斷直。因何此，詞在線博測量那技術(shù)槳具有姻很高勺的實唐用價細(xì)值，姐也為兔設(shè)計毒、檢比修儀尾器儀薪表或琴家用兼電器惹提供急了新糞的測助試手棵段。第一企節(jié)餐數(shù)字閉儀表擔(dān)的在支線測勵量電承路采用笛四線友制以何減小樸接觸串電阻崗，并湯且利設(shè)用兩乒組雙臭探針磁和運(yùn)稱算放阻大器肥一起摟對電講路進(jìn)掃行隔農(nóng)離，若被測綠在線合電流易經(jīng)過I/U轉(zhuǎn)換繭后，累由毫向安表漲直接秒測出鴉電流定值。一、遵在線甩測量謠直流蒸電流1.測量授原理

UO＝－KUI＝－KIxR0＝I1RI I1＝－＝－

I1＝IX

一、勵在線摘測量虹直流挽電流1.測量窄原理一、廟在線殃測量尚直流孕電流1.測量腐原理局部鋪短路淺測量弱法：用I1去抵肥消R0上的皇電流Ix，使R0上的干壓降里為零缺，a、b兩點(diǎn)月呈等綱電位餡。因R0很小鋪，故棉不會裹影響Ix。一、簡在線浸測量鐵直流竹電流2.在線始電流澇測量找儀的寺電路捎設(shè)計UO＝UI在線監(jiān)測量墾電阻Rx的基活本原偽理是孔，無朋論電桿路多稿么復(fù)皮雜，秋總可獨(dú)以把犬與Rx相并士聯(lián)的諒元件婦等效搜為兩訪只互隊相串殊聯(lián)的銷電阻R1和R2，由摔此構(gòu)所成三湖角形癥電阻灑網(wǎng)絡(luò)怪。只潮要使R1（或R2）兩犬端呈浙等電膀位，拿此時UR1＝０餡