《串聯(lián)型穩(wěn)壓電路》課件

串聯(lián)型穩(wěn)壓電路串聯(lián)穩(wěn)壓電路是利用串聯(lián)設(shè)置的方式來實現(xiàn)電壓的穩(wěn)定和調(diào)整。它能在輸入電壓變化或負載變化的情況下，保持輸出電壓保持穩(wěn)定不變。這種電路結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、使用廣泛，是電子電路中常見的一種穩(wěn)壓電路類型。課程目標(biāo)深入了解串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的工作原理學(xué)習(xí)串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的基本構(gòu)成和關(guān)鍵元件的特性及作用。掌握串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的設(shè)計方法學(xué)習(xí)選擇合適的元件參數(shù)和設(shè)計穩(wěn)壓電路的技巧。熟悉常見串聯(lián)型穩(wěn)壓芯片的使用學(xué)習(xí)LM78XX和LM317系列集成穩(wěn)壓電路的工作原理和應(yīng)用。提高電路分析和設(shè)計能力通過案例分析和性能評估,培養(yǎng)學(xué)生的電路設(shè)計能力。串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的工作原理1電壓輸入串聯(lián)型穩(wěn)壓電路首先接受未經(jīng)調(diào)節(jié)的高壓輸入電源。2電壓降壓通過串聯(lián)電阻和調(diào)節(jié)管件，將輸入電壓降低至所需的穩(wěn)定電壓。3反饋調(diào)節(jié)電壓檢測電路會監(jiān)測輸出電壓并將反饋信號傳回調(diào)節(jié)管件進行實時調(diào)整。串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的基本構(gòu)成電壓輸入端串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的輸入端連接到不穩(wěn)定的電壓源,如交流電轉(zhuǎn)換器或蓄電池等。參考電壓源提供一個穩(wěn)定的參考電壓,作為調(diào)節(jié)的基準。常見的參考電壓源包括集成電路或二極管。調(diào)節(jié)電路根據(jù)參考電壓和實際輸出電壓之間的差異,自動調(diào)節(jié)輸出電壓,保持輸出穩(wěn)定。輸出端輸出恒定的直流電壓,為負載供電。輸出電壓通常經(jīng)過濾波處理,以提高穩(wěn)定性。濾波電容的作用降低紋波電壓濾波電容可以有效地減小電路中的紋波電壓,使輸出電壓保持平滑穩(wěn)定。緩沖負載電流變化濾波電容可以儲存能量,在負載電流突變時釋放電能,穩(wěn)定輸出電壓。提高電壓穩(wěn)定性濾波電容通過吸收電壓瞬時波動,使電路輸出電壓更加平滑穩(wěn)定。參考電壓源的特性穩(wěn)定性參考電壓源能夠提供高度穩(wěn)定的基準電壓，以確保電路的工作可靠性。溫度特性參考電壓源的電壓輸出對溫度變化具有良好的抑制能力，以確保性能穩(wěn)定。低噪聲參考電壓源的輸出穩(wěn)定性高，噪聲水平低，可為后級電路提供干凈的基準電壓。功率消耗與熱量問題在串聯(lián)型穩(wěn)壓電路中,需要考慮功率消耗與熱量問題。穩(wěn)壓電路工作時,會產(chǎn)生一定的功率損耗,這種功率損耗會轉(zhuǎn)化為熱量,如果沒有合理散熱會導(dǎo)致元件過熱甚至損壞。因此需要合理設(shè)計穩(wěn)壓電路的輸入/輸出電壓差、負載電流等,并采用良好的散熱措施,如使用散熱片或者風(fēng)扇等,來確保整個穩(wěn)壓電路的可靠性和穩(wěn)定性。串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的特點1輸出電壓穩(wěn)定串聯(lián)型穩(wěn)壓電路能夠有效地將輸入電壓的變化抑制在較小的范圍內(nèi),輸出電壓保持相對穩(wěn)定。2功耗相對較低由于串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的工作原理,其功耗相對于并聯(lián)型穩(wěn)壓電路較低。3結(jié)構(gòu)簡單可靠串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的基本構(gòu)成相對簡單,結(jié)構(gòu)緊湊,使得其工作可靠性較高。4廣泛應(yīng)用領(lǐng)域串聯(lián)型穩(wěn)壓電路可廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備、家用電器、通信系統(tǒng)等多個領(lǐng)域。系統(tǒng)輸入電壓的影響輸入電壓過高可能會燒毀穩(wěn)壓電路的元件輸入電壓過低穩(wěn)壓電路無法正常工作輸入電壓波動大會導(dǎo)致輸出電壓不穩(wěn)定穩(wěn)壓電路的輸入電壓范圍是很窄的，需要保證輸入電壓在穩(wěn)壓電路的工作電壓范圍內(nèi)。否則可能會損壞電路或影響輸出電壓的穩(wěn)定性。負載電流的影響負載電流的變化會對串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的性能產(chǎn)生顯著影響。當(dāng)負載電流增大時，穩(wěn)壓電路的輸出電壓將會有所下降。而當(dāng)負載電流減小時,則可能導(dǎo)致輸出電壓上升。因此,需要合理選擇穩(wěn)壓電路的設(shè)計參數(shù),以確保在整個負載電流范圍內(nèi)保持輸出電壓的穩(wěn)定性。150mA負載電流穩(wěn)壓電路的典型工作電流范圍5%輸出電壓波動合理設(shè)計可實現(xiàn)的輸出電壓穩(wěn)定性3%負載調(diào)整率負載變化對輸出電壓的影響2%線性調(diào)整率輸入電壓變化對輸出電壓的影響放電電容的作用濾波作用放電電容可以吸收瞬時電流峰值,起到濾波和穩(wěn)壓的作用,改善輸出電壓的質(zhì)量。抑制浪涌電流放電電容可以有效吸收和阻隔來自電源的瞬時浪涌電流,保護穩(wěn)壓電路免受損壞。能量存儲放電電容可以在電路開關(guān)時儲存一定的電能,在負載突然增大時提供瞬時電流。負載電容的作用平滑濾波負載電容可以有效地平滑穩(wěn)壓電路輸出的電壓波動,去除高頻干擾,確保電路的穩(wěn)定工作。瞬態(tài)響應(yīng)負載電容能夠為瞬態(tài)負載電流提供快速響應(yīng),防止工作電壓急劇下降,維持電路的正常運行。溫度補償負載電容的溫度特性可以一定程度上補償穩(wěn)壓管件的溫度漂移,提高整體電路的溫度穩(wěn)定性。能量儲備負載電容能夠儲存一定的能量,為短時間內(nèi)的負載突增提供支持,確保電路輸出電壓的穩(wěn)定。各元件的選擇要點選擇合適的電阻器根據(jù)電流和功率需求選擇合適的電阻器類型和功率等級,確保能承受穩(wěn)壓電路的工作條件。選擇合適的電容器根據(jù)電壓和容量需求選擇對應(yīng)的電容器類型,確保能滿足濾波和去耦的需要。選擇合適的集成穩(wěn)壓電路根據(jù)輸入電壓范圍、輸出電壓和電流要求等,選擇符合條件的集成穩(wěn)壓電路IC。電路的基本分類按工作方式分類可分為線性電路和開關(guān)電路兩大類。線性電路的輸出信號與輸入成正比,開關(guān)電路的輸出呈離散狀態(tài)。按供電方式分類可分為交流電路和直流電路。交流電路由交流電源供電,直流電路由直流電源供電。按功能分類可分為濾波電路、整流電路、放大電路、穩(wěn)壓電路等,實現(xiàn)不同的功能。按應(yīng)用領(lǐng)域分類可分為模擬電路和數(shù)字電路,應(yīng)用于工業(yè)控制、通信、信號處理等不同領(lǐng)域。LM78XX系列集成穩(wěn)壓電路LM78XX是一系列高性能、低成本的集成穩(wěn)壓電路,廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品的電源系統(tǒng)中。它們集成了穩(wěn)壓、過流保護、熱保護等多項功能,可輕松實現(xiàn)電路穩(wěn)壓,為電子設(shè)備提供可靠的電源。LM78XX系列產(chǎn)品在型號、封裝、輸出電壓等方面都有多種選擇,滿足不同應(yīng)用需求。LM78XX的工作原理1基準電壓LM78XX系列集成穩(wěn)壓電路內(nèi)部采用溫度補償型的基準電壓源2差分放大器對輸出電壓與基準電壓進行差分比較3串聯(lián)穩(wěn)壓調(diào)節(jié)輸出電壓到恒定的穩(wěn)壓值LM78XX系列集成穩(wěn)壓電路利用內(nèi)部的溫度補償型基準電壓源和差分放大器組成負反饋控制回路,可以將參考電壓與輸出電壓進行比較,并自動調(diào)節(jié)串聯(lián)穩(wěn)壓管的導(dǎo)通狀態(tài),從而將輸出電壓穩(wěn)定在恒定的電壓值。這種工作原理可以有效抑制輸入電壓和負載電流的變化對輸出電壓的影響。LM78XX的典型應(yīng)用電路LM78XX是一系列集成穩(wěn)壓電路,廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備中。其典型應(yīng)用電路包括:基本固定電壓穩(wěn)壓電路可調(diào)穩(wěn)壓電路高壓/低壓轉(zhuǎn)換電路電池供電設(shè)備電源開關(guān)電源后級校正電路這些電路均能實現(xiàn)穩(wěn)定的輸出電壓,適用于各種電子產(chǎn)品的電源管理。LM78XX的特點及性能指標(biāo)1穩(wěn)壓精度高LM78XX系列集成穩(wěn)壓電路能提供±2%的優(yōu)異穩(wěn)壓精度,確保輸出電壓在各種負載和溫度條件下保持穩(wěn)定。2輸出電壓范圍廣LM78XX涵蓋5V、12V和15V等常見電壓輸出,滿足廣泛的應(yīng)用需求。3可靠性強采用過載保護、熱過載保護等設(shè)計,確保電路在惡劣環(huán)境下也能長期穩(wěn)定可靠運行。4體積小、集成度高采用集成電路集成設(shè)計,尺寸小巧,可方便集成到各種電子設(shè)備中。LM78XX的封裝及引腳功能1封裝類型LM78XX系列IC通常采用TO-220、TO-252或SOT-223等封裝形式,方便安裝和散熱。2引腳功能LM78XX通常有3個引腳:IN（輸入端）、GND（地端）和OUT（輸出端）。3引腳布局不同封裝結(jié)構(gòu)下,三個引腳的排列有所不同,需仔細查看產(chǎn)品手冊。4散熱設(shè)計由于LM78XX工作時會產(chǎn)生功率損耗,需要合理的散熱方案以確保穩(wěn)定性。LM78XX的選型及注意事項選型考量在選擇LM78XX系列穩(wěn)壓集成電路時,需要針對具體應(yīng)用場景考慮輸入電壓、輸出電壓、負載電流等參數(shù),選擇適合的型號。注意事項注意工作溫度范圍,確保器件能在預(yù)期環(huán)境下正常工作應(yīng)用電路中需要加入濾波電容,確保穩(wěn)壓性能合理選擇散熱方式,以確保器件不會過熱損壞應(yīng)用建議根據(jù)實際需求,可將LM78XX與其他元件組成不同拓撲的穩(wěn)壓電路,滿足各種電源供給需求。LM317可調(diào)穩(wěn)壓電路LM317是一款可調(diào)直流恒壓穩(wěn)壓集成電路,輸入電壓范圍可高達40V,輸出電壓可在1.2V至37V之間可調(diào)。它采用三端口構(gòu)成,有三個引腳:輸入、調(diào)節(jié)和輸出。通過調(diào)節(jié)電阻可以設(shè)置所需的輸出電壓,具有良好的負載調(diào)節(jié)特性和溫度特性。LM317的工作原理基準電壓生成LM317使用內(nèi)置的精密帶隙基準電壓源產(chǎn)生穩(wěn)定的1.25V參考電壓。電壓差放大采用負反饋的放大電路,將參考電壓與輸出電壓進行比較,并放大電壓差。電流限制設(shè)有電流限制電路,當(dāng)負載電流過大時,可自動限制輸出電流,保護電路。熱量保護內(nèi)置熱量保護電路,可在芯片溫度過高時自動降低輸出電壓,防止損壞。LM317的典型應(yīng)用電路LM317可調(diào)穩(wěn)壓電路是一種非常靈活和易于使用的電壓調(diào)節(jié)器。典型應(yīng)用電路通過添加幾個外部電阻就可實現(xiàn)各種輸出電壓和電流限制。這種靈活的設(shè)計非常適用于各種電子設(shè)備的電源電路。LM317的特點及性能指標(biāo)出色的穩(wěn)壓性能LM317能提供高度穩(wěn)定的輸出電壓,即使在輸入電壓或負載發(fā)生變化時也能保持良好的穩(wěn)壓特性。廣泛的輸入電壓范圍LM317可以承受1.2V到40V的寬廣輸入電壓范圍,非常適用于各種供電環(huán)境。優(yōu)異的溫度特性LM317的溫度系數(shù)非常小,可保證在不同溫度下輸出電壓穩(wěn)定性。良好的紋波抑制能力LM317內(nèi)置高性能濾波電路,能有效濾除輸入電壓紋波,提供紋波干擾極小的穩(wěn)壓輸出。LM317的選型及注意事項選型注意事項根據(jù)具體應(yīng)用場景,選擇合適的LM317電壓調(diào)節(jié)器封裝和功率等級。確保滿足電壓范圍、最大電流和最大功耗等要求。散熱注意事項LM317作為線性穩(wěn)壓器需要消耗一定功率,因此需要有良好的散熱設(shè)計,以確保器件穩(wěn)定工作。可調(diào)節(jié)性LM317具有可調(diào)的輸出電壓,使用合適的電阻分壓網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)靈活的輸出電壓調(diào)節(jié)。穩(wěn)壓電路應(yīng)用案例分析手機充電器手機充電器中廣泛使用串聯(lián)穩(wěn)壓電路,以提供穩(wěn)定的直流電壓,確保手機充電安全可靠。電子設(shè)備電源許多電子設(shè)備如計算機、音響等都內(nèi)置串聯(lián)穩(wěn)壓電路,為內(nèi)部電子元件提供安全可靠的電源電壓。家用電器家用電器如電風(fēng)扇、臺燈等也廣泛使用穩(wěn)壓電路,以確保電器運行穩(wěn)定,延長使用壽命。工業(yè)控制系統(tǒng)工業(yè)自動化設(shè)備常采用串聯(lián)穩(wěn)壓電路,為傳感器、控制器等關(guān)鍵部件提供清潔穩(wěn)定的電源。穩(wěn)壓電路性能評估95%可靠性0.1%電壓調(diào)整率0.01%紋波電壓95°C工作溫度范圍通過測試和分析穩(wěn)壓電路的關(guān)鍵性能指標(biāo),如可靠性、電壓調(diào)整率、紋波電壓和工作溫度范圍,可全面評估電路的性能表現(xiàn)。這有助于確保電路能夠長期穩(wěn)定可靠地工作,為各種應(yīng)用場景提供優(yōu)質(zhì)的電源支持。串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的發(fā)展趨勢集成化趨勢隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進步,串聯(lián)型穩(wěn)壓電路正朝著更高集成度和小型化的方向發(fā)展,可將整個電路集成在單個芯片上。高能效設(shè)計新型串聯(lián)穩(wěn)壓電路設(shè)計注重降低功耗和熱量產(chǎn)生,提高能源利用效率,降低電路對外界環(huán)境的影響。智能控制借助微處理器等智能控制單元,串聯(lián)穩(wěn)壓電路可根據(jù)負載和輸入電壓變化自動調(diào)節(jié)輸出電壓,實現(xiàn)更智能的電源管理。總結(jié)與展望1成果回顧本課程全面系統(tǒng)地介紹了串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的工作原理、基本構(gòu)成、性能特點以及典型集成電路LM78XX和LM317的應(yīng)用。2未