直流稳压电源09217

1掌握串联型晶体管稳压电源的电路组成、工作原理与性能特点。•理解稳压电源的主要技术指标。•熟悉集成稳压器的外特性，灵活应用三端集成稳压器组成所需的电源。4•了解开关型稳压电路的概念和工作原理。教学难点：1稳压原理和技术指标的意义。2•集成稳压器的功能扩展。学时分配：序号内容学时18.1稳压类型概述0.528.2串联型晶体管稳压电源238.3稳压电源的主要技术指标0.548.4集成稳压器简介258.5开关型稳压电路简介16本章总学时68.1稳压类型概述直流稳压电源：当电网电压或负载发生变化时，能基本保持输出电压不变的电源装置。一、并联型稳压电路电路结构特点是调整元件与负载Rl并联，如图8.1.1(a)所示。故称并联型稳压电路。压过程是通过调整元件的电流调整作用实现的。并联型硅稳压管稳压电路如图8.1.2所示，稳压管V为电流调整元件，R为限流电阻。图8.1.1两种稳压类型图8.1.2硅稳压管稳压电路稳压原理：设VI恒定，R_ILVOfilZffVOJ。电路优点是结构简单，调试方便；缺点是输出电流较小、输出电压固定，稳压性能较差。因此，只适用于小型电子设备。二、串联型稳压电路电路结构特点是调整元件与负载Rl串联，如图8.1.1(b)所示。故称串联型稳压电路。这种电路的稳压过程是通过调整元件的电压调整作用实现的。电路优点是输出电流较大，输出电压稳定性高，而且可以调节。因此应用比较广泛。8.2串联型晶体管稳压电源图8.2.1简单的串联型晶体管稳压电源8.2.1简单串联型晶体管稳压电源电路如图8.2.1所示。图中Vi为调整管，工作在放大区，起电压调整作用；V2为硅稳压管，稳定V1管的基极电压Vb，提供稳压电路的基准电压Vz；R1既是V2的限流电阻，又是V1管的偏置电阻；R2为V2管的发射极电阻；Rl为外接负载。稳压过程简述如下：当VoVbeIbVceV。J。因负载电流由管子V1供给，所以与并联型稳压电路相比，可以供给较大的负载电流。但该电路对输出电压微小变化量反映迟钝，稳压效果不好，只能用在要求不高的电路中。8.2.2带有放大环节的串联型晶体管稳压电源动画带有放大环节的串联型晶体管稳压电源的工作原理1•电路结构图8.2.2带有放大环节的串联稳压电源电路如图8.2.2所示。V1为调整管，起电压调整作用；V2是比较放大管，与集电极电阻R4组成比较放大器；V是稳压管，与限流电阻R3组成基准电源，为V2发射极提供基准电压；R1、R2和Rp组成采样电路，取出一部分输出电压变化量加到V2管的基极，与V2发射极基准电压进行比较，其差值电压经过V2放大后，送到调整管的基极，控制调整管的工作。2•稳压过程设RL恒定，当VITtVoTtVB2TtVBE2TtVC2JtVBE1JtvcE1TVoJ—输出电压调节范围由图822可知VB2—VBE2VZRPR2ft即Vo:RlRpR2(Vbe2Vz)(8.2.1)RP+R2当Rp的滑动臂移到最上端时，Rp=0，Rp=Rp，Vo达到最小值。即R+Rd+R2Vomin」P2(Vbe2Vz)(8.2.2)Rp+R?当Rp的滑动臂移到最下端时，Rp=Rp，Rp=0，Vo达到最大值。即R+Rd+R2Vomax:~~(Vbe2Vz)(8.2.3)R2图8.2.3带有放大环节的串联型稳压电路框图则输出电压Vo的调节范围为VOmin~Vomax以上各式中的Vbe2约为0.6、0.8V。综上所述，带有放大环节的串联型晶体管稳压电路，一般由四部分组成，即采样电路、基准电压、比较放大电路和调整元件。如图8.2.3所示。电路的优点是输出电流较大，输出电压可调；缺点是电源效率低，大功率电源需设散热装置。[例8.2.1]设图8.2.2中的稳压管为2CW14,Vz=7V。采样电阻R1=1kl】，Rp=200I，,R2=680门试估算输出电压的调节范围。解设Vbe2=0.7V，由式(8.2.2)可得二匚02^（。了7）V16.5V0.20.68」爲68©77）—2计TOC\o"1-5"\h\zR1RpR2,VOmin：一--(VBE2VZ)RpR2又由式(8.2.3)可得v〜R1+Rp+R2(V+v、VOmax(VBE2VZ)R2故输出电压的调节范围是16.5、21.3V。8.3稳压电源的主要技术指标技术指标是用来表示稳压电源性能的参数，主要有以下两种：一、特性指标表明稳压电源工作特性的参数。例如：允许输入的电压，输出电压及可调范围，输出电流等。二、质量指标衡量稳压电源性能优劣的参数。1稳压系数Sr负载不变时，稳压电路输出电压相对变化量与输入电压相对变化量之比。即S_»oN°S~：VI/VI它表明稳压电源克服电网电压变化的能力。输出电阻ro输入电压不变时，输出电压变化量与输出电流变化量之比。即△V。ro'―1O它表明稳压电源克服负载电阻变化的能力。电压调整率Kv额定负载不变时，电网电压变化10%，输出电压相对变化量。即KvM负载不变电流调整率Ki电网电压不变时，输出电流从零到最大值变化时，输出电压的相对变化量。即KiV。V°电网电压不变般常用稳压系数Sr和输出电阻ro这两个主要指标。其数值越小，电路稳压性能越好。［例8.3.1］图8.2.2稳压管稳压电路，设额定输出电压V。=12V，当负载不变时，电网电压波动_10%，其输出电压变化量「V。=45mV;若电网电压不变，负载电流由零变到最大值，其输出电压变化量「VJ=108mV。求稳压电源的电压调整率Kv的电流调整率Ki。解(1)电压调整率“芒二半go%,.0.38%(2)电流调整率KiVoVO10810；12100%：0.9%8.4集成稳压器简介用集成电路的形式制造的稳压电路称为集成稳压器。优点是性能稳定可靠，使用方便、价格低廉。集成稳压器种类有多端式和三端式，输出电压有固定式和可调式，正压、负压输出稳压器等。8.4.1三端固定式集成稳压器这类产品的封装形式有金属壳封装和塑料壳封装，如图841。它们都有三个管脚，分别是输入端、输出端和公共端，因此称为三端式稳压器。CW7800系列是三端固定正压输出的集成稳压器。输出电压有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等档次。例如：CW7805表示输出电压为正5V。此系列最大输出电流为1.5A。同类产品：CW78M00系列(0.5A);CW78L00系列(0.1A);CW78T00系列(3A)和CW78H00系列(5A)。CW7800系列的管脚如图8.4.1所示，不同类型，不同封装形式的三端集成稳压器的引脚排列不同，使用时请查阅 手册 华为质量管理手册 下载焊接手册下载团建手册下载团建手册下载ld手册下载 。CW7900系列是三端固定负压输出的集成稳压器。在输出电压档次、电流档次等方面与78系列相同。管脚如图8.4.1所示，弓I脚排列请查阅手册。基本应用：电路如图8.4.2如示。电容C1抑制高频干扰，C2用来改善暂态响应，并具有消振作用。<0莎(it图8.4.2CW7812集成稳压器应用电路图8.4.1三端固定集成稳压器外壳形状Hi]图8.4.3稳压器应用的扩展图8.4.4三端可调式稳压器应用电路三端固定稳压器的功能扩展一、扩流电路如图8.4.3(a)所示，把两个参数完全相同的CW7800系列的集成块并联，则最大输出电流可扩展为1.5A2。二、输出电压可调电路如图8.4.3(b)所示。设稳压器输出电压Vx,即Vba=Vx,而Va二Vo-Vx,得R2Vo-Vx2V。R1R2解得Vo:(1r2)VxR1可见，调节R2之值，即可调Vo的值。三、电压极性变换电路CW7800系列稳压器，按图8.4.3（c）所示方法连接可输出负电压；CW7900系列稳压器按图8.4.3（d）所示方法连接可输出正电压。8.4.2三端可调式集成稳压器三端可调式稳压器的外形和管脚的编号与三端固定式稳压器相同，参见图841。但管脚功能有区别，如：CW317为三端可调式正压输出稳压器，其引脚排列请查阅手册。CW337为三端可调式负压输出稳压器，其引脚排列请查阅手册。CW317和CW337的基本应用电路如图8.4.4所示。应用特点是外接两个电阻（Ri和Rp）就可得到所需的输出电压。为了使电路正常工件，一般输出电流不小于5mA。输入电压范围在3.40V之间，输出电压可调范围为1.25.37V，器件最大输出电流约1.5A。8.5开关型稳压电路简介i.电路特点：调整管交替工作在截止状态或饱和状态，即开关状态。在截止状态时功耗等于零，在饱和状态时管压降很小，功耗不大，因此电路效率高。2•电路组成：简单的串联开关型稳压电路如图8.5.1所示。采样电路（R5、凤、R7）；比呂图8.5.1串联开关型稳压电路较放大管（V4）;基准电压（V6、、R4）；开关复合调整管（v「V2）;振荡电路（V「V2、V3、R2、C1）。其中，V3的集电极与V2基极相连，V2的集电极通过C1、R2与V3的基极相连。可见，当V3饱和导通时，V1、V2是截止的，当M3截止时，V2饱和导通。V4放电，放电时间取决于V4基极电位的高低，基极电V3基极电位的下降，使V3转入饱和导通，而V"V23•工作原理：设开始时，V3饱和导通，由于V3的VCE3较低，不足以使V1、V2导通；V3的IB3就向C1充电，随着G的充电导致v3的基极电位逐步升高，最终V3截止；当V3截止后，VcE3增大，逐步使V1、V2转入饱和导通状态。这时C1通过r3、位越高，C1放电越快。C1的放电导致又转入截止状态。这样，V3和V1、V2就自动反复轮流导通和截止。稳压过程：当Vo由于某种原因偏高时，V4基极电位升高，Ic4增大，C1放电速度增加，使73截止时间缩短，V"V2饱和时间缩短，使Vo降低，从而稳定Vo。优点是电源效率高，稳压效果好。缺点是纹波较大，电路复杂，对元器件要求较高。被广泛应用在彩色电视机、计算机等设备中。本章小结1.并联型硅稳压管稳压电路结构简单，但输出电流小，稳压特性不理想，一般用于要求不高的小电流稳压电路中。2•串联型稳压电路是利用三极管作为调整管与负载串联，从输出电压中取出一部分电压，与基准电压进行比较产生误差电压，误差电压经放大后去控制调整管的内阻，从而使输出电压稳定。串联型稳压电路一般由采样电路、基准电压、比较放大电路、调整管四部分组成。三端集成稳压器具有体积小，安装方便，工作可靠等优点。它有固定输出和可调输出、正电压输出和负电压输出之分。CW7800系列为固定正电压输出，CW7900系列为固定负电压输出，CW317为三端可调式正压输出，CW337为三端可调式负压输出，使用时应注意管脚排列差异。开关稳压电路效率高，稳压效果好，广泛应用在彩色电视机、计算机等设备中。开关稳压电路是通过控制开关管的导通时间来使输出电压稳定的。