模拟电子技术第八章

普通高等教育”十一五”国家级规划教材电子工业出版社模拟电子技术徐丽香编著第8章直流稳压电源•学习目标：（１）了解三端集成稳压器件的种类、主要参数、典型应用电路，能识别其引脚；（２）能识读集成稳压电源的电路图；（３）了解开关式稳压电源的框图及稳压原理；（４）了解开关式稳压电源的主要优点，列举其在电子产品中的典型应用；（5）会安装与调试直流稳压电源。8.1硅稳压管稳压电路•单相小功率直流稳压电源主要包括变压、整流、滤波和稳压4个基本部分。8.1.1稳压原理•为什么要稳压？–大部分电路正常工作要求电源电压稳定–当负载电流变化时，由于整流滤波电路存在内阻，因此，输出直流电压将随之发生变化；–当电网电压波动时，整流后的电压会发生变化，输出电压也会发生变化。•稳压电路的功能–就是当输入信号及负载变化导致输出直流电压的趋向变化时，承担变化的那部分电压，保证负载两端的电压恒定。8.1.1稳压原理•稳压原理及稳压电路等效8.1.2稳压电路的主要性能指标（1）电压调整率（2）等效内阻8.2硅稳压管稳压电路•当稳压二极管处于反向击穿状态时，其两端电压略为变化，电流将发生快速变化，电压上升时，分流电流变大，电压下降时，分流电流变小，从而使电阻RL上流过的电流IL基本保持不变。1.工作原理1.工作原理（1）负载电阻保持不变，而电网电压发生波动时（2）电网电压保持不变，而负载电流发生变化时2.电路参数计算•【例8-1】设计硅稳压二极管并联型稳压电源，其内阻RO要求小于20Ω。要求输出电压为12V，电压调整率小于1%，负载电流的变化范围为0~6mA。解：1.确定输入电压UI2.决定稳压管型号选择稳压二极管2CW67，其参数为UZ=12V，IZmax=20mA，rZ≤18Ω3.确定限流电阻R电阻取标称值R=1.2kΩ4.验证电压调整率ku和内阻ro8.3线性串联稳压电路8.3.1串联型稳压电源的结构框图–线性串联稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路等部分构成。线性串联稳压电路•当负载电流或电源电压变动而引起输出电压UO升高时，电路有如下的变化过程：为保证调整管V1工作在放大状态，调整管两端的压降UV1CE必须大于等于2V。调整管作用等效8.3.2输出电压的大小和调节方法例8－2•在图8.7中，若UI的波动范围为10%，R1=R2=200Ω。输出电压UO的变化范围为5~20V。计算（1）所选用稳压二极管的稳压值UZ和RP的取值各为多少？（2）为使稳压电路正常工作，UI的值至少应取多少？图8.7解通常UImin=0.9UI=22VUI=24V选取UI大于等于25V8.4集成稳压电源•把线性串联稳压电路集成为一块集成电路，称为集成稳压器。其内部结构是由调整器件、误差放大器、基准电压、比较取样等几个主要部分组成的，通常还增加各种保护电路。•三端集成稳压器可分为–输出电压固定–输出电压可调两种形式。8.4.1三端固定输出电压集成稳压器•型号三端固定输出集成稳压器的外形及管脚排列1.7800系列集成稳压器的基本应用电路2.提高输出电压的电路3.输出正、负电压的电路4.三端固定输出稳压电源的参数及设计•【例8-3】采用220V、50Hz市电供电，试设计一固定输出集成稳压电源。其性能指标为：UO=12V，IOmax=800mA。解•(1)选集成稳压器•LM7812。查UO、IOmax，UImi、UImax。•(2)电源变压器选择•LM7812的输入电压范围为14V＜UI＜35V，取UI=18V。I2＞IOmax=0.8A•变压器二次侧伏安容量P2≥U2I2=15W•选输出功率为20W、18V/1A的变压器。•(3)整流二极管及滤波电容选择•ID=1/2IOmax=1/2×0.8A=0.4A•UDM=√2U2=1.41×18V=25.4V•选2CZ55C。•电源滤波电容选用1000uF/50V或2200/50V。•(4)LM7812功耗估算•P=（UI-UO）Iomax=(18-12)×0.8W=4.8W8.4.2三端可调输出电压集成稳压器三端可调式集成稳压器引脚排列图1.基本应用电路及输出电压估算2O11.251RUR2.外接元器件选取•IOmin≥5mA，R1M=UREF/5mA=240Ω，UOM=37V，R2为调节电阻。最高输出电压37V，得R2为7.18kΩ左右，取6.8kΩ。•C2取10μF。C3取1μF。C1为0.33μF。•D1、D2是保护二极管，可选整流二极管2CZ52。3.UI选取•UI-UO≥3V，当UO=UOM=37V时，U1=40V。8.4.5集成稳压器的主要参数8.4.4集成稳压器的应用实例•限压限流充电器–充电电压UO=1.25×(1+R2/R1)-I充R4UO=1.25×-0.7V=8.28V–充电电流为I充=A=0.07A。240101.1138.5开关式稳压电源•线性稳压电路，这是因为调整电路工作在放大区。当负载电流较大时，调整管的集电极损耗相当大，电源效率较低，一般为20%～40％，通常还要配备较大的散热装置，而且通常要求输入电压的变化范围不能太大，否则将无法实现稳压输出。•采用开关式电路，能克服上述缺点。•开关式稳压电路的调整管工作在开关状态，即调整管工作在饱和导通和截止两种状态。8.5开关式稳压电源1.开关稳压电源的工作原理2.换能电路的基本原理IonDoffCESIonOUTTUTTUUTTU)()(8.6线性稳压电源和开关式电源电路实例开关稳压电源本章回顾（1）稳压管稳压电路结构简单、输出电流小、输出电压不可调、稳压性能差，主要适用于负载电流较小，且电压变化范围不大的场合。（2）三端集成稳压器因其使用简单、体积小，可靠性高等优点而得到广泛应用。它分为固定式输出阻抗和可调式输出、正电压输出阻抗和负电压输出。其中W78XX系列为固定式正电压输出阻抗；W79XX系列为固定式负电压输出阻抗；WX17系列为可调式正电压输出阻抗，WX37系列为可调式负电压输出。本章回顾（3）开关电源由于工作效率高、输入电压范围宽、重量轻、输出电压稳定性强等等优点，应用越来越广泛。