第七章集成稳压器PPT讲稿.ppt

第七章集成稳压器第1页，共43页，编辑于2022年，星期二第一节 概述第二节 集成稳压器典型电路分析第三节 集成稳压器的应用第四节 开关稳压电源工作原理第五节 集成开关稳压器及其应用第2页，共43页，编辑于2022年，星期二直流稳压电源直流稳压电源是能为负载提供稳定直流电源的电子装置。直流稳压电源的供电电源大都是交流电源，当交流供电电源的电压或负载电阻变化时，稳压器的直流输出电压都会保持稳定。稳压器为稳压电源的核心部件。集成稳压器集成稳压器又叫集成稳压电路，将不稳定的直流电压转换成稳定的直流电压的集成电路，用分立元件组成的稳压电源，固有输出功率大，适应性较广的优点，但因体积大焊点多可靠性差而使其应用范围受到限制，近年来，集成稳压电源已得到广泛应用，其中小功率的稳压电源以三端式串联型稳压器应用最为普遍。第3页，共43页，编辑于2022年，星期二组成组成由由变压变压、整流整流、滤波滤波和和稳压稳压四部分组成。四部分组成。变压电路变压电路是将输入电压进行降压是将输入电压进行降压整流电路整流电路是将工频交流电转为具有直流电成分的脉动直流电。是将工频交流电转为具有直流电成分的脉动直流电。滤波电路滤波电路是将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流成分，增加直是将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流成分，增加直流成分。流成分。稳压电路稳压电路对整流后的直流电压采用负反馈技术进一步稳定直流对整流后的直流电压采用负反馈技术进一步稳定直流电压。电压。220V第4页，共43页，编辑于2022年，星期二整流电路整流电路整流电路整流电路是将工频交流电转变为具有直流电成分的脉动直流电。由是将工频交流电转变为具有直流电成分的脉动直流电。由于二极管具有单向导电性，故利用二极管可进行整流。于二极管具有单向导电性，故利用二极管可进行整流。(c)(c)桥式整流桥式整流 (a)(a)半波整流半波整流(b)(b)全波整流全波整流常用整流电路常用整流电路第5页，共43页，编辑于2022年，星期二半波整流半波整流电路图电路图波形图波形图缺点：输出电压波动太大缺点：输出电压波动太大优点：电路简单优点：电路简单二极管二极管D导通导通二极管二极管D截止截止第6页，共43页，编辑于2022年，星期二全波整流全波整流电路图电路图波形图波形图优点：输出电压波动减小优点：输出电压波动减小缺点：变压器绕线太多缺点：变压器绕线太多二极管二极管D1导通导通二极管二极管D2导通导通第7页，共43页，编辑于2022年，星期二桥式整流桥式整流电路图电路图波形图波形图工工作作原原理理当当vi为正半周时，二极管为正半周时，二极管D1、D3导通，在负载电导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。阻上得到正弦波的正半周。当当vi为负半周时，二极管为负半周时，二极管D2、D4导通，在负载电导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。阻上得到正弦波的正半周。第8页，共43页，编辑于2022年，星期二滤波电路滤波电路滤波电路滤波电路是将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流成分，是将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流成分，增加直流成分。增加直流成分。利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同，可利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同，可实实现滤波。现滤波。常用滤波电路常用滤波电路电容滤波电容滤波LC滤波滤波阻容阻容 型滤波型滤波电容器电容器C C对直流开路，对对直流开路，对交流阻抗小，所以交流阻抗小，所以C C应该应该并联在负载两端并联在负载两端。电感器电感器L对直流阻抗小，对交流对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此阻抗大，因此L 应与负载串联。应与负载串联。第9页，共43页，编辑于2022年，星期二电容滤波电容滤波工作原理工作原理若电路处于正半周，二极管若电路处于正半周，二极管D D1 1、D D3 3导通，变压器次端电压导通，变压器次端电压v v2 2给电容给电容器器C C充电。此时充电。此时C C相当于并联在相当于并联在v v2 2上，所以输出波形同上，所以输出波形同v v2 2 ，是正弦，是正弦形。形。当当v v2 2到达最高点时，到达最高点时，v v2 2开始下降。此时二极管开始下降。此时二极管D1D1两端反偏，二两端反偏，二极管截止，电容极管截止，电容C C向负载向负载L L放电。当放电的时间常数较大时，放电。当放电的时间常数较大时，电容两端的电压下降较慢。电容两端的电压下降较慢。当电路处于负半周时，二极管当电路处于负半周时，二极管D D2 2的的P P端电压开始上升，当上升端电压开始上升，当上升到大于电容两端的电压时，到大于电容两端的电压时，D D2 2开始导通，变压器次端电压开始导通，变压器次端电压v v2 2再次给电容器再次给电容器C C充电，负载两端的电压重新增大。充电，负载两端的电压重新增大。当电容两端的电压增大到大于变压器付边的电压时，二极管当电容两端的电压增大到大于变压器付边的电压时，二极管D2截止，电容又开始通过负载电阻放电，重复前述的过程。截止，电容又开始通过负载电阻放电，重复前述的过程。第10页，共43页，编辑于2022年，星期二电容滤波电容滤波当放电时间常数当放电时间常数RLC增加时，增加时，二极管关断时间加长，导通二极管关断时间加长，导通角减小，见曲线角减小，见曲线3；反之，；反之，RLC减少时，导通角增加，见减少时，导通角增加，见曲线曲线2。显然，当。显然，当L很小，即很小，即IL很大时，电容滤波的效果很大时，电容滤波的效果不好；反之，当不好；反之，当L很大，即很大，即IL很小时，电容滤波的效果好，很小时，电容滤波的效果好，所以所以电容滤波适合输出电流较电容滤波适合输出电流较小的场合小的场合。第11页，共43页，编辑于2022年，星期二第一节 概述一、集成稳压器的特点及分类(一)集成稳压器的特点 (1)稳压控制环路增益高，提高了稳压性能 (2)可实现零温度系数的基准电压，保证了输出电压稳定性 (3)内设优良的保护电路，具有灵敏、可靠地保护功能，大大降低了电源的故障率 (4)体积小、重量轻、外围元器件少，调整简单，有利于电子设备的小型化、轻量化和精密化 (5)简化了开关电源的稳压控制电路，有利于充分发挥开关电源的优良特性第12页，共43页，编辑于2022年，星期二(二)集成稳压器的分类1.按电路类型分类(1)单片单片IC稳压器稳压器(半导体集成稳压器)把构成稳压电路所需的主要元器件，包括输出管都制作在同一IC芯片上，只要外接整流滤波及少数稳压所需元件便可构成实用的稳压电源。优点：电路简单、体积小，便于大批量生产 缺点：难于制作精密电阻，调整元件通常需外接，需要另加整流滤波电路(2)混合集成稳压器混合集成稳压器 采用厚膜集成工艺将桥式整流电路及单片稳压电路组装在一起构成一个完整的集成稳压电源。优点：可获精密电阻，集成度高，部分调整元件不需外接，可获大功率容量电源。第13页，共43页，编辑于2022年，星期二2.按调整元件工作状态分类(1)连续方式稳压器连续方式稳压器 调整元件工作于线性放大区，输出电压的自动稳压是靠调节调整元件的导通程度来实现串联连续型稳压器串联连续型稳压器：调整元件与负载相串联。优点：电路简单、稳定性好，噪声小、响应速度快，控制准确度高；缺点：负载重时，效率低，体积大并联连续型稳压器并联连续型稳压器：调整元件与负载并联。优点：电路简单、响应速度快；缺点：效率更低，体积大，重量重，功率容量小。(2)开关方式稳压器开关方式稳压器 调整元件工作于开关工作状态，输出电压的自动稳压是靠调节调整元件的饱和导通与截止的时间比值来实现串联开关型稳压器串联开关型稳压器：调整元件与负载相串联。优点：效率高，可省去电源变压器，体积小，重量轻，稳压范围宽，保护电路安全可靠，容量大；缺点：响应速度受开关频率限制，且易产生噪声干扰。并联开关型稳压器并联开关型稳压器：调整元件与负载并联。优缺点与串联型基本相同，只是效率更高，电路较复杂。第14页，共43页，编辑于2022年，星期二二、集成稳压器的主要参数(一)特性参数1.电压调整率2.电流调整率3.输出阻抗4.纹波抑制比5.输出电压的温度系数6.输出噪声电压第15页，共43页，编辑于2022年，星期二(二)工作参数电路正常工作的范围和保证电路正常工作的条件(极限参数)1.最大输入电压2.输出电压范围及输出电压偏差3.最小与最大输入输出电压差4.最小与最大输出电流5.最高结温第16页，共43页，编辑于2022年，星期二集成稳压器使用时应注意以下5点。集成稳压器电路品种很多，从调整方式上有线性的和开关式的；从输出方式上有固定和可调式的。因三端稳压器优点比较明显，使用操作都比较方便，选用时应优先考虑。在接人电路之前，一定要分清引脚及其作用，避免接错时损坏集成块。输出电压大于6v的三端集成稳压器的输 人、输出端需接保护二极管，可防止输入电压突然降低时，输出电容迅速放电引起三端集成稳压器的损坏。为确保输出电压的稳定性，应保证最小输人输出电压差。如三端集成稳压器的最小压差约2v，一般使用时压差 应保持在3v以上。同时又要注意最大输人输出电压差范围不超出规定范围。为了扩大输出电流，三端集成稳压器允许并联使用。使用时，要焊接牢固可靠。对要求加散热装置的，必须加装符合要求尺寸的散热装置。第17页，共43页，编辑于2022年，星期二三、集成稳压器中的基本电路第18页，共43页，编辑于2022年，星期二稳压电路稳压电路串串联联反反馈馈型型稳稳压压电电路路基准电压源基准电压源调整管：调整管：T比较放大器：比较放大器：A取样电路取样电路T电路组成电路组成第19页，共43页，编辑于2022年，星期二VIVO VfVO1 VE VOT稳压原理稳压原理第20页，共43页，编辑于2022年，星期二开关型稳压电路开关型稳压电路开关型稳压电路由调整管、滤波电路、比较器、三角波发开关型稳压电路由调整管、滤波电路、比较器、三角波发生器、比较放大器和基准源等部分构成。生器、比较放大器和基准源等部分构成。调整管调整管比较器比较器滤波电路滤波电路比较放大器比较放大器取样电路取样电路第21页，共43页，编辑于2022年，星期二开关型稳压电路的稳压原理开关型稳压电路的稳压原理输出电压的变化通过取样电阻输入到比较放大器的输入端，通过与基准输出电压的变化通过取样电阻输入到比较放大器的输入端，通过与基准电压的比较后放大输出。当三角波的幅度小于比较放大器的输出时，比电压的比较后放大输出。当三角波的幅度小于比较放大器的输出时，比较器输出高电平，调整管导通，向电感充电；反之输出为低电平，调整较器输出高电平，调整管导通，向电感充电；反之输出为低电平，调整管截止，电感通过二极管管截止，电感通过二极管D D进行放电。进行放电。稳压过程：稳压过程：VI VO FVOVfTon VO第22页，共43页，编辑于2022年，星期二开关型稳压电路的输出波形开关型稳压电路的输出波形开关电源波形图开关电源波形图第23页，共43页，编辑于2022年，星期二第二节第二节 集成稳压器典型电路分析集成稳压器典型电路分析集成稳压电路主要有两种：线性稳压电路和开关稳压电路。集成稳压电路主要有两种：线性稳压电路和开关稳压电路。下面主要介绍线性稳压电路。下面主要介绍线性稳压电路。第24页，共43页，编辑于2022年，星期二线性串联型稳压电路的工作原理线性串联型稳压电路的工作原理(1)(1)线性串联型稳压电源的构成线性串联型稳压电源的构成线性串联稳压电源的工作原理可用图线性串联稳压电源的工作原理可用图16.0316.03来说明。来说明。显显然然，V VO O =V VI I-V VR R，当当V VI I增增加加时时，R R 受受控控制制而而增增加加，使使V VR R增增加加，从从而而在在一一定定程程度度上上抵抵消消了了V VI I增增加加对对输输出出电电压压的的影影响响。若若负负载载电电流流I IL L增增加加，R R受受控控制制而而减减小小，使使V VR R减减小小，从从而而在在一一定定程程度度上上抵抵消消了了因因I IL L增增加加，使使V VI I减减小小，对对输输出出电电压压减减小小的的影影响。响。图图16.03 16.03 串联稳压电源串联稳压电源 示意图示意图 图图16.03 16.03 串联稳压电源串联稳压电源 示意图示意图第25页，共43页，编辑于2022年，星期二设设R R2 2的下半部分为的下半部分为R R2 2”稳压原理稳压原理可可变变电电阻阻R R是是用用一一个个三三极极管管来来替替代代的的，控控制制基基极极电电位位，从从而而就就控控制制了了三三极极管管的的管管压压降降V VCECE，V VCECE相相当当于于V VR R。典典型型电电路路由由调调整整管管、放放大大环环节节、比比较较环环节、基准电压源节、基准电压源几个部分组成。几个部分组成。第26页，共43页，编辑于2022年，星期二 在在实实际际电电路路中中，可可变变电电阻阻R R是是用用一一个个三三极极管管来来替替代代的的，控控制制基基极极电电位位，从从而而就就控控制制了了三三极极管管的的管管压压降降V VCECE，V VCECE相相当当于于V VR R。要要想想输输出出电电压压稳稳定定，必必须须按按电电压压负负反反馈馈电电路路的的模模式式来来构构成成串串联联型型稳稳压压电电路路。典典型型的的串串联联型型稳稳压压电电路路由由调调整整管管、放放大大环环节节、比比较较环环节节、基基准准电电压压源源几几个个部部分分组成。组成。第27页，共43页，编辑于2022年，星期二(2)(2)线线性性串串联联型型稳稳压电源的工作原理压电源的工作原理1 1输入电压变化，输入电压变化，负载电流保持不变负载电流保持不变 输输入入电电压压V VI I的的增增加加，必必然然会会使使输输出出电电压压V VO O有有所所增增加加，输输出出电电压压经经过过取取样样电电路路取取出出一一部部分分信信号号V Vf f与与基基准准源源电电压压V VZ Z比比较较，获获得得误误差差信信号号V V。误误差差信信号号经经放放大大后后，用用V VO1O1去去控控制制调调整整管管的的管管压压降降V VCECE增增加加，从从而而抵抵消消输输入入电电压压增增加加的的影响。影响。V VI IV VO OV Vf fV VO1O1V VCECEV VO O第28页，共43页，编辑于2022年，星期二2 2负载电流变化，输入电压保持不变负载电流变化，输入电压保持不变 负负载载电电流流I IL L的的增增加加，必必然然会会使使输输入入电电压压V VI I有有所所减减小小，输输出出电电压压V VO O必必然然有有所所下下降降，经经过过取取样样电电路路取取出出一一部部分分信信号号V Vf f与与基基准准源源电电压压V VREFREF比比较较，获获得得的的误误差差信信号号使使V VO1O1增增加加，从从而而使使调调整整管管的管压降的管压降V VCECE下降，从而抵消因下降，从而抵消因I IL L增加，使输入电压减小的影响。增加，使输入电压减小的影响。I IL LV VI IV VO OV Vf fV VO1O1V VCECEV VO O3.3.输出电压调节范围的计算输出电压调节范围的计算VfVz调节调节R R2 2显然可以改变输出电压。显然可以改变输出电压。第29页，共43页，编辑于2022年，星期二 三端集成稳压器三端集成稳压器(1)(1)概述概述 将将串串联联稳稳压压电电源源和和保保护护电电路路集集成成在在一一起起就就是是集集成成稳稳压压器器。早早期期的的集集成成稳稳压压器器外外引引线线较较多多，现现在在的的集集成成稳稳压压器器只只有有三三个个：输输入入端端、输输出出端端和和公公共共端端，称称为为三三端端集集成成稳稳压压器器。它它的的电电路符号见图（路符号见图（a)a)，外形如图，外形如图(b)(b)所示。所示。图图(a)(a)集成稳压器符号集成稳压器符号要特别注意，不同型号，不要特别注意，不同型号，不同封装的集成稳压器，它们同封装的集成稳压器，它们三个电极的位置是不同的，三个电极的位置是不同的，要查手册确定。要查手册确定。图图(b)(b)外形图外形图 照片第30页，共43页，编辑于2022年，星期二 (2)(2)线性三端集成稳压器的分类线性三端集成稳压器的分类三端集成稳压器有如下几种：三端集成稳压器有如下几种：1 1.三端固定正输出集成稳压器三端固定正输出集成稳压器，国标型号国标型号为为CW78-/CW78M-/CW78L-CW78-/CW78M-/CW78L-2.2.三端固定负输出集成稳压器三端固定负输出集成稳压器，国标型号国标型号为为CW79-/CW79M-/CW79L-CW79-/CW79M-/CW79L-3.3.三端可调正输出集成稳压器三端可调正输出集成稳压器，国标型号国标型号为为CWCW1 117-/CW17-/CW1 117M-/CW17M-/CW1 117L-17L-CWCW2 217-/CW17-/CW2 217M-/CW17M-/CW2 217L-17L-CWCW3 317-/CW17-/CW3 317M-/CW17M-/CW3 317L-17L-4.4.三端可调负输出集成稳压器三端可调负输出集成稳压器，国标型号国标型号为为CWCW1 137-/CW37-/CW1 137M-/CW37M-/CW1 137L-37L-CWCW2 237-/CW37-/CW2 237M-CW37M-CW2 237L-37L-CWCW3 337-/CW37-/CW3 337M-/CW37M-/CW3 337L-37L-5.5.三端低压差集成稳压器三端低压差集成稳压器6.6.大电流三端集成稳压器大电流三端集成稳压器 以上以上1 1-为军品级为军品级；2 2-为工业品级为工业品级；3 3-为民品级为民品级。军品级军品级为金属外壳或陶瓷封装，工作温度范围为金属外壳或陶瓷封装，工作温度范围-55-55150150；工业品级工业品级为金属外壳或陶瓷封装，工作温度范围为金属外壳或陶瓷封装，工作温度范围-25-25150150；民品级民品级多为塑料封装，工作温度范围多为塑料封装，工作温度范围00125125。第31页，共43页，编辑于2022年，星期二第32页，共43页，编辑于2022年，星期二第33页，共43页，编辑于2022年，星期二1端端:输入端输入端2端端:公共端公共端3端端:输出端输出端W7800系列稳压器外形系列稳压器外形1端端:公共端公共端2端端:输入端输入端3端端:输出端输出端W7900系列稳压器外形系列稳压器外形第34页，共43页，编辑于2022年，星期二注：注：型号后型号后XX两位数字代表输出电压值两位数字代表输出电压值输出电压额定电压值有输出电压额定电压值有:5V、9V、12V、18V、24V等等。三端集成三端集成稳压器稳压器固定式固定式可调式可调式正稳压正稳压W78XX负稳压负稳压W79XX第35页，共43页，编辑于2022年，星期二 1、输出为固定电压的电路、输出为固定电压的电路应用电路应用电路注意：注意：输入与输出端之间的电压不得低于输入与输出端之间的电压不得低于3V！+_W7800系列稳压器系列稳压器 基本接线图基本接线图CoW7800CIUI+_Uo1321F第36页，共43页，编辑于2022年，星期二2、输出正负电压的电路、输出正负电压的电路正负电压同时输出电路正负电压同时输出电路W78XXCIUI+_UO132+_CIW79XX13COCO2UO公共端接地；公共端接地；78系列为固定正压输出，系列为固定正压输出，79系列为固定负压输出系列为固定负压输出第37页，共43页，编辑于2022年，星期二COW78XXCIUI+_+_UO132UXXUZRDZUXX:为为W78XX固定输出电压固定输出电压 UO=UXX+UZ3、提高输出电压的电路、提高输出电压的电路第38页，共43页，编辑于2022年，星期二集成稳压电源应用电路集成稳压电源应用电路u2u1 C1300FU1=220VU2=8VUC1=1.2 U2=9.6VUo=5V+_CoW7805+_Uo1321FRLCI第39页，共43页，编辑于2022年，星期二W117三端集成稳压器三端集成稳压器1.原理框图原理框图2.主要参数主要参数第40页，共43页，编辑于2022年，星期二三、三、W117的应用的应用1.基准电压源电路基准电压源电路2.典型应用电路典型应用电路图图10.5.22基准电压源电路基准电压源电路图图10.5.23典型应用电路典型应用电路输出电压可以调节输出电压可以调节输出电压很稳定：输出电压很稳定：1.25V最大输出电流可达最大输出电流可达1.5AR为泄放电阻为泄放电阻 第41页，共43页，编辑于2022年，星期二3.程序控制稳压电路程序控制稳压电路在调整端加控制电路。图在调整端加控制电路。图中的晶体管为电子开关。中的晶体管为电子开关。第42页，共43页，编辑于2022年，星期二复习重点第二章：信号发生器的分类；三角波发生器；函数发生器的定义；V/I电路的定义；VFC的定义，主要组成部分；采样保持电路的基本工作原理、电路性能指标；课后作业。第三章：集成555定时器的三种基本工作方式；课后作业。第四章：模拟乘法器的工作象限；模拟乘法器在调幅电路的应用及主要电压表达式；混频与倍频电路的区别及电压表达式；作业。第五章：锁相环路的基本组成部分及方框图；锁相环路每一部分的具体功能是什么；频率合成器的定义及分类；课后两道作业。第六章：D/A转换器的转换误差；A/D转换器的步骤；量化误差的定义和两种量化误差的定义；逐次比较式A/D转化器的原理；并行比较式A/D转换器的原理；A/D转换器的技术指标。第43页，共43页，编辑于2022年，星期二