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直流稳压电源的课件()第1页，共77页，编辑于2022年，星期一12.1.1直流稳压电源的作用和组成框图直流稳压电源的作用和组成框图12.1直流稳压电源概述直流稳压电源概述 1 1、变压器：变压器：变压器：变压器：将交流电源电压变换为符合整流需要的电压。将交流电源电压变换为符合整流需要的电压。将交流电源电压变换为符合整流需要的电压。将交流电源电压变换为符合整流需要的电压。2 2、整流电路：、整流电路：、整流电路：、整流电路：将交流电源电压变换为单向脉动电压。将交流电源电压变换为单向脉动电压。将交流电源电压变换为单向脉动电压。将交流电源电压变换为单向脉动电压。3 3、滤波器：、滤波器：、滤波器：、滤波器：减小整流电压的脉动程度，以适合负载的需要。减小整流电压的脉动程度，以适合负载的需要。减小整流电压的脉动程度，以适合负载的需要。减小整流电压的脉动程度，以适合负载的需要。4 4、稳压环节：稳压环节：稳压环节：稳压环节：在交流电源电压波动或负载变动时，使直流输出电压在交流电源电压波动或负载变动时，使直流输出电压在交流电源电压波动或负载变动时，使直流输出电压在交流电源电压波动或负载变动时，使直流输出电压稳定。稳定。稳定。稳定。整整流流滤滤波波220V50Hz直流直流电压电压图图12.1.1 直流稳压电源框图直流稳压电源框图vacvpVAVVOIO稳稳压压第2页，共77页，编辑于2022年，星期一12.1.2直流稳压电源的主要技术指标直流稳压电源的主要技术指标12.1直流稳压电源概述直流稳压电源概述1特性指标特性指标输入电压及其变化范围；输入电压及其变化范围；输出电压及调节范围；输出电压及调节范围；额定输出电流以及过流保护电流。额定输出电流以及过流保护电流。第3页，共77页，编辑于2022年，星期一输输出出电压电压是是输输入入电压电压、输输出出电电流和温度（流和温度（调节调节元件等的特性与温度有关）元件等的特性与温度有关）等的函数，即：等的函数，即：VI可以是可以是电电网网电压电压的有效的有效值值Vac或者是或者是滤滤波波输输出出电压电压VAV。定定义义：1）电压调电压调整率：整率：2）输输出出电电阻：阻：3）温度系数：）温度系数：因此，因此，电压调电压调整率、整率、输输出出电组电组和温度系数越小，直流和温度系数越小，直流稳压电稳压电源的源的质质量越好。量越好。2质量指标质量指标12.1.2直流稳压电源的主要技术指标直流稳压电源的主要技术指标第4页，共77页，编辑于2022年，星期一在交流在交流电压有效有效值、输出出电流和温度不流和温度不变的情况下，的情况下，纹波波电压是指直流是指直流稳压电源源输出出电压的交流分量的交流分量，即即纹波波电压v：vO是是输出出电压的瞬的瞬时值，VO是是输出出电压的直流分量（即的直流分量（即输出直流出直流电压）。则纹波波电压的的有效有效值V：纹波系数波系数通常定通常定义为纹波波电压有效有效值与直流分量的与直流分量的绝对值之比之比，即：即：同同样，纹波系数越小，波系数越小，直流直流稳压电稳压电源的源的质质量越好。量越好。4）纹波系数）纹波系数VOmsms是是直流直流稳压电源源输出出电压的有效的有效值.第5页，共77页，编辑于2022年，星期一12.2单相整流电路单相整流电路1电路组成和工作原理电路组成和工作原理12.2.1单相半波整流电路单相半波整流电路设变压器副绕组的电压为设变压器副绕组的电压为V2是副绕组的电压有效值，是副绕组的电压有效值，f是电源频率（是电源频率（50Hz），），Von是二极管的导通电压。是二极管的导通电压。在在v2的负半周内的负半周内(v20)，二极管，二极管D导通。有：导通。有：第6页，共77页，编辑于2022年，星期一 根据二极管的单向导电性，在二极管加正向电压时导通，负载两端有输根据二极管的单向导电性，在二极管加正向电压时导通，负载两端有输根据二极管的单向导电性，在二极管加正向电压时导通，负载两端有输根据二极管的单向导电性，在二极管加正向电压时导通，负载两端有输出电压；出电压；出电压；出电压；而在加反向电压时二极管截止，负载得不到输出电压。而在加反向电压时二极管截止，负载得不到输出电压。而在加反向电压时二极管截止，负载得不到输出电压。而在加反向电压时二极管截止，负载得不到输出电压。1电路组成和工作原理电路组成和工作原理（b）v20的等效电路的等效电路第7页，共77页，编辑于2022年，星期一输出直流电压输出直流电压:输出电压有效值输出电压有效值:纹波电压有效值纹波电压有效值:纹波系数纹波系数:说明明纹波波电压大于直流大于直流输出出电压。1电路组成和工作原理电路组成和工作原理第8页，共77页，编辑于2022年，星期一流过整流二极管的平均整流电流等于负载的流过整流二极管的平均整流电流等于负载的直流电流，即直流电流，即:二极管承受的最大反向电压二极管承受的最大反向电压:根据上述参数选择整流二极管，即根据上述参数选择整流二极管，即:式中，式中，IF和和VR是二极管的最大平均整流电流和最高反向工作电压参数。是二极管的最大平均整流电流和最高反向工作电压参数。1电路组成和工作原理电路组成和工作原理整流二极管的选择整流二极管的选择半波整流电路的输出直流电压小，纹波电压大，特性差。此外，变压半波整流电路的输出直流电压小，纹波电压大，特性差。此外，变压器仅工作半周，流入变压器和电网的电流是正弦半波，变压器具有直流偏器仅工作半周，流入变压器和电网的电流是正弦半波，变压器具有直流偏磁（铁芯易磁饱和），对电网造成较大的谐波污染。磁（铁芯易磁饱和），对电网造成较大的谐波污染。第9页，共77页，编辑于2022年，星期一为了提高整流电路的性能，抑制变压器的直流偏磁，减小对为了提高整流电路的性能，抑制变压器的直流偏磁，减小对电网的不利影响，常采用桥式整流电路。电网的不利影响，常采用桥式整流电路。a TrRLu2uLu1RLu2uLbRLu2uLRLuLu2 桥式整流电路的四种画法：桥式整流电路的四种画法：12.2.2单相桥式整流电路第10页，共77页，编辑于2022年，星期一 桥式整流电路的外观和内部结构桥式整流电路的外观和内部结构桥式整流电路的外观和内部结构桥式整流电路的外观和内部结构整流桥整流桥机车整流柜机车整流柜机车整流柜机车整流柜青铜峡电解整流所青铜峡电解整流所青铜峡电解整流所青铜峡电解整流所第11页，共77页，编辑于2022年，星期一一体化硅桥一体化硅桥SQLF2000第12页，共77页，编辑于2022年，星期一整流管模块整流管模块整流管模块整流管模块第13页，共77页，编辑于2022年，星期一第14页，共77页，编辑于2022年，星期一圆桥圆桥2W06 2W06 排桥排桥KBP306 KBP306 桥式整流电路的外观和内部结构桥式整流电路的外观和内部结构桥式整流电路的外观和内部结构桥式整流电路的外观和内部结构第15页，共77页，编辑于2022年，星期一 在变压器副边电压在变压器副边电压在变压器副边电压在变压器副边电压u2为正半周时，为正半周时，为正半周时，为正半周时，t0uLT 当副边电压当副边电压当副边电压当副边电压u2为负半周时，为负半周时，为负半周时，为负半周时，二极管二极管二极管二极管D2D2、D4D4导通，而二极管导通，而二极管导通，而二极管导通，而二极管D1D1、D3D3截止。截止。截止。截止。t0u2D D2 2、D D4 4通通D D1 1、D D3 3通通D D1 1、D D3 3通通D D2 2、D D4 4通通uLau1TrRLbu2D1D2D3D4uLa u1TrRLbu2D2D41.1.电路组成和工作原理电路组成和工作原理电路组成和工作原理电路组成和工作原理12.2.2单相桥式整流电路单相桥式整流电路二极管二极管二极管二极管D D1 1、D D3 3导通，而二极管导通，而二极管导通，而二极管导通，而二极管D D2 2、D D4 4截止。截止。截止。截止。第16页，共77页，编辑于2022年，星期一2输出直流电压和纹波电压输出直流电压和纹波电压输出电压有效值：输出电压有效值：纹波电压有效值：纹波电压有效值：纹波系数：纹波系数：说明明纹波波电压小于直流小于直流输出出电压。12.2.2单相桥式整流电路单相桥式整流电路输出直流电压：输出直流电压：第17页，共77页，编辑于2022年，星期一流过整流二极管的平均整流电流过整流二极管的平均整流电流等于负载直流电流的一半，即：流等于负载直流电流的一半，即：二极管承受的最大反向电压：二极管承受的最大反向电压：桥式整流电路的特点：输出直流电压较大，纹波电压较小，特性较好。桥式整流电路的特点：输出直流电压较大，纹波电压较小，特性较好。此外，变压器连续工作，流入变压器和电网的电流是正弦波，变压器没有直流偏磁，此外，变压器连续工作，流入变压器和电网的电流是正弦波，变压器没有直流偏磁，对电网造成的谐波污染较小。对电网造成的谐波污染较小。3整流二极管的选择整流二极管的选择12.2.2单相桥式整流电路单相桥式整流电路通常用整流桥替代分立元件，其体积减小，通常用整流桥替代分立元件，其体积减小，成本降低，可靠性高。成本降低，可靠性高。RLu2uL第18页，共77页，编辑于2022年，星期一u2uLIou2uLIou2uLu2Io整流电压整流电压整流电压整流电压平均值平均值平均值平均值t0uLt0uLt0uL电电电电 路路路路整流电整流电整流电整流电压波形压波形压波形压波形二极管平均二极管平均二极管平均二极管平均电流电流电流电流二极管反向二极管反向二极管反向二极管反向峰值电压峰值电压峰值电压峰值电压常见的几种整流电路整流类型整流类型整流类型整流类型半波半波 全波全波 桥式桥式第19页，共77页，编辑于2022年，星期一倍压整流：利用二极管的单向导电性为电容提供单极性电压，将电容存倍压整流：利用二极管的单向导电性为电容提供单极性电压，将电容存储的电压（电荷存储效应）累加，形成等于若干倍交流电压峰值的直流输出储的电压（电荷存储效应）累加，形成等于若干倍交流电压峰值的直流输出电压。电压。12.2.3倍压整流倍压整流(a)2倍压整流电路倍压整流电路(b)6倍压整流电路倍压整流电路对对2 2倍压整流电路，有：倍压整流电路，有：C1的耐压大于的耐压大于，C2的耐压应大于的耐压应大于 。倍压整流电路一般用。倍压整流电路一般用于高电压、小电流（几毫安以下）的直流电源中。于高电压、小电流（几毫安以下）的直流电源中。v2正半周时，正半周时，C1充电到充电到v2负半周时，负半周时，+_第20页，共77页，编辑于2022年，星期一 电容器电容器C对直流开路，对交流阻抗小，所以对直流开路，对交流阻抗小，所以C应该并联在负载应该并联在负载两端两端;电感器电感器L对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此L 应与负载应与负载串联。串联。对整流电路的滤波，一方面要尽量降低输出电压中的脉动对整流电路的滤波，一方面要尽量降低输出电压中的脉动成份，另一方面又要尽量保留其中的直流成分，使输出电压成份，另一方面又要尽量保留其中的直流成分，使输出电压接近于理想的直流电压。接近于理想的直流电压。电容器两端的电压不能突变（跃变）和流过电感器的电流不能突电容器两端的电压不能突变（跃变）和流过电感器的电流不能突变的特性，用变的特性，用电容器与负载电阻并联电容器与负载电阻并联或或电感器与负载电阻串联电感器与负载电阻串联构成各构成各种滤波电路。种滤波电路。滤波器的基本组成元件是电容或电感。滤波器的基本组成元件是电容或电感。滤波器的基本组成元件是电容或电感。滤波器的基本组成元件是电容或电感。滤波原理滤波原理滤波原理滤波原理2 2 2 2：频率响应：频率响应：频率响应：频率响应滤波原理滤波原理滤波原理滤波原理1 1 1 1：暂态效应：暂态效应：暂态效应：暂态效应滤波：滤去无用信息，留下有用信息的电路。滤波：滤去无用信息，留下有用信息的电路。滤波：滤去无用信息，留下有用信息的电路。滤波：滤去无用信息，留下有用信息的电路。12.3电源滤波电路电源滤波电路第21页，共77页，编辑于2022年，星期一几种滤波电路几种滤波电路（a）电容滤波电路）电容滤波电路（b）电感电容滤波电路（）电感电容滤波电路（型）型）（c）型滤波电路型滤波电路12.3电源滤波电路电源滤波电路第22页，共77页，编辑于2022年，星期一设t1时刻接通电源t1整流电路为电容充电充电结束桥式整流输出波形有电容滤波、空载时有电容滤波、空载时v2tvot12.3.1电容滤波电路电容滤波电路桥式整流电容滤波电路桥式整流电容滤波电路1.工作原理：工作原理：第23页，共77页，编辑于2022年，星期一负载状态下：负载状态下：在整流电路电压小于电在整流电路电压小于电容电压时，二极管截止，容电压时，二极管截止，电容通过电容通过RL放电，放电，v0逐逐渐下降。渐下降。v2tvot12.3.1电容滤波电路电容滤波电路桥式整流电容滤波电路桥式整流电容滤波电路1.工作原理：工作原理：第24页，共77页，编辑于2022年，星期一只有整流电路输出电压大只有整流电路输出电压大于于v0的时间区间，才有充的时间区间，才有充电电流。因此整流电路电电流。因此整流电路的输出电流是脉冲波。的输出电流是脉冲波。整流电路的输出电流RLC较大时较大时v2tvot12.3.1电容滤波电路电容滤波电路桥式整流电容滤波电路桥式整流电容滤波电路1.工作原理：工作原理：第25页，共77页，编辑于2022年，星期一12.3.1电容滤波电路电容滤波电路第26页，共77页，编辑于2022年，星期一12.3.1电容滤波电路电容滤波电路在在t=0时时合上开关合上开关S，接入，接入负载负载RL。电电容初容初始始电压电压二极管截止，二极管截止，电电容器容器C经经RL放放电电，放，放电时电时间间常数常数:电电容容电压电压:（交流电源周期）（交流电源周期）显显然，然，负载电压负载电压的脉的脉动动程度与程度与时间时间常数常数有关。有关。电容器电容器C周而复始地进行充放电，负载上输出一个近似锯齿波的电压周而复始地进行充放电，负载上输出一个近似锯齿波的电压vO，负载电压，负载电压脉动程度大为减小，实现了输出电压的平滑。脉动程度大为减小，实现了输出电压的平滑。第27页，共77页，编辑于2022年，星期一特点：特点：A.二极管的导电角二极管的导电角 ，流流过过二二极极管管的的瞬瞬时时电电流流很大。很大。B.负载直流平均电压负载直流平均电压VL升高升高 d=RLC越大，越大，VL越高越高C.直直流流电电压压VL随随负负载载电电流流增增加而减少加而减少当当RLC（3 5）时，时，VL=(1.1 1.2)V2 可见：采用电容滤波器之后，输出电压的脉动程度有所改善，可见：采用电容滤波器之后，输出电压的脉动程度有所改善，可见：采用电容滤波器之后，输出电压的脉动程度有所改善，可见：采用电容滤波器之后，输出电压的脉动程度有所改善，但带负载能力较差。但带负载能力较差。但带负载能力较差。但带负载能力较差。12.3.1电容滤波电路电容滤波电路第28页，共77页，编辑于2022年，星期一2输出直流电压和纹波电压输出直流电压和纹波电压输输出平均出平均电压电压:输输出出电压电压有效有效值值:输输出出纹纹波波电压电压:纹纹波系数波系数:在在实际应实际应用中，通常用中，通常选择选择得得实际实际估算公式估算公式:第29页，共77页，编辑于2022年，星期一输出平均电压与输出平均电流的关系称为电容滤波输出平均电压与输出平均电流的关系称为电容滤波电路的负载特性。电路的负载特性。3电容滤波的负载特性电容滤波的负载特性分析知，分析知，输输出直流出直流电压电压在在0.9V2和之和之间间。可可见见，电电容容滤滤波波带负载带负载能力能力较较差。差。当当输输出直流出直流电电流小（流小（负载电负载电阻大阻大）时时，输输出出电压电压大；大；当当输输出直流出直流电电流大（流大（负载电负载电阻小）阻小）时时，输输出出电压电压小。小。第30页，共77页，编辑于2022年，星期一二极管承受的最大反向电压仍为变压器付边交流电压的峰值，二极管承受的最大反向电压仍为变压器付边交流电压的峰值，即：即：电电容容对对直流分量相当于开路，所以，直流分量相当于开路，所以，流过整流二极管的平均整流电流仍流过整流二极管的平均整流电流仍然等于负载直流电流的一半，即：然等于负载直流电流的一半，即：二极管的二极管的导导通角通角远远小于小于1800，并且必，并且必须维须维持一定的持一定的负载负载平均平均电电流，流，故二极管的故二极管的导导通通电电流大。因此，流大。因此，计算二极管的最大平均整流电流和最高计算二极管的最大平均整流电流和最高反向工作电压参数的公式修正为：反向工作电压参数的公式修正为：IDFmax和和VDRmax是二极管工作时的最大平均电流和最高反向电压，是二极管工作时的最大平均电流和最高反向电压，可根据变压器的最大付边电压电压有效值和负载电阻确定。可根据变压器的最大付边电压电压有效值和负载电阻确定。4二极管的选择二极管的选择第31页，共77页，编辑于2022年，星期一例例有一单相桥式电容滤波电路，电源频率有一单相桥式电容滤波电路，电源频率f=50HZ，负载电阻为，负载电阻为 200，要求，要求Vo=24V，试选择整流二极管及滤波电容。，试选择整流二极管及滤波电容。查二极管参数，为了使用安全此项参数选择应比计算值大一查二极管参数，为了使用安全此项参数选择应比计算值大一倍左右。选用倍左右。选用2CP11(Iom=100mA，VRM=50V)。解：解：（1）选择整流二极管选择整流二极管 变压器副边电压有效值变压器副边电压有效值故故选用选用2CP21A(IF=300mA，VRM=50V)。第32页，共77页，编辑于2022年，星期一(2)(2)选择滤波电容选择滤波电容故电容可选用故电容可选用250uF250uF、耐压、耐压50V50V的电解电容器的电解电容器第33页，共77页，编辑于2022年，星期一实际电源举例实际电源举例-24VN2C1N3N13A 2000 F 50VFU2C21A.047 FFU12CZ12 4直直流流交交流流 24V220V变压器副绕组变压器副绕组N N3 3的电的电压约为压约为20V20V，电源输出电，电源输出电压为压为-24V-24V，电流为，电流为1.8A1.8A。C C2 2：抑制高频干扰；抑制高频干扰；副绕组副绕组N N2 2的电压为的电压为5.5V5.5V，供照明指示灯用。，供照明指示灯用。直流直流24V24V电池的极性可任意电池的极性可任意接入。接入。第34页，共77页，编辑于2022年，星期一12.4线性稳压电路线性稳压电路12.4.1线性并联稳压电路线性并联稳压电路12.4.2线性串联稳压电路线性串联稳压电路12.4.3电压基准电路电压基准电路第35页，共77页，编辑于2022年，星期一稳压电路将变化的直流电压转换成稳定的直流电压，满足高性能稳压电路将变化的直流电压转换成稳定的直流电压，满足高性能电子电路对直流电源的要求。因此，稳压电路是决定直流稳压电源电子电路对直流电源的要求。因此，稳压电路是决定直流稳压电源质量的关键电路。质量的关键电路。分类：分类：按稳压电路中调节元件与负载的连接方式分，有并联稳压电按稳压电路中调节元件与负载的连接方式分，有并联稳压电路和串联稳压电路。路和串联稳压电路。按稳压电路中调节元件的工作状态分，有线性稳压电路和开关稳压稳按稳压电路中调节元件的工作状态分，有线性稳压电路和开关稳压稳压电路。压电路。在线性稳压电路中，调节元件工作在线性状态；而在开关稳压电路在线性稳压电路中，调节元件工作在线性状态；而在开关稳压电路中，调节元件工作在开关状态（饱和或截止）。中，调节元件工作在开关状态（饱和或截止）。12.4线性稳压电路线性稳压电路第36页，共77页，编辑于2022年，星期一1电路组成和工作原理电路组成和工作原理12.4.1线性并联稳压电路线性并联稳压电路当任何因素，例如当任何因素，例如VI增加，引起输增加，引起输出电压出电压VO增加时，将发生下述自增加时，将发生下述自动调节过程：动调节过程：VOVO=VI-VR即任何因素引起的输出电压的增加量，被电路的自动调节引即任何因素引起的输出电压的增加量，被电路的自动调节引起的减少量抵消，维持输出电压基本恒定。起的减少量抵消，维持输出电压基本恒定。调节元件稳压管是通过自身的特性调节电流实现稳压的。调节元件稳压管是通过自身的特性调节电流实现稳压的。第37页，共77页，编辑于2022年，星期一2主要技术指标主要技术指标1）特性指标）特性指标另外，输入电压的最小值必须保证稳压管击穿稳压，故输入电压范围是：另外，输入电压的最小值必须保证稳压管击穿稳压，故输入电压范围是：输出电压不能调节，等于稳压管的稳定电压，即：输出电压不能调节，等于稳压管的稳定电压，即：所以，最大输出电流是：所以，最大输出电流是：由此可以计算整流滤波电路的参数。由此可以计算整流滤波电路的参数。又又输出端开路是直流稳压电源经常出现的工况，此时，稳压管的电流达到输出端开路是直流稳压电源经常出现的工况，此时，稳压管的电流达到最大值，故最大值，故输入电压的最大值是输入电压的最大值是：稳压管稳压电路的自动调节能力主要取决于稳压管的电流调节范围稳压管稳压电路的自动调节能力主要取决于稳压管的电流调节范围IIZminZmin，I IZmaxZmax，I IZminZmin是稳定电流，是稳定电流，I IZmaxZmax是稳压管允许的最大电流，等于额定功耗是稳压管允许的最大电流，等于额定功耗PZPZ除以稳定电压除以稳定电压VZVZ。限流电阻限流电阻R R的取值，必须保证稳压管工作在电流调节范围内。的取值，必须保证稳压管工作在电流调节范围内。第38页，共77页，编辑于2022年，星期一rZ稳压电路的质量指标是衡量输出电压变化量大小的指标。可以根据交流等效电稳压电路的质量指标是衡量输出电压变化量大小的指标。可以根据交流等效电路计算。如图路计算。如图12.4.2，rZ是稳压管的动态电阻，通常远小于限流电阻是稳压管的动态电阻，通常远小于限流电阻R。输输出出电电阻：阻：温度系数：温度系数：设滤波电路的纹波系数为设滤波电路的纹波系数为I，则稳压电路输出电压的最大纹波系数（负载开路）的计，则稳压电路输出电压的最大纹波系数（负载开路）的计算如下：算如下：式中，式中，VI和和VI分别是滤波电路输出的纹波电压和直流分量（直流输出电压）。分别是滤波电路输出的纹波电压和直流分量（直流输出电压）。可见，限流电阻可见，限流电阻R越大、稳压管的动态电阻越大、稳压管的动态电阻rZ及温度系数及温度系数ST越小，稳压电路的质量越好。越小，稳压电路的质量越好。2）质量指标）质量指标电压调整率：电压调整率：Z是稳压管的温度系数。是稳压管的温度系数。第39页，共77页，编辑于2022年，星期一稳压管稳压电路的转换效率为：稳压管稳压电路的转换效率为：输出电流越大，转换效率越高。当输出最大电流输出电流越大，转换效率越高。当输出最大电流时，功率转换效率最大。时，功率转换效率最大。因为因为3)功率转换效率功率转换效率稳压电路的输出功率与输入功率之比即是转换效率。稳压电路的输出功率与输入功率之比即是转换效率。最大转换效率为：最大转换效率为：rZ第40页，共77页，编辑于2022年，星期一例题：例题：电路如图所示。设整流滤波电路的最大输出直流电压为电路如图所示。设整流滤波电路的最大输出直流电压为12V，纹波系数为，纹波系数为0.1；稳压管的稳定电压是；稳压管的稳定电压是6V，稳定电流是，稳定电流是5mA，额定功率是，额定功率是250mW，动态电阻，动态电阻是是15，温度系数是，温度系数是5mV/0C。试选择限流电阻，求直流输出电压、最大输出电。试选择限流电阻，求直流输出电压、最大输出电流和电路的各项质量指标。流和电路的各项质量指标。解：稳压管的最大稳定电流为解：稳压管的最大稳定电流为得：得：最大输出电流：最大输出电流：电压调整率：电压调整率：如果如果电电网网电压电压有效有效值变值变化化10%，则整流滤波输出电压亦变化，则整流滤波输出电压亦变化10%，引起的输出直流电，引起的输出直流电压变化量如下：压变化量如下：输输出出电电阻：阻：可选择可选择R=150。第41页，共77页，编辑于2022年，星期一续续解：解：输输出出电电流流变变化引起的直流化引起的直流电压变电压变化量化量为为:温度系数温度系数为为如果如果环环境温度境温度变变化化500C，则则最大最大输输出出电压变电压变化化为为:直流输出电压总变化量为直流输出电压总变化量为:纹波系数为纹波系数为:综上所述，稳压管稳压电路输出综上所述，稳压管稳压电路输出电压固定，不能调节；受稳压管电压固定，不能调节；受稳压管额定功率的限制，输出电流小，额定功率的限制，输出电流小，输出功率小；质量不够高。但电输出功率小；质量不够高。但电路简单，可作为小功率电子电路路简单，可作为小功率电子电路的电源。的电源。第42页，共77页，编辑于2022年，星期一1电路组成和工作原理电路组成和工作原理12.4.2线性串联稳压电路线性串联稳压电路调整管调整管T工作在放大区，并且与负载工作在放大区，并且与负载RL串联，故称为线性串联稳压电路。串联，故称为线性串联稳压电路。第43页，共77页，编辑于2022年，星期一1电路组成和工作原理电路组成和工作原理12.4.2线性串联稳压电路线性串联稳压电路输入电压输入电压VI增加引起输出电压增加引起输出电压VO增加，增加，电路将发生下述自动调整过程（负反馈过程）电路将发生下述自动调整过程（负反馈过程）:VO VI增加引起输出直流电压增加引起输出直流电压VO的增加量，被电路的自动调节引起的减少的增加量，被电路的自动调节引起的减少量抵消，维持输出电压量抵消，维持输出电压VO基本恒定。基本恒定。ETVOVIV-BVVVFREFFV 取样第44页，共77页，编辑于2022年，星期一12.4.2线性串联稳压电路线性串联稳压电路取样电路对运放引入深度负反馈，所以取样电路对运放引入深度负反馈，所以:输出电压与基准电压成正比，与取样电阻的分压系数成反比。调整电位器输出电压与基准电压成正比，与取样电阻的分压系数成反比。调整电位器RP，可调整输，可调整输出直流电压。出直流电压。当当RP2=0时，输出直流电压最大；当时，输出直流电压最大；当RP2=RP时，输出直流电压最小。时，输出直流电压最小。2输出直流电压和调节范围输出直流电压和调节范围即输出电压的调节范围是即输出电压的调节范围是:第45页，共77页，编辑于2022年，星期一3最大输出电流最大输出电流式中，式中，ICM是是调调整管的最大集整管的最大集电电极允极允许电许电流。流。12.4.2线性串联稳压电路线性串联稳压电路调整管的集射电压为调整管的集射电压为:一方面，调整管一方面，调整管T的集射电压最大值必须小于反向击穿电压，即的集射电压最大值必须小于反向击穿电压，即式中，式中，V(BR)CEO是是调调整管集整管集电电极与极与发发射极之射极之间间的反向的反向击击穿穿电压电压。4输入电压范围输入电压范围第46页，共77页，编辑于2022年，星期一另一方面，调整管另一方面，调整管T的集射电压最小值必须大于饱和压降（放大状态），即的集射电压最小值必须大于饱和压降（放大状态），即:任何情况下输出电流都应该小于调整管的任何情况下输出电流都应该小于调整管的最大集最大集电电极允极允许电许电流。流。为为此，必此，必须须增加增加过过流保流保护电护电路。路。12.4.2线性串联稳压电路线性串联稳压电路式中，式中，VCES是整管集是整管集电电极与极与发发射极之射极之间间的的饱饱和和电压电压。求出求出ICM和和V(BR)CEO,在考虑一定的安全系数在考虑一定的安全系数(如乘如乘1.5倍倍)后，可以选择调整管。后，可以选择调整管。5过流保护电路过流保护电路第47页，共77页，编辑于2022年，星期一图图(a)串串联稳压电联稳压电源的限流保源的限流保护护图图(b)串串联稳压电联稳压电源的截流保源的截流保护护12.4.2线性串联稳压电路线性串联稳压电路5过流保护电路过流保护电路图图a是具有限流保是具有限流保护护的串的串联稳压电联稳压电路，晶体管路，晶体管T2和和电电阻阻R0组组成限流保成限流保护电护电路。路。图图b是具有截流保护的串联稳压电路，晶体管是具有截流保护的串联稳压电路，晶体管T2和电阻和电阻R0、R3、R4组成截组成截流保护电路。流保护电路。第48页，共77页，编辑于2022年，星期一基准电压源是提供准确电压的电路，要求其输出直流电压非常稳定，但输出电流却基准电压源是提供准确电压的电路，要求其输出直流电压非常稳定，但输出电流却很小。获得准确基准电压的主要途径是采用温度补偿稳压二极管基准电压和能隙基准电压。很小。获得准确基准电压的主要途径是采用温度补偿稳压二极管基准电压和能隙基准电压。12.4.3电压基准电路电压基准电路在深度负反馈的情况下，基准电压的性能对输出电压影响最大。因为基准在深度负反馈的情况下，基准电压的性能对输出电压影响最大。因为基准电压不在串联稳压电路的反馈环内，反馈对基准电压没有任何影响，所以，必须电压不在串联稳压电路的反馈环内，反馈对基准电压没有任何影响，所以，必须采用高性能的基准电压源。采用高性能的基准电压源。温度温度补偿稳压补偿稳压二极管二极管VOVIIO1温度补偿稳压二极管基准源温度补偿稳压二极管基准源在稳压管稳压电路中，如果输出在稳压管稳压电路中，如果输出电流很小，则同时采取以下电流很小，则同时采取以下2条措施条措施可获得稳定的基准电压：可获得稳定的基准电压：1）输入电压）输入电压VI基本不变，或稳压管基本不变，或稳压管通过恒定的电流；通过恒定的电流；2）对稳压管进行温度补偿。）对稳压管进行温度补偿。第49页，共77页，编辑于2022年，星期一由温度补偿稳压二极管由温度补偿稳压二极管DZ反向击穿反向击穿稳压，提供稳定的稳压，提供稳定的6.3V基准电压。基准电压。通过外接电位器通过外接电位器RW可微调输出电压，使输出电压等于可微调输出电压，使输出电压等于10V。电路中还包含。电路中还包含2个精密个精密分压电阻分压电阻RA和和RB，可分压输出，可分压输出5V基准电压。基准电压。RWR1DZ12.4.3电压基准电路电压基准电路1温度补偿稳压二极管基准源温度补偿稳压二极管基准源REF101是基于温度补偿稳压二极管的是基于温度补偿稳压二极管的单片集成电压基准器件，提供单片集成电压基准器件，提供10V的精密的精密基准电压。基准电压。在在0700C范围内，范围内，REF101输出基准电压的最大变化仅为输出基准电压的最大变化仅为0.7mV。5端的输出基准电压为：端的输出基准电压为：第50页，共77页，编辑于2022年，星期一温度补偿稳压二极管的稳定电压通常大于温度补偿稳压二极管的稳定电压通常大于5V。如果需要较低的基准电压，则需采用能。如果需要较低的基准电压，则需采用能隙基准电压源。隙基准电压源。VG0是半导体材料在绝对零度时的能带间隙电压，是半导体材料在绝对零度时的能带间隙电压，是是PN结结的的电压电压温度系数。温度系数。硅材料的能硅材料的能带间带间隙隙电压电压VG0=1.205V，-2.1mV/K。_+R1T1VREF _R3+R2T2T3VI II3I2I1+_VK 能隙基准电压源能隙基准电压源VREF 1.205VI2.能隙基准电压源能隙基准电压源图中，晶体管的发射结电压为：图中，晶体管的发射结电压为：得：得：可可见见，输输出基准出基准电压电压等于硅材料的能隙等于硅材料的能隙电压电压，故称，故称为为能隙基准能隙基准电压电压源。源。由由第51页，共77页，编辑于2022年，星期一串联稳压电路适合单片集成电路制造，相应的集成电路产品称为单片串联稳压电路适合单片集成电路制造，相应的集成电路产品称为单片集成线性稳压器，简称集成稳压器。集成线性稳压器，简称集成稳压器。12.5集成线性稳压器集成线性稳压器只有只有3个引出端的集成稳压器称为三端稳压器，个引出端的集成稳压器称为三端稳压器，3个引出端分别是个引出端分别是输入电压端、输出电压端和公共端或调整端。输入电压端、输出电压端和公共端或调整端。输出电压固定的是三端固定稳压器，输出电压可调的是三端可调稳压输出电压固定的是三端固定稳压器，输出电压可调的是三端可调稳压器。器。图图12.5.1三端稳压器封装和框图三端稳压器封装和框图第52页，共77页，编辑于2022年，星期一三端集成稳压器的分类三端集成稳压器的分类12.5 集成线性稳压器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:CW78-/CW78M-/CW78L-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:CW79-/CW79M-/CW79L-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:CW117-/CW117M-/CW117L-CW217-/CW217M-/CW217LCW317-/CW317M-/CW317L-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:CW137-/CW137M-/CW137L-CW237-/CW237M-CW237L-CW337-/CW337M-/CW337L-5.三端低压差集成稳压器三端低压差集成稳压器6.大电流三端集成稳压器大电流三端集成稳压器第53页，共77页，编辑于2022年，星期一型号中型号中代表输出电压的绝对值，代表输出电压的绝对值，一般为：一般为：5V、6V、9V、12V、15V、18V和和24VW78W79Io 1.5AW78MW79MIo 0.5AW78LW79LIo 0.1AW78HW79HIo 5A12.5 集成线性稳压器三端集成稳压器的参数三端集成稳压器的参数第54页，共77页，编辑于2022年，星期一1.输出电压固定的三端集成稳压器输出电压固定的三端集成稳压器（正电压（正电压78 、负电压、负电压79 ）12.5集成线性稳压器集成线性稳压器电路由基准电压电路、取样电路、比较放大电路、调整电电路由基准电压电路、取样电路、比较放大电路、调整电路、保护电路和启动电路组成。路、保护电路和启动电路组成。型号：型号：W7800第55页，共77页，编辑于2022年，星期一1.工作原理工作原理由由D1、D2、R1、R2、R3、T3、DZ2、T4和和R4组成。组成。T4输出恒定电流输出恒定电流使稳压管工作在恒流稳压状态，输出使稳压管工作在恒流稳压状态，输出较稳定的电压较稳定的电压VZ2，基本不受输入，基本不受输入电压电压VI变化的影响。变化的影响。VZ2具有正温度系数，而具有正温度系数，而VBE具有负温度系数。具有负温度系数。基准电压：基准电压：由由R12和和R13组成，反馈电压为组成，反馈电压为1)基准电压电路基准电压电路2)取样电路取样电路第56页，共77页，编辑于2022年，星期一由由T4T11等元件组成。等元件组成。T6T8组成恒流源差分放大电路，组成恒流源差分放大电路，T4和和T5是其恒流源负载，是其恒流源负载，T10将双将双端输出电压转换调整管驱动电流。端输出电压转换调整管驱动电流。T10和和T11组成复合调整管。为组成复合调整管。为保证调整管工作在放大状态，要保证调整管工作在放大状态，要求求VI-VO大于大于3V左右。左右。3)比较放大和调整电路比较放大和调整电路1.工作原理工作原理取样、比较和调整电路形成负反馈，所以，输出电压为取样、比较和调整电路形成负反馈，所以，输出电压为:第57页，共77页，编辑于2022年，星期一为保证为保证W78M15正常工作，要求正常工作，要求VI-VO大于大于3V左右，即左右，即:稳压器的静态电流稳压器的静态电流IQ（10mA），则整流滤），则整流滤波电路的等效负载电阻近似为波电路的等效负载电阻近似为滤波电容滤波电容:2.应用电路应用电路1）15V/0.5A直流稳