第8章直流稳压电源.ppt

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1、第第 8 章直流稳压电源章直流稳压电源本章学习目标本章学习目标8.1稳压类型概述稳压类型概述8.2串联型晶体管稳压电源串联型晶体管稳压电源8.3稳压电源的主要技术指标稳压电源的主要技术指标8.4集成稳压器简介集成稳压器简介8.5开关型稳压电路简介开关型稳压电路简介本章小结本章小结本章学习目标本章学习目标1.理解直流稳压电源的概念及两种稳压类型电路的特点。理解直流稳压电源的概念及两种稳压类型电路的特点。2.掌掌握握串串联联型型稳稳压压电电路路的的构构成成和和稳稳压压原原理理，了了解解主主要要元元件件的的作作用用，掌掌握握稳稳压压电电源源的的输输出出电电压压及及调调节节范范围围的的计计算。算。3.

2、了解稳压电源的主要技术指标。了解稳压电源的主要技术指标。4.掌掌握握三三端端集集成成稳稳压压器器的的引引脚脚、CW78 系系列列的的型型号号意意义义所构成的稳压电路的形式。所构成的稳压电路的形式。5.了解开关稳压电路的基本原理。了解开关稳压电路的基本原理。8.18.1稳压类型概述稳压类型概述直直流流稳稳压压电电源源：当当电电网网电电压压或或负负载载发发生生变变化化时时，能能基基本本保保持输出电压不变的电源装置。持输出电压不变的电源装置。一、并联型稳压电路一、并联型稳压电路电电路路结结构构特特点点是是调调整整元元件件与与负负载载 RL 并并联联，故故称称并并联联型型稳稳压压电路。稳压过程是通过调

3、整元件的电流调整作用实现的。电路。稳压过程是通过调整元件的电流调整作用实现的。并并联联型型硅硅稳稳压压管管稳稳压压电电路路中中稳稳压压管管 V 为为电电流流调调整整元元件件，R 为限流电阻。为限流电阻。稳压原理：稳压原理：设设 VI 恒定，恒定，RLILVOIZVO 电电路路优优点点是是结结构构简简单单，调调试试方方便便；缺缺点点是是输输出出电电流流较较小小、输输出出电电压压固固定定，稳稳压压性性能能较较差差。因因此此，只只适适用用于于小小型型电电子子设设备。备。8.2串联型晶体管稳压电源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简单串联型晶体管稳压电源8.2.2带有放大环节的串联

4、型晶体管稳压电源带有放大环节的串联型晶体管稳压电源8.2.18.2.1简单串联型晶体管稳压电源简单串联型晶体管稳压电源V1 管管为为调调整整管管，工工作作在在放放大大区区，起起电电压压调调整整作作用用；V2 管管为为硅硅稳稳压压管管，稳稳定定 V1 管管的的基基极极电电压压 VB，提提供供作作为为稳稳压压电电路路的的基基准准电电压压 VZ；R1 既既是是V2 管管的的限限流流电电阻阻，又又是是 V1 管管的的偏偏置置电电阻阻；R2 为为 V1 管管的发射极电阻；的发射极电阻；RL 为外接负载。为外接负载。稳压过程：稳压过程：当当 VOVBEIBVCEVO因因负负载载电电流流由由管管子子 V1

5、供供给给，所所以以与与并并联联型型稳稳压压电电路路相相比比，可可以以供供给给较较大大的的负负载载电电流流。但但该该电电路路对对输输出出电电压压微微小小变变化化量量反反应迟钝，稳压效果不好，只能用在要求不高的电路中。应迟钝，稳压效果不好，只能用在要求不高的电路中。静态工作点的图解分析静态工作点的图解分析8.2.2带有放大环节的串联型晶体管稳压电源带有放大环节的串联型晶体管稳压电源1电路结构电路结构V1 为为调调整整管管，起起电电压压调调整整作作用用；V2 是是比比较较放放大大管管，与与集集电电极极电电阻阻 R4 组组成成比比较较放放大大器器；V3 是是稳稳压压管管，与与限限流流电电阻阻 R3 组

6、组成成基基准准电电压压，为为 V2 发发射射极极提提供供基基准准电电压压；R1、R2 和和 RP 组组成成采采样样电电路路，取取出出一一部部分分输输出出电电压压变变化化量量加加到到 V2 的的基基极极，与与 V2 发发射射极极基基准准电电压压进进行行比比较较，其其差差值值电电压压经经过过 V2 放放大大后后，送送到调整管的基极，控制调整管的工作。到调整管的基极，控制调整管的工作。动画串联反馈式稳压电路动画串联反馈式稳压电路2稳压过程稳压过程设设 RL 恒恒定定，当当 VI VO VB2 VBE2 VC2 VBE1 VCE1 VO 3输出电压调节范围输出电压调节范围由于由于 即即当当 RP 的的

7、滑滑动动臂臂移移到到最最上上端端时时，R P=0，R P=Rp，Vo 达达到最小值。即到最小值。即当当 RP 的的滑滑动动臂臂移移到到最最下下端端时时，RP=RP，R P=0，Vo 达到最大值。即达到最大值。即 则输出电压则输出电压 Vo 的调节范围为的调节范围为以上各式中的以上各式中的 VBE2 约为约为 0.6 0.8 V。综综上上所所述述，带带有有放放大大环环节节的的串串联联型型晶晶体体管管稳稳压压电电路路，一一般般由由四四部部分分组组成成，即即采采样样电电路路、基基准准电电压压、比比较较放放大大电电路路和和调调整元件整元件。电路的电路的优点优点是输出电流较大，输出电压可调；是输出电流较

8、大，输出电压可调；缺点缺点是电源是电源效率低，大功率电源需设散热装置。效率低，大功率电源需设散热装置。例例 8.2.1 设设图图中中的的稳稳压压管管为为 2 CW14，VZ=7 V。采采样样电电阻阻 R1=1 k，RP=200 ，R2=680 ，试试估估算算输输出出电电压压的的调节范围。调节范围。解解设设 VBE2=0.7 V，根据，根据则则根据根据故输出电压调节范故输出电压调节范围：围：16.5 21.3 V。则则8.38.3稳压电源的主要技术指标稳压电源的主要技术指标技技术术指指标标是是用用来来表表示示稳稳压压电电源源性性能能的的参参数数，主主要要有有特特性性指标指标和和质量指标质量指标两

9、种。两种。一、特性指标一、特性指标表明稳压电源工作特性的参数。表明稳压电源工作特性的参数。例例如如：允允许许输输入入的的电电压压，输输出出电电压压及及可可调调范范围围，输输出出电电流等。流等。二、质量指标二、质量指标它表明稳压电源克服负载电阻变化的能力。它表明稳压电源克服负载电阻变化的能力。衡量稳压电源性能优劣的参数。衡量稳压电源性能优劣的参数。1稳压系数稳压系数 Sr负负载载不不变变时时，稳稳压压电电路路输输出出电电压压相相对对变变化化量量与与输输入入电电压压相对变化量之比。即相对变化量之比。即它表明稳压电源克服电网电压变化的能力。它表明稳压电源克服电网电压变化的能力。2输出电阻输出电阻 r

10、o 输输入入电电压压不不变变时时，输输出出电电压压变变化化量量与与输输出出电电流流变变化化量量之之比。即比。即3电压调整率电压调整率 KV 一一般般常常用用稳稳压压系系数数 sr 和和输输出出电电阻阻 ro 这这两两个个主主要要指指标标。其其数值越小，电路稳压性能越好。数值越小，电路稳压性能越好。额额定定负负载载不不变变时时，电电网网电电压压变变化化 10%，输输出出电电压压相相对对变变化化量。即量。即4电流调整率电流调整率 KI 电电网网电电压压不不变变时时，输输出出电电流流从从零零到到最最大大值值变变化化时时，输输出出电电压的相对变化量。即压的相对变化量。即 例例 8.3.1 如如图图稳稳

11、压压管管稳稳压压电电路路，设设额额定定输输出出电电压压 VO=12 V，当当负负载载不不变变时时，电电网网电电压压波波动动 10%，其其输输出出电电压压变变化化量量 VO=45 mV；若若电电网网电电压压不不变变，负负载载电电流流由由零零变变到到最最大大值值，其其输输出出电电压压变变化化量量 VO=108 mV。求求稳稳压压电电源源的的电电压压调调整整率率 KV 和电流调整率和电流调整率 KI。解解(1)电压调整率电压调整率(2)电流调整率电流调整率8.4 集成稳压器简介集成稳压器简介8.4.1三三端固定式集成稳压器端固定式集成稳压器8.4.2三端可调式集成稳压器三端可调式集成稳压器集成稳压器

12、简介集成稳压器简介用用集集成成电电路路的的形形式式制制造造的的稳稳压压电电路路称称为为集集成成稳稳压压器器。优优点是性能稳定可靠，使用方便、价格低廉。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。和可调式，正压、负压输出稳压器等。8.4.18.4.1三端固定式集成稳压器三端固定式集成稳压器这这类类产产品品的的封封装装形形式式有有金金属属壳壳和和塑塑料料壳壳两两种种。它它们们都都有有三三个个管管脚脚，分分别别是是输输入入端端、输输出出端端和和公公共共端端，因因此此称称为为三三

13、端端式稳压器。式稳压器。1CW7800 系系列列是是三三端端固固定定正正压压输输出出的的集集成成稳稳压压器器。输输出出电压有电压有 5 V、6 V、9 V、12 V、15 V、18 V、24 V 等档次。等档次。例例如如：CW7805 表表示示输输出出电电压压为为正正 5 V。此此系系列列最最大大输输出出电电流为流为 1.5 A。同同类类产产品品：CW78M00 系系列列(0.5A)；CW78L00 系系列列(0.1 A)；CW78T00 系列系列(3 A)和和 CW78H00 系列系列(5 A)。CW7800 系列的管脚：系列的管脚：不不同同类类型型、不不同同封封装装形形式式的的三三端端集集

14、成成稳稳压压器器的的引引脚脚排排列列不不同同，使使用用时时请请查查阅阅手手册。册。2CW7900 系系列列是是三三端端固固定定负负压压输输出出的的集集成成稳稳压压器器。在在输输出出电电压压档档次次、电电流流档档次次等等方方面面与与78系系列列相相同同。引引脚脚排排列列请请查查阅手册。阅手册。3基本应用。基本应用。电容电容 C C1 1用来用来用来用来抵消输入端接线较长时的电感效应，抵消输入端接线较长时的电感效应，抵消输入端接线较长时的电感效应，抵消输入端接线较长时的电感效应，防止产生自激振荡。即用以改善波防止产生自激振荡。即用以改善波防止产生自激振荡。即用以改善波防止产生自激振荡。即用以改善波

15、形。形。形。形。C C2 2 为了瞬时增减负载电流时，为了瞬时增减负载电流时，为了瞬时增减负载电流时，为了瞬时增减负载电流时，不致引起输出电压有较大的波动不致引起输出电压有较大的波动不致引起输出电压有较大的波动不致引起输出电压有较大的波动,来改善暂态响应，并具有消振作用。来改善暂态响应，并具有消振作用。4 三端固定稳压器的功能扩展。三端固定稳压器的功能扩展。扩流电路扩流电路 把把两两个个参参数数完完全全相相同同的的 CW7800 系系列列的的集集成成块块并并联联，则则最最大大输输出出电电流流可扩展为可扩展为 1.5 A 2。CW7812 集成稳压器应用电路集成稳压器应用电路可见，调节可见，调节

16、 R2/R1/R1的比值，即可调的比值，即可调 VO 的值的值。设稳压器输出电压设稳压器输出电压 VX，即，即 VBA=VX，而，而 VA=VO-VX 得得解得解得输出电压可调电路输出电压可调电路电压极性变换电路电压极性变换电路输出负电压输出负电压输出正电压输出正电压8.4.2三端可调式集成稳压器三端可调式集成稳压器三三端端可可调调式式稳稳压压器器的的外外形形和和管管脚脚的的编编号号与与三三端端固固定定式式稳稳压器相同。但管脚功能有区别，如压器相同。但管脚功能有区别，如CW317 为为三三端端可可调调式式正正压压输输出出稳稳压压器器，其其引引脚脚排排列列请请查查阅手册。阅手册。CW337 为为

17、三三端端可可调调式式负负压压输输出出稳稳压压器器，其其引脚排列请查阅手册。引脚排列请查阅手册。CW317 和和 CW337 的基本应用电路的基本应用电路应应用用特特点点是是外外接接两两个个电电阻阻(R1和和 RP)就就可可得得到到所所需需的的输输出出电电压压。为为了了使使电电路路正正常常工工件件，一一般般输输出出电电流流不不小小于于 5 mA。输输入入电电压压范范围围在在 3 40 V之之间间，输输出出电电压压可可调调范范围围为为 1.25 37 V，器件最大输出电流约，器件最大输出电流约 1.5 A。8.58.5开关型稳压电路简介开关型稳压电路简介1.电路特点：电路特点：调调整整管管交交替替

18、工工作作在在截截止止状状态态或或饱饱和和状状态态，即即开开关关状状态态。在在截截止止状状态态时时功功耗耗等等于于零零，在在饱饱和和状状态态时时管管压压降降很很小小，功功耗耗不大，因此电路效率高。不大，因此电路效率高。2.电路组成：电路组成：采采样样电电路路(R5、R6、R7)；比比较较放放大大管管(V4)；基基准准电电压压(V6、R4)；开开关关复复合合调调整整管管(V1、V2)；振振荡荡电电路路(V1、V2、V3、R2、C1)。其其中中，V3 的的集集电电极极与与 V2 基基极极相相连连，V2 的的集集电电极极通通过过 C1、R2 与与 V3 的的基基极极相相连连。可可见见，当当 V3饱饱和

19、和导导通通时时，V1、V2 是截止的，当是截止的，当 V3 截止时，截止时，V1、V2饱和导通。饱和导通。3.工作原理：工作原理：设设开开始始时时，V3 饱饱和和导导通通，由由于于 V3 的的 VCE3 较较低低，不不足足以以使使 V1、V2 导导通通；V3 的的 IB3 就就向向 C1 充充电电，随随着着 C1 的的充充电电导导致致 V3 的的基基极极电电位位逐逐步步升升高高最最终终 V3 截截止止；当当 V3 截截止止后后，VCE3 增增大大，逐步使逐步使 V1、V2 转入饱和导通状态。转入饱和导通状态。这这时时 C1 通通过过 R3、V4 放放电电，放放电电时时间间取取决决于于 V4 基

20、基极极电电位位的的高高低低，基基极极电电位位越越高高，C1 放放电电越越快快。C1 的的放放电电导导致致 V3 基基极极电电位位的的下下降降，使使 V3 转转入入饱饱和和导导通通，而而 V1、V2 又又转转入入截截止止状状态态。这样，这样，V3 和和 V1、V2 就自动反复轮流导通和截止。就自动反复轮流导通和截止。4稳压过程：稳压过程：当当 VO 由由于于某某种种原原因因偏偏高高时时，V4 基基极极电电位位升升高高，IC4 增增大大，C1 放放电电速速度度增增加加，使使 V3 截截止止时时间间缩缩短短，V1、V2 饱饱和和时时间间缩缩短，使短，使 VO 降低，从而稳定降低，从而稳定 VO。优优

21、点点是是电电源源效效率率高高，稳稳压压效效果果好好。缺缺点点是是纹纹波波较较大大，电电路路复复杂杂，对对元元器器件件要要求求较较高高。被被广广泛泛应应用用在在彩彩色色电电视视机机、计算机等设备中。计算机等设备中。本章小结本章小结1.并并联联型型硅硅稳稳压压管管稳稳压压电电路路结结构构简简单单，但但输输出出电电流流小小，稳稳压压特特性性不不理理想想，一一般般用用于于要要求求不不高高的的小小电电流流稳稳压压电电路中。路中。2.串串联联型型稳稳压压电电路路是是利利用用三三极极管管作作为为调调整整管管与与负负载载串串联联，从从输输出出电电压压中中取取出出一一部部分分电电压压，与与基基准准电电压压进进行

22、行比比较较产产生生误误差差电电压压，误误差差电电压压经经放放大大后后去去控控制制调调整整管管的的内内阻阻，从从而而使使输输出出电电压压稳稳定定。串串联联型型稳稳压压电电路路一一般般由由采采样样电电路路、基基准准电电压压、比比较较放放大大电电路路、调调整整管管四四部部分分组成。组成。3.三三端端集集成成稳稳压压器器具具有有体体积积小小，安安装装方方便便，工工作作可可靠靠等等优优点点。它它有有固固定定输输出出和和可可调调输输出出、正正电电压压输输出出和和负负电电压压输输出出之之分分。CW7800系系列列为为固固定定正正电电压压输输出出，CW7900 系系列列为为固固定定负负电电压压输输出出，CW3

23、17 为为三三端端可可调调式式正正压压输输出出，CW337 为为三三端端可可调调式式负负压压输输出出使使用用时时应应注意管脚排列差异。注意管脚排列差异。4.开开关关稳稳压压电电路路效效率率高高，稳稳压压效效果果好好，广广泛泛应应用用在在彩彩色色电电视视机机、计计算算机机等等设设备备中中。开开关关稳稳压压电电路路是是通通过过控控制制开关管的导通时间来使输出电压稳定的。开关管的导通时间来使输出电压稳定的。本章重点本章重点1.掌掌握握串串联联型型晶晶体体管管稳稳压压电电源源的的电电路路组组成成、工工作作原原理理与与性性能特点，能特点，2.理解稳压电源的主要技术指标。理解稳压电源的主要技术指标。3.熟

24、熟悉悉集集成成稳稳压压器器的的外外特特性性，灵灵活活应应用用三三端端集集成成稳稳压压器器组组成所需的电源。成所需的电源。4.了解开关型稳压电路的概念和工作原理。了解开关型稳压电路的概念和工作原理。本章难点本章难点1稳压原理和技术指标的意义。稳压原理和技术指标的意义。2集成稳压器的功能扩展。集成稳压器的功能扩展。学时分配学时分配序序 号号内内 容容学学 时时18.1稳压类型概述稳压类型概述0.528.2串联型晶体管稳压电源串联型晶体管稳压电源238.3稳压电源的主要技术指标稳压电源的主要技术指标0.548.4集成稳压器简介集成稳压器简介258.5开关型稳压电路简介开关型稳压电路简介16本章总学时本章总学时6