直流穩(wěn)壓電源

關(guān)于直流穩(wěn)壓電源第一頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二第7章直流穩(wěn)壓電源1.理解單相整流電路和濾波電路的工作原理及參數(shù)的計(jì)算;2.了解穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路和串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的工作原理;3.了解集成穩(wěn)壓電路的性能及應(yīng)用。4.了解開關(guān)穩(wěn)壓電源的工作原理。本章要求：第二頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二7.1整流濾波電路電源變壓器:

將交流電源電壓u1變?yōu)樗枰慕涣麟妷簎2。整流電路:

將交流電壓u2變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓uR。濾波電路:

將脈動(dòng)直流電壓uR轉(zhuǎn)變?yōu)槠交闹绷麟妷簎F。穩(wěn)壓電路:

當(dāng)電網(wǎng)波動(dòng)及負(fù)載變化時(shí),維持輸出Uo的穩(wěn)定。直流穩(wěn)壓電源的組成和功能交流電源電源變壓器整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路負(fù)載u1u2uRuFUootu1otu2otuRotuFotUoRL第三頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二7.1.1單相整流電路1.單相半波整流電路o

ωtuo

o

uDωtu1TriDbaiouoDu2RLo

ωt

iDio2πu2

ωt3ππo

u2>0時(shí)，D導(dǎo)通uD=0。U2<0時(shí)，D截止iD=0。uo=0uo=u2⑵輸出平均電壓Uo⑴分析設(shè)：第四頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二輸出平均電壓輸出平均電流⑶二極管的選擇二極管上的平均電流：二極管上的最高反向電壓：例單相半波整流電路，已知：RL=750,

U2=20V。求：Uo、Io、UDRM，并選出二極管。u1TriDbaiouoDu2RL解：Uo=0.45U2=9V選用2AP4(16mA,50V)第五頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二2.單相全波整流電路設(shè)：u1uaaTrbD1RLuoD2ubioto2πua

ωt3ππo

ub

o

ωtuo

ua>0ub＜0時(shí)，D1導(dǎo)通D2截止Ua＜0ub＞0時(shí)，D2導(dǎo)通D1截止uo=uauo=ub輸出平均電壓

Uo=0.9U2二極管上的平均電流：二極管上承受的最高電壓：輸出平均電流第六頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二3.單相橋式整流電路u2正半周時(shí)電流通路⑴分析設(shè)：+-u1u2TrD4D2D1D3RLuoabto+-ioD1D2共陰極，對(duì)應(yīng)uo的“+”極；D3D4共陽(yáng)極，對(duì)應(yīng)uo的“-”極。D1D3在u2的正半周導(dǎo)通；D2D4在u2的負(fù)半周導(dǎo)通。第七頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二-+u2負(fù)半周時(shí)電流通路uou1u2TrD4D2D1D3RLabto+-io第八頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二u2＞0

時(shí)

a+b-D1,D3導(dǎo)通D2,D4截止電流通路:由a+經(jīng)D1RLD3b-u2＜0

時(shí)b(+)a(-)D2,D4導(dǎo)通D1,D3截止電流通路:由b(+)經(jīng)D2RLD4a(-)輸出是脈動(dòng)的直流電壓！u2橋式整流電路輸出波形uou2D4D2D1D3RLu0+-ab(+)(-)第九頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二⑵輸出平均電壓Uo輸出平均電流⑶二極管的選擇二極管上的平均電流：二極管上的最高反向電壓：第十頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二u1u2TrD4D2D1D3RLuoabto+-io問題與討論單相橋式整流電路中，若D2發(fā)生開路，短路，或反接三種情況，電路中將會(huì)發(fā)生什么問題？⑴D2開路：相當(dāng)于半波整流，Uo=0.45U2⑵D2短路：Uo=0，將變壓器副邊短路，燒壞繞組和管子⑶D2反接：Uo=0，將變壓器副邊短路，燒壞繞組和管子第十一頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二問題與討論u1u12TrD4D2D1D3RL1uo1abu22RL2uo2電路如圖所示。試標(biāo)出輸出電壓uo1、uo2的極性，畫出輸出電壓的波形。并求出Uo1、Uo2的平均值。設(shè)：2πu12

ωt3ππo

u22

o

ωtuo1

o

ωtuo2

u1>0時(shí)u12>0D1導(dǎo)通，uo1=u12u22＜0D3導(dǎo)通，

uo2=u22u1＜0時(shí)U22＞0D2導(dǎo)通，uo1=u22U12＜0D4導(dǎo)通，uo2=u12Uo1=0.9U2Uo2=-0.9U2第十二頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二整流橋?qū)嵨镎掌谑?yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二7.1.2濾波電路1.電容濾波電路u1Tr+uoDu2CRLuoD截止D導(dǎo)通ωtbao⑴分析設(shè)：

并入電容C后，在u2>uC時(shí)，D導(dǎo)通，C充電,充電很快，輸出電壓uo隨u2上升。當(dāng)uC=后，u2開始下降u2<uC，D反偏截止，由C向RL放電，放電較慢，輸出電壓uo隨uC按指數(shù)規(guī)律緩慢下降。當(dāng)u2>uC時(shí)C又被充電uo=u2又上升。直到u2<uC，D又截止，C又放電，如此不斷的充電、放電，使輸出電壓uo脈動(dòng)程度大為減小。第十四頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二⑵輸出平均電壓UouoD截止D導(dǎo)通ωtbao當(dāng)RL=∞，（即空載時(shí)）

Uo==1.4U2

通常，輸出平均電壓可按下述工程估算取值：⑶濾波電容C的確定u1Tr+uoDu2CRL一般要求

取

；則

濾波電容一般為幾十微法到幾千微法的有極性電容器。第十五頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二③二極管導(dǎo)通角小，沖擊電流大，容易使管子損壞⑷電容濾波電路的特點(diǎn)①輸出電壓Uo高②帶負(fù)載能力差，只適用于小電流場(chǎng)合uoD截止D導(dǎo)通ωtbaouo電容濾波1.4U20.45U2oIo無(wú)電容濾波無(wú)電容濾波有電容濾波電路半波橋式二極管上的最高反向電壓第十六頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二問題與討論S1S2~CRLu2Vo圖示電路中，已知U2=20V，試求下列情況時(shí)，直流電壓表的讀數(shù)。①S1閉合、S2斷開②S1斷開、S2閉合③S1閉合、S2閉合④某二極管開路，重述上述情況解：①Uo=0.9U2=18V②Uo≈1.4U2≈28V③Uo=1.2U2=24V④Uo=0.45U2=9V

Uo≈1.4U2≈28V

Uo=U2=20V第十七頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二作業(yè)：7-77-8第十八頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二2.電感濾波電路u2u1RLLu0

在橋式整流電路與負(fù)載間串入一電感L就構(gòu)成了電感濾波電路。（1）電感濾波電路結(jié)構(gòu)第十九頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二（2）電感濾波原理

對(duì)直流分量(f=0):XL=0,L相當(dāng)于短路,電壓大部分降在RL上。U0=0.9U2

當(dāng)忽略電感線圈的直流電阻時(shí)，輸出平均電壓約為：

對(duì)諧波分量:f

越高,XL越大,電壓大部分降在XL上。因此,在輸出端得到比較平滑的直流電壓。（3）電感濾波的特點(diǎn)

整流管導(dǎo)電角較大,峰值電流很小,輸出特性比較平坦,適用于低電壓大電流(RL較小)的場(chǎng)合。缺點(diǎn)是電感鐵芯笨重,體積大,易引起電磁干擾。第二十頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二3、復(fù)式濾波器為了進(jìn)一步改善濾波特性，可采取多級(jí)濾波的辦法,如在電容濾波后再接一級(jí)RC濾波電路，或在電感濾波后面再接一電容。從而構(gòu)成LC型或RC-

、LC-型濾波電路，其性能及應(yīng)用場(chǎng)合分別與電容濾波和電感濾波相似。L-C

型濾波電路結(jié)構(gòu)第二十一頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二LC-

型濾波電路結(jié)構(gòu)LC-

型濾波電路特點(diǎn)

濾波效果比LC濾波器更好，但整流二極管中的沖擊電流較大。電感線圈體積大而笨重、成本高。第二十二頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二RC-Π

型濾波電路結(jié)構(gòu)RC-Π

型濾波電路特點(diǎn)R愈大，C2愈大，濾波效果愈好。但R太大，將使直流壓降增加。

主要適用于負(fù)載電流較小而又要求輸出電壓脈動(dòng)很小的場(chǎng)合。第二十三頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二7.2穩(wěn)壓電路1、電路結(jié)構(gòu)7.2.1

并聯(lián)型穩(wěn)壓電路第二十四頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二2、工作原理（1）電網(wǎng)電壓波動(dòng)（2）負(fù)載波動(dòng)通過調(diào)節(jié)R上的壓降來(lái)達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓Uo的目的。

在穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓區(qū)，電流變化較大時(shí)，穩(wěn)壓管兩端的電壓變化較小。第二十五頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二3、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單，元件少。缺點(diǎn)：穩(wěn)壓效果不太好，輸出電壓不可調(diào)。4、穩(wěn)壓管選擇辦法5、限流電阻R的選擇原則（1）（2）第二十六頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二電壓發(fā)生±20%波動(dòng)，RL=2K，求R和Ui的正常值。解：由KVL得I1=24mA，I2=11mAUi=26V，R=800

已知：UZ=12v，Izmax=18mA，IZmin=5mA例UiRIZRLUZI1第二十七頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二7.2.2串聯(lián)型穩(wěn)壓電源1.穩(wěn)壓電源的主要指標(biāo)（1）電壓調(diào)整率SU（2）電流調(diào)整率SI（3）輸出電壓的溫度系數(shù)ST第二十八頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二2.串聯(lián)反饋型穩(wěn)壓電路1.電路一般結(jié)構(gòu)串聯(lián)式穩(wěn)壓電路由取樣、基準(zhǔn)電壓、放大和調(diào)整四個(gè)環(huán)節(jié)組成。AUBTUREFUFR1取樣R2UoRL調(diào)整基準(zhǔn)電壓比較放大∞－＋Ui－＋取樣環(huán)節(jié)：R1R2分壓提取與輸出Uo成正比的取樣電壓UF第二十九頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二基準(zhǔn)電壓環(huán)節(jié)：提供穩(wěn)壓的基準(zhǔn)電壓UREF放大環(huán)節(jié)：放大UF與UREF的差值（UREF－UF）放大輸出Uo的變化量。調(diào)整環(huán)節(jié)：由放大后的變化量調(diào)整晶體管的管壓降UCE，從而達(dá)到穩(wěn)定輸出Uo的目的。AUBTUREFUFR1取樣R2UoRL調(diào)整基準(zhǔn)電壓比較放大∞－＋Ui－＋UCE第三十頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二2.穩(wěn)壓原理穩(wěn)壓過程按電網(wǎng)波動(dòng)和負(fù)載電阻改變兩種情況分述如下：當(dāng)電網(wǎng)波動(dòng)Ui↑→Uo↑→UF↑→UBE↓→UCE↑→Uo↓；

當(dāng)負(fù)載電阻RL↓→Uo↓→UF↓→UBE↑→UCE↓→Uo↑。

電路為電壓串聯(lián)負(fù)反饋。調(diào)整管T連接成射極跟隨器。因而可得：AUBTUREFUFR1取樣R2UoRL調(diào)整基準(zhǔn)電壓比較放大∞－＋Ui－＋UCEUBE第三十一頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二或

在深度負(fù)反饋條件下，|1+AuFu|>>1時(shí)，可得當(dāng)反饋越深時(shí)，調(diào)整作用越強(qiáng)，輸出電壓Uo也越穩(wěn)定AUBTUREFUFR1取樣R2UoRL調(diào)整基準(zhǔn)電壓比較放大∞－＋Ui－＋UCEUBE第三十二頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二7.1.4簡(jiǎn)單分立元件組成的穩(wěn)壓電路TrT12N2222AD21N4736R1680ΩC1100μFC2100μFRL5kΩD1~220VD2D3D4

典型的串聯(lián)穩(wěn)壓電源，其中變壓器用于將220V市電降成需要的電壓后，進(jìn)行橋式整流和濾波，將交流電變成直流電并濾去紋波，經(jīng)過簡(jiǎn)單的串聯(lián)穩(wěn)壓電路，輸出端得到穩(wěn)定的直流電壓。第三十三頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二1.穩(wěn)壓過程UoUFUCE2Uo當(dāng)Ui增加或輸出電流減小（RL增大）使Uo升高時(shí)IB2IC2UBE1UCE17.1.5實(shí)際的串聯(lián)式穩(wěn)壓電源R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UiUFIB2IC2UBE1UCE2UCE1UBE2=（UF－UZ）第三十四頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二當(dāng)Ui減小或輸出電流增加（RL減小）使Uo降低時(shí)R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UiUFIB2IC2UBE1UCE2UCE1UCE2UoIC2UBE1UCE1UoUFIB2UBE2=（UF－UZ）第三十五頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二2.RW的調(diào)壓作用R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UiUFIB2IC2UBE1UCE2UCE1UCE2UoUBE1UCE1RW下調(diào)UFUBE2UZ不變UCE2UoUBE1UCE1RW上調(diào)UFUBE2UZ不變第三十六頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二3.輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UiUF第三十七頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二例電路如圖所示。已知UZ=6V，R1=

R2=RP，試估算穩(wěn)壓電路輸出電壓Uo的調(diào)節(jié)范圍。AUBTUREFUFR1R2UoRL∞－＋Ui－＋UZDZRRP解：由“虛短”，知道UF=UREF=UZ=6V，可估算出該穩(wěn)壓電路的輸出電壓能在9V~18V之間調(diào)節(jié)。作業(yè)：7-107-12

第三十八頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二7.3集成穩(wěn)壓電源7.3.1三端固定集成穩(wěn)壓器單片集成穩(wěn)壓電源:體積小,可靠性高,使用靈活,價(jià)格低廉。有輸入，輸出和公共端,稱三端集成穩(wěn)壓器。W7800系列和W7900系列其內(nèi)部就是串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路。電路內(nèi)部附有短路和過熱保護(hù)環(huán)節(jié)。第三十九頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二三端集成穩(wěn)壓器實(shí)物照片第四十頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二三端集成穩(wěn)壓器管腳排列78系列－輸出正電壓79系列－輸出負(fù)電壓7805＋5V7806＋6V7808＋8V7809＋9V7810＋10V7812＋12V7815＋15V7818＋18V7824＋24V……7905－5V7906－6V7908－8V7909－9V7910－10V7912－12V7915－15V7918－18V7924－24V……輸入輸出輸入輸出地地第四十一頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二如：W7805→+5V，

W7915→－15V5V~10V、12V、15V、18V、20V、24V等

共11個(gè)檔次型號(hào)后XX兩位數(shù)字代表輸出電壓值W79

XX系列(輸出負(fù)電壓)W78

XX系列(輸出正電壓)輸出額定電壓值:輸出額定電流值:有5個(gè)檔次W7800系列的W7800——1.5AW78M00——0.5AW78L00——0.1AW78T00——3AW78H00——5A第四十二頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二CW7800的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和基本應(yīng)用電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)+UI取樣電路調(diào)整電路保護(hù)電路基準(zhǔn)電壓比較放大啟動(dòng)電路+UO第四十三頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二基本應(yīng)用電路抵消輸入長(zhǎng)接線的電感效應(yīng)，防止自激改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)，消除高頻噪聲防止輸入端短路時(shí)C3反向放電損壞穩(wěn)壓器Uo=12VW7812123C2++UiC1C30.33F0.1F100FRL+第四十四頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二1.輸出固定電壓的電路輸入與輸出之間的電壓差不得低于3VW7805穩(wěn)壓器基本接線圖C2CW7805C1UIUO1320.33F1μF－+－+LM7805W7905穩(wěn)壓器基本接線圖C2CW7905C1UIUO2310.33F1μF+－+－LM7905電容C1——防止自激振蕩。0.1F~0.33F電容C2——減小高頻干擾，改善瞬態(tài)特性。1F第四十五頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二正負(fù)電壓同時(shí)輸出電路2.輸出正負(fù)電壓的電路W78XXC1UI132C1W79XX13C2C22+_

+UO－UORL1RL20.33F0.33F1F1F第四十六頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二C2W78XXC1UI+_+_UO132UXXUZRDZ輸出電壓：

UO=UXX+UZ3.提高輸出電壓的電路UXX:為W78XX固定輸出電壓提高輸出電壓的電路第四十七頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二

電壓跟隨器的電源借助于穩(wěn)壓器的輸入直流電壓UI。電壓跟隨器其輸入電阻很高,輸出電阻抗很低，可以克服穩(wěn)壓器輸出電流變化的影響。4.輸出電壓可調(diào)式電路用W7805組成的7~30V可調(diào)式穩(wěn)壓電源。W7805132R1C1C2UI76234UOR2F0070.33F33V10kΩ1μF第四十八頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二(UXX=5V)W7805132R1C1C2UI76234UOR2F0070.33F33V10kΩ1μFUXX第四十九頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二7.3.2三端可調(diào)集成穩(wěn)壓器1.型號(hào)正電壓輸出LM117、LM217和LM317系列負(fù)電壓輸出LM137、LM237和LM337系列

LM117123調(diào)節(jié)輸出輸入LM137123調(diào)節(jié)輸出輸入LM117的引腳排列圖LM137的引腳排列圖外形引腳CW117、CW217和CW317系列CW137、CW237和CW337系列第五十頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二工作溫度CW117(137)—

-55150CCW217(237)—

-25150CCW317(337)—

0

125C基準(zhǔn)電壓1.25V輸出電流L型

—輸出電流100mAM型—輸出電流500mACWL117(137)CWM117(137)第五十一頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二2.內(nèi)部結(jié)構(gòu)和基本應(yīng)用電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)調(diào)整電路基準(zhǔn)電路誤差放大啟動(dòng)電路偏置電路保護(hù)電路IREFUIUOADJ123外形引腳CW117123UIUOADJCW137123UIUOADJ50A第五十二頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二D1

防止輸入端短路時(shí)C4

反向放電損壞穩(wěn)壓器D2

防止輸出端短路時(shí)C2

通過調(diào)整端放電損壞穩(wěn)壓器基本應(yīng)用電路Uo

CW317123C2++UiC1C30.1F10F33FR1R2C4IOIQIIREF0.1FD1D2UREF=1.25V使UREF

很穩(wěn)定125IREF

50A2.2k第五十三頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二R1=

UREF/

IQ=125靜態(tài)電流IQ(約10mA)從輸出端流出，RL

開路時(shí)流過R1R2=

02.2k

時(shí)，UO=

1.2524VUo

CW317123C2++UiC1C30.1F10F33FR1R2C4IOIQIIREF0.1FD1D2UREF=1.25V使UREF

很穩(wěn)定125IREF

50A2.2k第五十四頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二030V連續(xù)可調(diào)電路Uo

CW317123++UiC10.33

F10FR1R2C31

FDC2R3+3

k120

680+32

V–10

VAUA=–1.25V當(dāng)

R2=0時(shí)，UO=0V第五十五頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二LM317三端可調(diào)穩(wěn)壓器，輸出電流1.5A。圖示典型應(yīng)用的電路，C2濾去R2兩端的紋波電壓，接入R1和R2使輸出電壓可調(diào)，電壓可調(diào)范圍為1.25~37V。3.應(yīng)用IN3OUT2ADJ1LM317C2C1R1電壓調(diào)節(jié)UiUo100μF240ΩR2100μFUREFI2I1第五十六頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二其中UREF=1.25V。如果R1=240Ω，R2=2.4kΩ，則輸出電壓可調(diào)范圍為1.25V~13.75VIN1OUT3ADJ2LM317C2C1R1電壓調(diào)節(jié)UiUo100μF240ΩR2100μFUREFI2I1若取R1=240Ω,R2=6.8kΩ,則Uo為1.25V~37V。所以輸出電壓：第五十七頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二7.3.3低壓差三端集成穩(wěn)壓器

前述三端輸入輸出的壓差必須大于3V的才能正常的工作，這樣的壓差在電池供電的裝置中是不能使用的。另外，自身功耗大（4.5W），需加散熱器。

低壓差三端穩(wěn)壓器MIC29150，具有3.3V、5V和12V三種電壓，輸出電流1.5A，與7805封裝相同，可以互換使用。主要特點(diǎn)：壓差低，典型值為350mV，最大值為600mV；功耗?。?.9W），不用散熱片。

第五十八頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二7.3.4基準(zhǔn)電壓源

基準(zhǔn)電壓源一般可以用穩(wěn)壓管組成的穩(wěn)壓源來(lái)承擔(dān)，但目前有很多基準(zhǔn)電壓集成電路，被廣泛用作高性能穩(wěn)壓電源的基準(zhǔn)電源。TL431主要應(yīng)用于穩(wěn)壓電源、儀器儀表、可調(diào)電源和開關(guān)電源中，是穩(wěn)壓二極管的良好替代品?；鶞?zhǔn)集成電路TL431及其應(yīng)用電路陽(yáng)極陰極參考UiUoR1R2Rp123TL431T1D+24V2.5~24VT2C3856D261I1I2（a）（b）REFCATHODANODE10kΩ231第五十九頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二7.4串聯(lián)開關(guān)式穩(wěn)壓電源7.4.1概念1.線性穩(wěn)壓電源缺點(diǎn)：調(diào)整管管耗大電源效率低(40%60%)裝散熱器體積大改進(jìn)思路：使調(diào)整管截止(電流小)IC≈0飽和(管壓降小)UCES≈0

調(diào)整管工作在放大區(qū)（線性區(qū)）優(yōu)點(diǎn)：輸出電壓穩(wěn)定度高電壓紋波小線路簡(jiǎn)單，工作可靠第六十頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二2.開關(guān)穩(wěn)壓電源

調(diào)整管處于開關(guān)狀態(tài)（飽和:UCES≈0，截止：IC≈0。）開關(guān)穩(wěn)壓電源的優(yōu)點(diǎn)：效率高(80%90%)體積小、重量輕穩(wěn)壓范圍寬開關(guān)穩(wěn)壓電源的缺點(diǎn)：電路復(fù)雜對(duì)電網(wǎng)要求不高對(duì)電子設(shè)備干擾較大輸出電壓含較大紋波第六十一頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二7.4.2開關(guān)電源的組成調(diào)整管取樣電路脈寬調(diào)制電路開關(guān)調(diào)整管控制濾波頻率固定的三角波誤差放大續(xù)流iLUIuBT比較放大器比較器uE

A

CIoR1uFLUOuAUREFuFCR2RLD基準(zhǔn)電壓三角波發(fā)生器uT第六十二頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二iLUIuBT比較放大器比較器uE

A

CIoR1uFLUOuAUREFuFCR2RLD開關(guān)型穩(wěn)壓電路原理脈寬調(diào)制電路基準(zhǔn)電壓三角波發(fā)生器uT1.

取樣環(huán)節(jié)：

R1、R2分壓提取取樣電壓uF（反饋電壓）2.

基準(zhǔn)電壓環(huán)節(jié)：提供穩(wěn)壓的基準(zhǔn)電壓UREF3.

放大環(huán)節(jié)：比較放大器A，放大差值（UREF－uF）4.

調(diào)整環(huán)節(jié)：調(diào)整管T由開關(guān)信號(hào)控制通斷，穩(wěn)定輸出電壓UO。第六十三頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二iLUIuBT比較放大器比較器uE

A

CIoR1uFLUOuAUREFuFCR2RLD基準(zhǔn)電壓三角波發(fā)生器uT脈寬調(diào)制電路5.

LC濾波器及續(xù)流二極管D：濾波和續(xù)流得到平穩(wěn)的直流電壓。6.

脈寬調(diào)制比較器C

：反相端接uT（三角波發(fā)生器的輸出），同相端接uA（比較放大器輸出），輸出開關(guān)信號(hào)uB驅(qū)動(dòng)調(diào)整管。三角波發(fā)生器與比較器組成的電路稱為脈寬調(diào)制電路(PWM)第六十四頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二7.3.3開關(guān)電源的工作原理1.分析當(dāng)uB為高電平→T飽和、D截止，uE=UI,經(jīng)LC濾波到負(fù)載RL同時(shí)iL↑→L和C儲(chǔ)存能量當(dāng)uB為低電平→T截止、D導(dǎo)通，uE＝－UD≈0，iLUIuBT比較放大器比較器uE

A

CIoR1uFLUOuAUREFuFCR2RLD基準(zhǔn)電壓三角波發(fā)生器uTeLD續(xù)流→LC泄放能量給RL供電，輸出較平穩(wěn)的直流電壓ioio第六十五頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二

雖然T處于開關(guān)狀態(tài)，但由于D的續(xù)流和L、C的濾波作用，輸出電壓UO是比較平穩(wěn)的。2.輸出平均電壓及占空比調(diào)整管通斷時(shí)uE的波形為矩形波touE(uD)tontoff-uDUIT輸出平均電壓（忽略濾波電感L的直流壓降）：占空比：可見，對(duì)于一定的UI值，通過調(diào)節(jié)占空比即可調(diào)節(jié)輸出電壓UO。第六十六頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二uE(uD)、iL

、uO的波形touOUO-uDtouE(uD)IOtoiLtontoffImaxIminUI第六十七頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二7.4.4開關(guān)電源的穩(wěn)壓原理iLUIuBT比較放大器比較器uE

A

CIoR1uFLUOuAUREFuFCR2RLD基準(zhǔn)電壓三角波發(fā)生器uTUIUOuFuA占空比UOD=50%當(dāng)

uF=UREF，uA=0，UO

為預(yù)定標(biāo)稱值第六十八頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二1.UO

＝標(biāo)準(zhǔn)值（USET），q＝50%時(shí)的情況運(yùn)放A：uF

＝UREF、其輸出UA=0運(yùn)放C：為過零電壓比較器，其輸出UB

對(duì)稱，ton=toffUA=0-UDuTUIuB(a)uT

,uBtuEottontoff第六十九頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二2.UO

＞標(biāo)準(zhǔn)值（USET），q＜50%時(shí)的情況運(yùn)放A：uF

＞UREF、其輸出UA

＜0運(yùn)放C：為負(fù)電壓比較器，當(dāng)uT

＜UA時(shí)UB

＞0，UA-UDUI(b)otuT,uBuTuBotuE

tontoffton↓＜

toff，調(diào)整管時(shí)間ton↓→占空比q

↓→輸出電壓UO↓第七十頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二3.UO

＜標(biāo)準(zhǔn)值（USET），q＞50%時(shí)的情況運(yùn)放A：uF

＜UREF、其輸出UA

＞0運(yùn)放C：為正電壓比較器，當(dāng)uT

＜UA時(shí)UB

＞0，ton↑＞

toff，調(diào)整管時(shí)間ton↑→占空比q

↑→輸出電壓UO↑UA-UD(c)otuT,uBuTuBotuE

tontoffUI

總之，當(dāng)UI或RL變化使UO變化時(shí)，可自動(dòng)調(diào)整脈沖波形的占空比使輸出電壓維持恒定。第七十一頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二

最低開關(guān)頻率fT一般在10~100kHz之間。fT越高，所需的L、C越小。這樣，系統(tǒng)的尺寸和重量將會(huì)減小，成本將隨之降低。另一方面，開關(guān)頻率的增加將使開關(guān)調(diào)整管單位時(shí)間轉(zhuǎn)換的次數(shù)增加，使開關(guān)調(diào)整管的管耗增加，而效率將降低。注意：第七十二頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二截止7.4.5并聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電路簡(jiǎn)介+UI+UoRLT1R1R2LC+UREFuFuB控制電路D2+UI+UoRLT1LC+uBD2+UI+UoRLT1LC+uBD2iL高電平iO低電平uBtofftonT

截止iL飽和導(dǎo)通第七十三頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二單片脈寬調(diào)制式(外接開關(guān)功率管)7.4.6集成開關(guān)穩(wěn)壓器類型單片集成開關(guān)穩(wěn)壓器CW1524CW4960/49621.CW1524/2524/3524(區(qū)別在于溫度范圍)組成：基準(zhǔn)電壓源、誤差放大器、脈寬調(diào)制器、振蕩器、觸發(fā)器、2只輸出功率管、過熱保護(hù)最大輸入電壓：40V最高工作頻率：100kHz每路輸出電流：100mA內(nèi)部基準(zhǔn)電壓：5V(承受

50mA電流)第七十四頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于2023年，星期二取樣電壓基準(zhǔn)電壓輸出方波定時(shí)電容定時(shí)電阻關(guān)閉,控制脈寬接擴(kuò)流晶體管C、E極輸入電壓振蕩/同步12345678161514131211109–IN+INUINUREF(+5V)EBCBCAEARTCTGND–限流+限流斷路補(bǔ)償CW1524系列引腳排列第七十五頁(yè)，共八十一頁(yè)，編輯于20