電子技術(shù)與應(yīng)用項(xiàng)目化教程 課件 項(xiàng)目10 第1講 穩(wěn)壓電路

項(xiàng)目10——直流穩(wěn)壓電路直流穩(wěn)壓電源◆內(nèi)容：穩(wěn)壓電路基本概念、結(jié)構(gòu)、原理及應(yīng)用◆目的：了解穩(wěn)壓電路組成和工作原理學(xué)習(xí)內(nèi)容及要求：◆重點(diǎn)：穩(wěn)壓電路組成和工作原理◆難點(diǎn)：穩(wěn)壓電路工作原理和應(yīng)用工作任務(wù)：

設(shè)計(jì)一個(gè)直流穩(wěn)壓電源，當(dāng)輸入電壓在220V±10%時(shí)，輸出電壓從3-12V可調(diào)。

設(shè)計(jì)要求：

1.電源變壓器只做理論設(shè)計(jì)；

2.從穩(wěn)定性、可靠性、實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性合理選擇電路元件；

3.通過(guò)網(wǎng)絡(luò)查閱和圖書(shū)館資料，完成電路設(shè)計(jì)，繪制電路圖。培養(yǎng)獨(dú)立思考、團(tuán)隊(duì)合作的分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力；

4.學(xué)會(huì)撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)的總結(jié)報(bào)告，培養(yǎng)嚴(yán)肅認(rèn)真的學(xué)習(xí)作風(fēng)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。直流穩(wěn)壓電源的組成電源變壓器整流器穩(wěn)壓器濾波器穩(wěn)壓電路的主要性能指標(biāo)一般分為特性指標(biāo)和質(zhì)量指標(biāo)兩種。特性指標(biāo)一般有允許的輸入電壓、輸出電壓、輸出電流和輸出電壓調(diào)節(jié)范圍等；質(zhì)量指標(biāo)是用來(lái)衡量輸出直流電壓的穩(wěn)定程度，一般包括穩(wěn)壓系數(shù)、輸出電阻、溫度系數(shù)以及紋波電壓等參數(shù)。下面介紹幾個(gè)主要質(zhì)量指標(biāo)。

1）穩(wěn)壓系數(shù)S

穩(wěn)壓系數(shù)S是指當(dāng)環(huán)境溫度和負(fù)載不變時(shí)，穩(wěn)壓電路輸出電壓的相對(duì)變化量與穩(wěn)壓電路輸入電壓的相對(duì)變化量之比，即1.穩(wěn)壓系數(shù)（RL為常數(shù)，T為常數(shù)）

穩(wěn)壓系數(shù)反映了穩(wěn)壓電路克服由于輸入電壓變化而引起輸出電壓變化的能力。此值越小越好，S值越小，說(shuō)明電路穩(wěn)壓性能越好。

2）輸出電阻RO輸出電阻是指當(dāng)穩(wěn)壓電路的輸入電壓與環(huán)境溫度不變時(shí)，穩(wěn)壓電路輸出電壓的變化量與穩(wěn)壓電路輸出電流的變化量之比，即

輸出電阻反映了穩(wěn)壓電路克服由于負(fù)載變化而引起輸出電壓變化的能力。此值越小越好，RO值越小，這種能力越強(qiáng)。

（Ui為常數(shù)，T為常數(shù)）

（Ui為常數(shù)，RL為常數(shù)）

3）輸出電壓的溫度系數(shù)STST是指當(dāng)在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)，當(dāng)穩(wěn)壓電路的輸入電壓、負(fù)載不變時(shí)，單位溫度變化所引起的輸出電壓的變化量，即ST反映了穩(wěn)壓電路克服由于溫度變化而引起輸出電壓變化的能力。ST值越小，這種能力越強(qiáng)。4）輸出紋波電壓

輸出紋波電壓是指穩(wěn)壓電路輸出端交流分量的有效值。一般為毫伏數(shù)量級(jí)，它表示輸出電壓的微小波動(dòng)。

1）電路組成

穩(wěn)壓管穩(wěn)壓的并聯(lián)型穩(wěn)壓電路如圖所示，經(jīng)整流濾波后得到的直流電壓作為穩(wěn)壓電路的輸入電壓，限流電阻R和穩(wěn)壓管VD組成穩(wěn)壓電路，輸出電壓Uo＝UZ。

在這種電路中，不論是電網(wǎng)電壓波動(dòng)還是負(fù)載電阻的變化，穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路都能起到穩(wěn)壓作用?；竞愣ǎ?/p>

Uo＝UZ。

2.硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路2）硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路的原理硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路的電路圖如所示。

它是利用穩(wěn)壓二極管的反向擊穿特性穩(wěn)壓的，由于反向特性陡直，較大的電流變化，只會(huì)引起較小的電壓變化。硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路(1)當(dāng)輸入電壓變化時(shí)如何穩(wěn)壓根據(jù)電路圖可知

輸入電壓VI的增加，必然引起VO的增加，即VZ增加，從而使IZ增加，IR增加，使VR增加，從而使輸出電壓VO減小。這一穩(wěn)壓過(guò)程可概括如下：

這里VO減小應(yīng)理解為由于輸入電壓VI的增加，在穩(wěn)壓二極管的調(diào)節(jié)下，使VO的增加沒(méi)有那么大而已。VO還是要增加一點(diǎn)的，這是一個(gè)有差調(diào)節(jié)系統(tǒng)。VI↑→VO↑→VZ↑→IZ↑→IR↑→VR↑→VO↓硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路(2)當(dāng)負(fù)載電流變化時(shí)如何穩(wěn)壓

負(fù)載電流IL的增加，必然引起IR的增加，即VR增加，從而使VZ=VO減小，IZ減小。IZ的減小必然使IR減小，VR減小，從而使輸出電壓VO增加。這一穩(wěn)壓過(guò)程可概括如下：

IL↑→IR↑→VR↑→VZ↓（VO↓）→IZ↓→IR↓→VR↓→VO↑3）穩(wěn)壓電路參數(shù)確定

（1）穩(wěn)壓電路的輸出電阻RO

（2）穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓系數(shù)S.根據(jù)穩(wěn)壓系數(shù)的定義，當(dāng)環(huán)境溫度及負(fù)載不變時(shí)，S=(ΔUO/UO)/(ΔUi/Ui）RO=R//rZ≈rZ

穩(wěn)壓二極管的動(dòng)態(tài)電阻越小，穩(wěn)壓電阻R越大，穩(wěn)壓性能越好。穩(wěn)壓電阻

R

的作用將穩(wěn)壓二極管電流的變化轉(zhuǎn)換為電壓的變化，從而起到調(diào)節(jié)作用，同時(shí)R也是限流電阻。

顯然R的數(shù)值越大，較小IZ的變化就可引起足夠大的VR變化，就可達(dá)到足夠的穩(wěn)壓效果。

但R的數(shù)值越大，就需要較大的輸入電壓Ui值，損耗就要加大。

穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓性能與穩(wěn)壓二極管擊穿特性的動(dòng)態(tài)電阻有關(guān)，與穩(wěn)壓電阻R的阻值大小有關(guān)。（3）穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓電阻R

穩(wěn)壓電阻的計(jì)算如下

當(dāng)輸入電壓最小，負(fù)載電流最大時(shí)，流過(guò)穩(wěn)壓二極管的電流最小。此時(shí)IZ不應(yīng)小于IZmin，由此可計(jì)算出穩(wěn)壓電阻的最大值，實(shí)際選用的穩(wěn)壓電阻應(yīng)小于最大值。即

當(dāng)輸入電壓最大，負(fù)載電流最小時(shí)，流過(guò)穩(wěn)壓二極管的電流最大。此時(shí)IZ不應(yīng)超過(guò)IZmax，由此可計(jì)算出穩(wěn)壓電阻的最小值。即(1)(2)

穩(wěn)壓二極管在使用時(shí)一定要串入限流電阻，不能使它的功耗超過(guò)規(guī)定值，否則會(huì)造成損壞?。?）其他參數(shù)的計(jì)算穩(wěn)壓二極管的最大反向電流IZmax應(yīng)大于負(fù)載電流最大值IOmax，所以，穩(wěn)壓二極管一般按以下公式選擇

UZ=UO

IZmax=(1.5-3)IOmax由于限流電阻R上有壓降，因此，穩(wěn)壓電路的輸入電壓應(yīng)大于負(fù)載電壓UO