汽車穩(wěn)壓調(diào)壓電路課件講解

第十章汽車穩(wěn)壓調(diào)壓電路新能源汽車電工電子與電力電子基礎(chǔ)2能說出穩(wěn)壓電路的元器件組成和元器件起的作用。能說出電子元器件穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓過程。能說出汽車發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)器的穩(wěn)壓過程。能用電子元器件制作一個穩(wěn)壓電路。能用集成穩(wěn)壓電路制作一個穩(wěn)壓電路。能對汽車的控制單元５Ｖ穩(wěn)壓能力進行檢查。能對汽車發(fā)電機穩(wěn)壓能力進行檢查。知識目標(biāo)技能目標(biāo)生產(chǎn)與科研中常需用到直流電，例如電解、電鍍、蓄電池充電、直流電機供電、同步電機等。電子設(shè)備和自控裝置中，一般都需要穩(wěn)定的直流電源。為獲得直流電，除了用直流發(fā)電機外，目前廣泛采用半導(dǎo)體直流穩(wěn)壓電源。34第一節(jié)概述半導(dǎo)體直流穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路等環(huán)節(jié)組成。調(diào)壓電路的作用是在一定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)輸出電壓的大小，整流環(huán)節(jié)的整流元器件可用二極管或晶閘管，穩(wěn)壓電路的作用是使直流輸出電壓穩(wěn)定。5第二節(jié)硅穩(wěn)壓二極管及簡單穩(wěn)壓電路一、硅穩(wěn)壓二極管硅穩(wěn)壓二極管是一種雜質(zhì)濃度較高、PN結(jié)較薄的硅二極管。它的伏安特性,和普通二極管的相似,只是穩(wěn)壓二極管的反向特性比較陡。

6第二節(jié)硅穩(wěn)壓二極管及簡單穩(wěn)壓電路一、硅穩(wěn)壓二極管普通二極管反向截止時,外加反向電壓必須小于它的反向擊穿電壓;反向漏電流很小,通常是微安級。而穩(wěn)壓二極管卻是運用于反向擊穿區(qū)，即反向電壓大于反向擊穿電壓;反向電流較大，通常為毫安級。

當(dāng)穩(wěn)壓二極管的反向電壓小于擊穿電壓UA(又稱穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓），硅穩(wěn)壓二極管的特性曲線極小,當(dāng)反向電壓增至UA后，反向電流急劇增加。此后，只要反向電壓略有增加，反向電流就有很大增加，此時穩(wěn)壓二極管處于反向擊穿狀態(tài)，對應(yīng)于曲線的AB段，稱為可逆擊穿區(qū)。只要反向電流不超過允許的最大值（穩(wěn)壓二極管的“擊穿”），是不會損壞二極管的。7穩(wěn)壓二極管工作區(qū)在AB之間,對應(yīng)IA~IB這一段電流值，一般約在幾毫安到幾十毫安之間,而對應(yīng)的電壓變化卻很小，所以能起穩(wěn)壓作用。其中點對應(yīng)的電壓值作為穩(wěn)定電壓。8(2)主要參數(shù)硅穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù)如下:

1)穩(wěn)定電壓Uz。也稱反向擊穿電壓。因制造工藝不易控制，同型號穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓也有少許差別,如2CW1的Uz=7~8.5V。2)）穩(wěn)定電流IZ。工作電壓等于穩(wěn)定電壓時的工作電流，即穩(wěn)壓二極管正常工作時的額定電流。3)最大穩(wěn)定電流Izw。

允許通過的最大反向電流。910二、簡單穩(wěn)壓電路第二節(jié)硅穩(wěn)壓二極管及簡單穩(wěn)壓電路用一只穩(wěn)壓二極管組成的最簡單的穩(wěn)壓電路，因VZ與負載并聯(lián),故又稱并聯(lián)型穩(wěn)壓電路。因電路簡單且能獲得一定的穩(wěn)壓效果，故應(yīng)用較廣。11二、簡單穩(wěn)壓電路第二節(jié)硅穩(wěn)壓二極管及簡單穩(wěn)壓電路

12當(dāng)由于某種原因引起電壓Ui升高時，負載端電壓UO=Uz也升高。

只要Uz稍有升高，就引起穩(wěn)壓二極管電流IZ顯著增大，使總電流I增大，電阻壓降RI隨之增大，結(jié)果又使輸出電壓UO下降到接近變化前的數(shù)值,從而維持輸出電壓基本不變。

穩(wěn)壓管并聯(lián)穩(wěn)壓電路，電路很簡單，但穩(wěn)壓二極管在穩(wěn)壓范圍內(nèi)允許電流的變化有一定的范圍，輸出電阻較大，穩(wěn)壓精度也不夠高，且輸出電壓不能調(diào)節(jié)，效率也較低，故通常用在電壓不需調(diào)節(jié)，輸出電流，穩(wěn)壓要求不高的場合。14第三節(jié)串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電源一、固定式串聯(lián)型穩(wěn)壓電路用一個可變電阻R與負載電阻R串聯(lián)的電路說明串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的基本原理。

當(dāng)輸入電壓Ui增大時,增大R的阻值,使輸入電壓的增量△U全部降落在R上,從而保持輸出電壓UO不變。15第三節(jié)串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電源一、固定式串聯(lián)型穩(wěn)壓電路同理,當(dāng)RL減小時,輸出電流增大，則要求相應(yīng)地減小R的阻值,使RL上的電壓維持不變，從而維持輸出電壓UO不變。16第三節(jié)串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電源一、固定式串聯(lián)型穩(wěn)壓電路實際的穩(wěn)壓電路中是用晶體管代替R起調(diào)整作用的，稱為調(diào)整管，因調(diào)整管與負載串聯(lián),故稱串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。1晶體管的結(jié)構(gòu)與特性曲線2晶體管的主要參數(shù)目錄CONTENTS

晶體管晶體管的結(jié)構(gòu)與特性曲線晶體管的主要參數(shù)1晶體管的結(jié)構(gòu)晶體管由摻雜半導(dǎo)體三層半導(dǎo)體按一定的方式構(gòu)成兩個PN結(jié)，并分別從各自摻雜半導(dǎo)體上引出三個電極，最后將它們用金屬或塑料封裝而成。晶體管的外形圖19雙極型三極管是晶體管的一種類型，由于它有空穴和電子兩種載流子參與導(dǎo)電，故稱為雙極型。

按材料分，有硅管和鍺管；按功率大小分，有大、中、小功率管；按工作頻率分，有高頻管和低頻管等；

按結(jié)構(gòu)分，有NPN型和PNP型。

分類：晶體管的外形及封裝。20晶體三極管是三層半導(dǎo)體引出三個電極而成的器件。由于各層半導(dǎo)體排列次序的不同，有NPN型和PNP型兩種結(jié)構(gòu)形式。圖3-2

圖3-321二、電流放大作用第二節(jié)晶體管晶體管在共發(fā)射極連接時,當(dāng)滿足發(fā)射結(jié)加正向電壓（稱正向偏置），集電結(jié)加反向電壓（稱反向偏置）時才能工作。22第二節(jié)晶體管

23第二節(jié)晶體管24第二節(jié)晶體管25三、電流放大原理第二節(jié)晶體管由于P區(qū)薄且摻雜濃度低，只能結(jié)合一部分電子，剩余的電子會擴散到集電極,使得IC>>IB。26基極電流與發(fā)射極電壓的關(guān)系CE電壓為0時，PN結(jié)均正向偏置相當(dāng)于兩個普通二極管CE電壓增加至大于1，集電極反向偏置，IB電流分流一部分到IC晶體管的特性曲線是用來表示該晶體管各極電壓和電流之間相互關(guān)系的，它反映了晶體管的性能，是分析放大電路的重要依據(jù)。271.輸入特性曲線

圖是某3DG6硅晶體管的輸入特性曲線?？煞謨煞N情況。(1)時，C、E間短接，和的關(guān)系，就是發(fā)射結(jié)和集電結(jié)兩個正向二極管并聯(lián)的伏安特性。

(2)增大時，輸入特性曲線右移，這說明對輸入特性有影響，特性曲線右移表明，在同樣下，將減小。圖中示出了時的輸入特性曲線。

但從大于一定值（一般當(dāng)）后，曲線基本重合，因此只需測試一條的輸入特性曲線。28集電極電流與管壓降的關(guān)系IB=0，UCE變大，IC約等于0.IB一定時，Uce小于1V時，Ic隨Uce變化大，當(dāng)大于1V，變化不大，只與IB有關(guān)。293031（4）擊穿區(qū)：當(dāng)大于某一值后，開始劇增，這個現(xiàn)象稱為一次擊穿。晶體管一次擊穿后，集電極電流突增，只要電路中有合適的限流電阻，擊穿電流不過大，時間又很短，晶體管是不致于燒毀的。當(dāng)集電極電壓降低后，三極管子仍能恢復(fù)正常工作，所以一次擊穿過程是可逆的。321.三極管的主要參數(shù)

晶體管的參數(shù)可分為性能參數(shù)和極限參數(shù)兩大類。值得注意的是，由于制造工藝的離散性，即使同一型號規(guī)格的管子，參數(shù)也不完全相同。（1）晶體管的主要性能參數(shù)有：1)電流放大系數(shù)①直流放大倍數(shù)

②交流電流放大倍數(shù)332）極間反向電流①集電極-基極反向飽和電流

其值很小，受溫度的影響大。小功率硅管的小于1μA，鍺管的約10μA左右。②集電極-發(fā)射極反向飽和電流是的倍，所以受溫度影響更為嚴(yán)重。小功率硅管的在幾uA以下，鍺管的約為幾十至幾百uA

。通常把作為判斷管子質(zhì)量的重要依據(jù)，其值越小，受溫度影響越小，管子工作越穩(wěn)定，故硅管比鍺管穩(wěn)定，在實際中用得較多。34（2）晶體管的極限參數(shù)

1)集電極最大允許電流

在使用三極管時，超過時并不一定會使三極管損壞，但放大系數(shù)將逐漸降低。2)集電極最大允許功耗

其大小主要決定于允許的集電結(jié)結(jié)溫。鍺管最高允許結(jié)溫為，硅管可達，超過這個值，管子的性能變壞，甚至燒毀管子。

353）

反向擊穿電壓

①集電極-基極反向擊穿電壓

發(fā)射極開路時，集電極-基極之間允許施加的最高反向電壓，其值通常為幾十伏，有的管子高達幾百伏以上。

②發(fā)射極-基極反向擊穿電壓

集電極開路時，發(fā)射極-基極之間允許施加的最高反向電壓，一般為幾十伏，有的甚至小于1伏。③集電極-發(fā)射極反向擊穿電壓

基極開路時，集電極-發(fā)射極之間允許施加的最高反向電壓，其值比要小一些。由晶體管的三個極限參數(shù)、和，可以畫出管子的安全工作區(qū)，如圖3-8所示。使用中，不允許將工作點設(shè)在安全工作區(qū)外。362.溫度對參數(shù)的影響（1）溫度對影響：溫度升高，將減小。溫度每升高１℃，減小2～2.5mV。（2）溫度對的影響：反向電流及隨溫度升高而增大。集電結(jié)的反向飽和電流和二極管的反向飽和電流一樣，對溫度很敏感，溫度每升高10℃，約增加一倍。穿透電流隨溫度變化的規(guī)律與大致相同。（3）溫度對的影響：

電流放大倍數(shù)隨溫度升高而增大，溫度每升高１℃，值增大0.5～1％。在輸出特性曲線圖上，表現(xiàn)為各條曲線間的距離隨溫度升高而增大。

綜上所述，溫度升高后，隨著下降，將有所上升，且值也隨溫度增大而增大，二者均使集電極電流增大，這是使用三極管必須注意的問題。

373.晶體管的選擇原則（1）必須保證晶體管工作在安全區(qū)

應(yīng)使管子工作于如下情況：、、。（2）在放大高頻信號時，為了保持管子良好的放大性能，應(yīng)選用高頻管或超高頻管；若用于開關(guān)電路，為了使管子有足夠高的開關(guān)速度，則應(yīng)選用開關(guān)管。（3）當(dāng)要求反向電流小、允許結(jié)溫高、且能工作在溫度變化大的壞境中時，應(yīng)選硅管；而要求導(dǎo)通電壓低時，可選鍺管。

（4）對于同型號的管子，優(yōu)先選用反向電流小的，而值不宜太大，一般幾十至一百左右為宜。

38第三節(jié)串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電源一、固定式串聯(lián)型穩(wěn)壓電路實際的穩(wěn)壓電路中是用晶體管代替R起調(diào)整作用的，稱為調(diào)整管，因調(diào)整管與負載串聯(lián),故稱串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。39第三節(jié)串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電源Uo增大，Uz穩(wěn)壓不變，UBE減小，IB減小，Ic減小，UCE增大40與并聯(lián)型穩(wěn)壓電路相比，固定式串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的輸出電流大，帶負載能力較強，穩(wěn)定度有了提高。但其輸出電壓仍取決于穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓，即Uo=Uz-UBE，Uo不可調(diào)，需要改變Uo時，就得更換管子。41二、可調(diào)式串聯(lián)型穩(wěn)壓電源第三節(jié)串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電源圖10-5串聯(lián)反饋型穩(wěn)壓電源方框圖1．電路的組成2.穩(wěn)壓原理

Uo增加，UB2增加，UZ不變，UBE增加，IB2增加，IC2增加，UB減小，IB、IC減小，相當(dāng)于電阻升高，UCE的電壓增加，Uo下降44第四節(jié)集成穩(wěn)壓電源10.3.3線性集成穩(wěn)壓電路

輸出電壓：5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V輸出電流：1.5A（7800）、0.5A（78M00）、0.1A（78L00）7900系列輸出電壓：-5V、-6V、-9V、-12V、-15V、-18V、-24V1.

固定輸出的三端穩(wěn)壓器—7800系列

（1）種類、外形和符號圖10-910.3.3線性集成穩(wěn)壓電路

三端穩(wěn)壓器的通用產(chǎn)品有78系列（正電源）