稳压电路原理及设计.pptx

7 7 集成稳压电路集成稳压电路7.17.1 集成稳压电源的组成及工作原理集成稳压电源的组成及工作原理组成组成由由变压、整流、滤波变压、整流、滤波和和稳压稳压四部分组成。四部分组成。变压电路变压电路是将输入电压进行降压是将输入电压进行降压整流电路整流电路是将工频交流电转为具有直流电成分的脉动直流电。是将工频交流电转为具有直流电成分的脉动直流电。滤波电路滤波电路是将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流成分，是将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流成分，增加直流成分。增加直流成分。稳压电路稳压电路对整流后的直流电压采用负反馈技术进一步稳定对整流后的直流电压采用负反馈技术进一步稳定直流电压。直流电压。220V整流电路整流电路整流电路整流电路是将工频交流电转变为具有直流电成分的脉动是将工频交流电转变为具有直流电成分的脉动直流电。由于二极管具有单向导电性，故利用二极管可直流电。由于二极管具有单向导电性，故利用二极管可进行整流。进行整流。(c)(c)桥式整流桥式整流 (a)(a)半波整流半波整流(b)(b)全波整流全波整流常用整流电路常用整流电路半波整流半波整流电路图电路图波形图波形图缺点：缺点：输出电压波动太大输出电压波动太大优点：优点：电路简单电路简单二极管二极管D导通导通二极管二极管D截止截止全波整流全波整流电路图电路图波形图波形图优点：优点：输出电压波动减小输出电压波动减小缺点：缺点：变压器绕线太多变压器绕线太多二极管二极管D1导通导通二极管二极管D2导通导通桥式整流桥式整流电路图电路图波形图波形图工工作作原原理理当当vi为正半周时，二极管为正半周时，二极管D1、D3导通，在负导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。载电阻上得到正弦波的正半周。当当vi为负半周时，二极管为负半周时，二极管D2、D4导通，在负导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。载电阻上得到正弦波的正半周。参数计算参数计算输出电压中的直流分量输出电压中的直流分量根据桥式整流的波形图可知，输出电压是单相脉动电压。将根据桥式整流的波形图可知，输出电压是单相脉动电压。将输出电压用付立叶级数展开：输出电压用付立叶级数展开：流过负载的直流电流流过负载的直流电流由此可得直流分量：由此可得直流分量：参数计算参数计算流过二极管的平均电流流过二极管的平均电流二极管所承受的最大反向电压二极管所承受的最大反向电压滤波电路滤波电路滤波电路滤波电路是将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流是将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流成分，增加直流成分。成分，增加直流成分。利用电抗性元件对交、直流阻利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同，可抗的不同，可实现滤波。实现滤波。常用滤波电路常用滤波电路电容滤波电容滤波LC滤波滤波阻容阻容 型滤波型滤波电容器电容器C C对直流开路，对对直流开路，对交流阻抗小，所以交流阻抗小，所以C C应该应该并联在负载两端并联在负载两端。电感器电感器L对直流阻抗小，对交流对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此阻抗大，因此L 应与负载串联。应与负载串联。电容滤波电容滤波工作原理工作原理若电路处于正半周，二极管若电路处于正半周，二极管D D1 1、D D3 3导通，变压器次端电压导通，变压器次端电压v v2 2给电容器给电容器C C充电。此时充电。此时C C相当于并联在相当于并联在v v2 2上，所以输出波形同上，所以输出波形同v v2 2 ，是正弦形。，是正弦形。当当v v2 2到达最高点时，到达最高点时，v v2 2开始下降。此时二极管开始下降。此时二极管D1D1两端反两端反偏，二极管截止，电容偏，二极管截止，电容C C向负载向负载L L放电。当放电的时间放电。当放电的时间常数较大时，电容两端的电压下降较慢。常数较大时，电容两端的电压下降较慢。当电路处于负半周时，二极管当电路处于负半周时，二极管D D2 2的的P P端电压开始上升，当端电压开始上升，当上升到大于电容两端的电压时，上升到大于电容两端的电压时，D D2 2开始导通，变压器次端开始导通，变压器次端电压电压v v2 2再次给电容器再次给电容器C C充电，负载两端的电压重新增大。充电，负载两端的电压重新增大。当电容两端的电压增大到大于变压器付边的电压时，二当电容两端的电压增大到大于变压器付边的电压时，二极管极管D2截止，电容又开始通过负载电阻放电，重复前述截止，电容又开始通过负载电阻放电，重复前述的过程。的过程。电容滤波电容滤波当放电时间常数当放电时间常数RLC增加时，增加时，二极管关断时间加长，导通二极管关断时间加长，导通角减小，见曲线角减小，见曲线3；反之，；反之，RLC减少时，导通角增加，减少时，导通角增加，见曲线见曲线2。显然，当。显然，当L很小，很小，即即IL很大时，电容滤波的效很大时，电容滤波的效果不好；反之，当果不好；反之，当L很大，很大，即即IL很小时，电容滤波的效很小时，电容滤波的效果好，所以果好，所以电容滤波适合输电容滤波适合输出电流较小的场合出电流较小的场合。电容滤波的计算电容滤波的计算电容滤波的计算比较麻烦，因为决定输出电压的因电容滤波的计算比较麻烦，因为决定输出电压的因素较多。工程上有详细的曲线可供查阅。一般常采素较多。工程上有详细的曲线可供查阅。一般常采用以下近似估算法：用以下近似估算法：V VL L=1.2=1.2V V2 2使用条件使用条件近似公式近似公式*使用条件使用条件小小 结结稳压电路稳压电路串串联联反反馈馈型型稳稳压压电电路路基准电压源基准电压源调整管：调整管：T比较放大器：比较放大器：A取样电路取样电路T电路组成电路组成VI VO VfVO1 VE VOT稳压原理稳压原理输出电压的调整范围输出电压的调整范围T利用深度负反馈条件下，集成运放输入端满足利用深度负反馈条件下，集成运放输入端满足“虚短虚短”的条件的条件得：得：串联反馈稳压电路的优缺点串联反馈稳压电路的优缺点优点：优点：输出电压稳定度高，纹波电压小，响应输出电压稳定度高，纹波电压小，响应速度快，电路简单，维护方便。速度快，电路简单，维护方便。缺点：缺点：调整管调整管T一直处于线性放大状态，输入输一直处于线性放大状态，输入输出的电压差一直加在出的电压差一直加在T的的C-E之间，因此，之间，因此，当负载电流较大时，当负载电流较大时，T的功耗很大，不但的功耗很大，不但管子发热，而且电源的效率也较低管子发热，而且电源的效率也较低开关型稳压电路开关型稳压电路开关型稳压电路由开关型稳压电路由调整管、滤波电路、比较器、三调整管、滤波电路、比较器、三角波发生器、比较放大器和基准源角波发生器、比较放大器和基准源等部分构成。等部分构成。调整管调整管比较器比较器滤波电路滤波电路比较放大器比较放大器取样电路取样电路开关型稳压电路的稳压原理开关型稳压电路的稳压原理输出电压的变化通过取样电阻输入到比较放大器的输入端，通输出电压的变化通过取样电阻输入到比较放大器的输入端，通过与基准电压的比较后放大输出。当三角波的幅度小于比较放过与基准电压的比较后放大输出。当三角波的幅度小于比较放大器的输出时，比较器输出大器的输出时，比较器输出高电平高电平，调整管导通，向电感充电；，调整管导通，向电感充电；反之输出为反之输出为低电平低电平，调整管截止，电感通过二极管，调整管截止，电感通过二极管D D进行放电。进行放电。稳压过程：稳压过程：VI VO FVOVf Ton VO开关型稳压电路的输出波形开关型稳压电路的输出波形开关电源波形图开关电源波形图开关型稳压电路的输出电压开关型稳压电路的输出电压 忽略电感的直流电阻，输出电压忽略电感的直流电阻，输出电压V VO O即为即为v vE E的平均分量。的平均分量。q q称为占空比称为占空比 方波高电平的时间占整个周期的百分比。方波高电平的时间占整个周期的百分比。在输入电压一定时，在输入电压一定时，输出电压与占空比成正比。输出电压与占空比成正比。可以通过改变比较器输出方波的宽度（占空比）可以通过改变比较器输出方波的宽度（占空比）来控制输出电压值。这种控制方式称为来控制输出电压值。这种控制方式称为脉冲宽度调制脉冲宽度调制(PWM)。开关型稳压电路的特点开关型稳压电路的特点调整管工作在开关状态，功耗大大降低，电源效率调整管工作在开关状态，功耗大大降低，电源效率大为提高；大为提高；调整管在开关状态下工作，为得到直流输出，必须调整管在开关状态下工作，为得到直流输出，必须在输出端加滤波器；在输出端加滤波器；可通过脉冲宽度的控制方便地改变输出电压值；可通过脉冲宽度的控制方便地改变输出电压值；由于开关频率较高，滤波电容和滤波电感的体积可由于开关频率较高，滤波电容和滤波电感的体积可大大减小。大大减小。7.27.2 直流直流稳压电源的性能参数稳压电源的性能参数稳压系数稳压系数电压调整率电压调整率一般特指一般特指V Vi i/V Vi i=10%=10%时的时的Sr输出电阻输出电阻输出电压的温度系数输出电压的温度系数纹波电压：纹波电压：输出直流电压中的交流分量输出直流电压中的交流分量7.37.3 常用集成常用集成稳压电路稳压电路集成稳压电路主要有两种：集成稳压电路主要有两种：线性稳压电路线性稳压电路和和开关稳压电路开关稳压电路。下面主要介绍线性稳压电路中的三端稳压器。下面主要介绍线性稳压电路中的三端稳压器。三端集成稳压器有如下几种：三端集成稳压器有如下几种：A.A.三端固定正输出集成稳压器，国标型号为三端固定正输出集成稳压器，国标型号为CW78-/CW78M-/CW78L-CW78-/CW78M-/CW78L-B.B.三端固定负输出集成稳压器，国标型号为三端固定负输出集成稳压器，国标型号为CW79-/CW79M-/CW79L-CW79-/CW79M-/CW79L-C.C.三端可调正输出集成稳压器，国标型号为三端可调正输出集成稳压器，国标型号为CWCW1 117-/CW17-/CW1 117M-/CW17M-/CW1 117L-17L-CWCW2 217-/CW17-/CW2 217M-/CW17M-/CW2 217L-/CW17L-/CW3 317-/CW17-/CW3 317M-/CW17M-/CW3 317L-17L-以上以上1-1-为军品级；为军品级；2-2-为工业品级；为工业品级；3-3-为民品级。为民品级。军品级军品级为金属外壳或陶瓷封装，工作温度范围为金属外壳或陶瓷封装，工作温度范围-55-55150150；工业品级工业品级为金属外壳或陶瓷封装，工作温度范围为金属外壳或陶瓷封装，工作温度范围-25-25150150；民品级民品级多为塑料封装，工作温度范围多为塑料封装，工作温度范围00125125。三端集成稳压器的应用电路三端集成稳压器的应用电路三端三端固定输出固定输出集成稳集成稳压器的典型应用电路压器的典型应用电路三端三端可调输出可调输出集成稳压集成稳压器的典型应用电路器的典型应用电路应用电路应用电路(固定固定)应用电路应用电路(可调可调)三端集成稳压器的应用电路三端集成稳压器的应用电路利用三端集成稳压器可组利用三端集成稳压器可组成恒流源：成恒流源：可调稳压器做恒流源电路可调稳压器做恒流源电路 (a)(a)小电流恒流源小电流恒流源 (b)b)大电流恒流源大电流恒流源固定稳压器做恒流源电路固定稳压器做恒流源电路