1、 第二十九講 穩壓電路第二十九講 穩壓電路一、穩壓電路的性能指標二、穩壓管穩壓電路三、串聯型穩壓電路四、集成穩壓器五、開關型穩壓電路一、穩壓電路的性能指標一、穩壓電路的性能指標1. 輸出電壓輸出電壓2. 輸出電流輸出電流3. 穩壓系數穩壓系數 表明電網電壓波動時電路的穩壓性能。表明電網電壓波動時電路的穩壓性能。 在負載電流不變時，輸出電壓相對變化量與輸入電壓變在負載電流不變時，輸出電壓相對變化量與輸入電壓變化量之比。化量之比。LLOIIOIIOOrRRUUUUUUUUS4. 輸出電阻輸出電阻 表明負載電流變化時電路的穩壓性能。表明負載電流變化時電路的穩壓性能。 在電網電壓不變時，負載變化引起的

2、輸出電壓的變化量在電網電壓不變時，負載變化引起的輸出電壓的變化量與輸出電流的變化量之比。與輸出電流的變化量之比。IOOoUIUR5. 紋波電壓紋波電壓 測試出輸出電壓的交流分量。測試出輸出電壓的交流分量。二、穩壓管穩壓電路二、穩壓管穩壓電路穩定電壓穩定電壓 UZ：穩壓管的擊穿電壓：穩壓管的擊穿電壓穩定電流穩定電流 IZ：使穩壓管工作在穩壓狀態的最小電流：使穩壓管工作在穩壓狀態的最小電流最大耗散功率最大耗散功率 PZM：允許的最大功率，：允許的最大功率， PZM= IZM UZ動態電阻動態電阻 rz：工作在穩壓狀態時，：工作在穩壓狀態時，rzU / I1. 穩壓管的伏安特性和主要參數穩壓管的伏安

3、特性和主要參數伏安特性伏安特性符號符號等效電路等效電路2. 穩壓管穩壓電路的工作原理穩壓管穩壓電路的工作原理LDOIZIIIUUURRODZOIZ)(UUIIUUURR電網電壓的波動。上的電壓變化補償基本不變。利用，則若IOI URUUURRRIIRIIUURLLDZOLZ)(的變化。的變化來補償利用也就基本不變。基本不變，則若LDOLDZZIIUUIIR3. 穩壓管穩壓電路的主要指標穩壓管穩壓電路的主要指標（1輸出電壓輸出電壓 UOUZ（2輸出電流輸出電流 IZmax IZmin IZM IZ（3穩壓系數穩壓系數OIzOILzLzOIIOrLUURrUURrRRrUUUUSR（4輸出電阻輸出

4、電阻zzorRrR 簡單易行，穩壓性能好。適用于輸出電壓固定、輸出電簡單易行，穩壓性能好。適用于輸出電壓固定、輸出電流變化范圍較小的場合。流變化范圍較小的場合。4. 特點特點5. 穩壓管穩壓電路的設計穩壓管穩壓電路的設計（1UI的選擇的選擇 UI（23UZ（2穩壓管的選擇穩壓管的選擇 UZUO IZMIZ ILmax ILmin（3限流電阻的選擇限流電阻的選擇 保證穩壓管既穩壓又不損壞。保證穩壓管既穩壓又不損壞。OIzrUURrS ZMmaxDZminDZZIIII且ZLmaxZinImminDZIIRUUI電網電壓最低且負載電流最大時，穩壓管的電流最小。電網電壓最低且負載電流最大時，穩壓管的

5、電流最小。LmaxZZinImIIUUR電網電壓最高且負載電流最小時，穩壓管的電流最大。電網電壓最高且負載電流最小時，穩壓管的電流最大。ZMLminZaxImmaxDZIIRUUILminZMZaxImIIUUR為減小為減小Sr,取取值矛盾值矛盾!若求得若求得RminRmax，怎么辦？，怎么辦？討論一：穩壓管穩壓電路的設討論一：穩壓管穩壓電路的設計計依次選擇穩壓管、依次選擇穩壓管、 UI、 R、 C、U2、二極管、二極管1. 輸出電壓、負載電流輸出電壓、負載電流穩壓管穩壓管2. 輸出電壓輸出電壓UI3. 輸出電壓、負載電流、穩壓管電流、輸出電壓、負載電流、穩壓管電流、 UI R4. UI 、

6、R 濾波電路的等效負載電阻濾波電路的等效負載電阻C5. UI U26. U2、 R中電流中電流整流二極管整流二極管 已知輸出電壓為已知輸出電壓為6V，負載電流為，負載電流為030mA。試求圖示電。試求圖示電路的參數。路的參數。三、串聯型穩壓電路三、串聯型穩壓電路1. 基本調整管穩壓電路基本調整管穩壓電路為了使穩壓管穩壓電路輸出大電流，需要加晶體管放大。為了使穩壓管穩壓電路輸出大電流，需要加晶體管放大。穩壓原理：電路引入電壓負反饋，穩定輸出電壓。穩壓原理：電路引入電壓負反饋，穩定輸出電壓。OL)1 (IIBEZOUUU調整管的作用及如何提高穩壓性能調整管的作用及如何提高穩壓性能 不管什么原因引起

7、不管什么原因引起UO變化，都將通過變化，都將通過UCE的調節的調節使使UO穩定，故稱晶體管為調整管。穩定，故稱晶體管為調整管。 若要提高電路的穩壓性能，則應加深電路的負反若要提高電路的穩壓性能，則應加深電路的負反饋，即提高放大電路的放大倍數。饋，即提高放大電路的放大倍數。CEIOUUU2. 具有放大環節的串聯型穩壓電路具有放大環節的串聯型穩壓電路（1穩壓原理：若由于某種原因使穩壓原理：若由于某種原因使UO增大增大（2輸出電壓的調節范圍輸出電壓的調節范圍Z3321OZ32321URRRRUURRRRR同相比例同相比例運算電路運算電路那么那么 UO UN UB UO（3 3串聯型穩壓電路的基本組成

8、及其作用串聯型穩壓電路的基本組成及其作用調整管調整管取樣電阻取樣電阻比較放大比較放大基準電壓基準電壓（4 4串聯型穩壓電源中調整管的選擇串聯型穩壓電源中調整管的選擇IEmaxIR1ILmax ILmax ICMUCEmaxUImax UOmin U(BR)CEO PTmax IEmax UCEmax PCM根據極限參數根據極限參數ICM、 U(BR)CEO、PCM 選擇調整選擇調整管！管！應考慮電網電壓的波動和負載電流的變化！應考慮電網電壓的波動和負載電流的變化！討論二：對于基本串聯型穩壓電源的討論二：對于基本串聯型穩壓電源的討論討論3. 若電網電壓波動若電網電壓波動10， UI為為28V ，

9、 UO為為10V20V ；晶體管的電流放大系數為晶體管的電流放大系數為50，PCM5W，ICM1A；集；集成運放最大輸出電流為成運放最大輸出電流為10mA，則最大負載電流約為多少？，則最大負載電流約為多少？1. 若若UO為為10V20V，R1R31k，則，則R3和和UZ各各為多少？為多少？2. 若電網電壓波動若電網電壓波動10， UO為為10V20V，UCES3V，UI至少選取多少伏？至少選取多少伏？討論三：關于實用串聯型穩壓電源討論三：關于實用串聯型穩壓電源的討論的討論0BEmaxERUI1. 標出集成運放的同相輸入端和反相輸入端；標出集成運放的同相輸入端和反相輸入端；2. 電路由哪些部分組

10、成？電路由哪些部分組成？3. UI21V，R1 R2 R3300，UZ6V， UCES3V， UO？4. 如何選取如何選取R和和R？限流型過流限流型過流保護電路保護電路輸出電流輸出電流取樣電阻取樣電阻討論三：關于實用串聯型穩壓電源討論三：關于實用串聯型穩壓電源的討論的討論5. 取樣電阻的取值應大些還是小些，為什么？它們有上限值嗎？取樣電阻的取值應大些還是小些，為什么？它們有上限值嗎？6. 若電路輸出紋波電壓很大，則其原因最大的可能性是什么？若電路輸出紋波電壓很大，則其原因最大的可能性是什么？7. 根據圖中過流保護電路的原理組成一種限流型過流保護電路。根據圖中過流保護電路的原理組成一種限流型過流

11、保護電路。四、集成穩壓器三端穩壓器）輸出電壓：輸出電壓：5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V輸出電流：輸出電流：1.5AW7800）、）、0.5A （W78M00）、）、0.1AW78L00）1. W7800系列系列（1簡介簡介（2基本應用基本應用消除高頻噪聲消除高頻噪聲使使Co不通過不通過穩壓器放電穩壓器放電抵銷長線電感效應，抵銷長線電感效應，消除自激振蕩消除自激振蕩 將輸入端接整流濾波電路的輸出，將輸出端接負載電阻，構成串類型穩壓電路。（3輸出電流擴展電路輸出電流擴展電路 為使負載電流大于三端穩壓器的輸出電流，可采為使負載電流大于三端穩壓器的輸出電流，可采用射極輸出器進行電流放

12、大。用射極輸出器進行電流放大。)(1 (ROLIII很小很小BEDOOUUUU三端穩壓器的輸出電壓三端穩壓器的輸出電壓若若UBE= UD，那，那么么OOUU二極管的作用：消除二極管的作用：消除UBE對對UO的影響。的影響。（4輸出電壓擴展電路輸出電壓擴展電路2WO12O)1 (RIURRUIW為幾為幾mA，UO與三與三端穩壓器參數有關。端穩壓器參數有關。隔離作用隔離作用O1321OO21321URRRRUURRRRR基準電壓基準電壓電路復雜電路復雜2. 基準電壓源三端穩壓器基準電壓源三端穩壓器 W117 輸出電壓輸出電壓UREF1.25V，調整端電流只有幾微安。，調整端電流只有幾微安。REF1

13、2O)1 (URRU減小紋波電壓減小紋波電壓維護維護穩壓器穩壓器討論四：討論四：W117W117的應用的應用A5 . 1mA3V40V3OOIIUU 1. R1的上限值為多少？的上限值為多少？2. UO可能的最大值為多少？可能的最大值為多少？3. 輸出電壓最小值為多少？輸出電壓最小值為多少？4. UOmax30V，選取，選取R1、 R2；5. 已知電網電壓波動已知電網電壓波動10，輸出電壓最大值為，輸出電壓最大值為30V， UI至少取多少伏？至少取多少伏？決定于決定于IOmin兩種情況：兩種情況：1.已知已知UI 2.自己選取自己選取UI決定于決定于W117的輸出的輸出輸入電壓最低、輸出電壓最

14、高時，輸入電壓最低、輸出電壓最高時，UIUO3V。根據輸出電壓表達式根據輸出電壓表達式討論五：集成穩壓器的應用 UO=? W7900與與W7800不同不同之處是輸出為負電壓。之處是輸出為負電壓。1. 基準電壓為多少？基準電壓為多少？2. UO的表達式？的表達式？3. 為使為使W7812不因輸入不因輸入端和輸出端之間電壓太端和輸出端之間電壓太大而損壞，可采用什么大而損壞，可采用什么方法？方法？五、開關型穩壓電路 1. 開關型穩壓電源的特點 線性穩壓電源：結構簡單，調節方便，輸出電線性穩壓電源：結構簡單，調節方便，輸出電壓穩定性強，紋波電壓小。缺點是調整管工作在壓穩定性強，紋波電壓小。缺點是調整管

15、工作在甲類狀態，因而功耗大，效率低甲類狀態，因而功耗大，效率低20204949）；）；需加散熱器，因而設備體積大，笨重，成本高。需加散熱器，因而設備體積大，笨重，成本高。 若調整管工作在開關狀態，則勢必大大減小若調整管工作在開關狀態，則勢必大大減小功耗，提高效率，開關型穩壓電源的效率可達功耗，提高效率，開關型穩壓電源的效率可達70709595。體積小，重量輕。適于固定的大負載。體積小，重量輕。適于固定的大負載電流、輸出電壓小范圍調節的場合。電流、輸出電壓小范圍調節的場合。構成開關型穩壓電源的基本思路構成開關型穩壓電源的基本思路 將交流電經變壓器、整流濾波 得到直流電壓 控制調整管按一定頻率開關

16、，得到矩形波 濾波，得到直流電壓引入負反饋，控制占空比，使輸出電壓穩定。引入負反饋，控制占空比，使輸出電壓穩定。2. 串聯開關型穩壓電路串聯開關型穩壓電路 （1基本電路基本電路 電路組成及工作原理電路組成及工作原理 T截止，截止， D導通，導通， uE UD ；L 釋放能量，釋放能量，C 放放電。電。調整管二極管續流 濾波電路T、D 均工作在開關狀態。均工作在開關狀態。 T飽和導通，飽和導通， D截止，截止，uE UI；L 儲能，儲能，C 充電。充電。uBUH時時uBUL時時 波形分析及輸出電壓平均值波形分析及輸出電壓平均值IDoffIonO )(UUTTUTTU調整管二極管續流 濾波電路關鍵

17、技術：大功率高頻管，高質量磁性材料關鍵技術：大功率高頻管，高質量磁性材料穩壓原理：若某種原因使輸出電壓升高，則應減小占空比。穩壓原理：若某種原因使輸出電壓升高，則應減小占空比。 穩壓原理穩壓原理脈沖寬度調制式：脈沖寬度調制式：PWM電路作用：電路作用： UO Ton UO 其它控制方式：其它控制方式：脈沖頻率調制式：脈沖頻率調制式： UO T（脈寬不變）（脈寬不變） UO 混合調制式：混合調制式： UO T Ton UO 在串聯開關型穩壓電路中在串聯開關型穩壓電路中 UO UI，故為降壓型電路。，故為降壓型電路。 脈寬調制電路的基本原理脈寬調制電路的基本原理比較放大電路比較放大電路電壓電壓比較器比較器調整管調整管UO UN1 UO1 (UP2)uB1的占空比的占空比 UOUO UN1 UO1 (UP2)uB1的占空比的占空比UOuP2與與uB1占空占空比的關系比的關系UP2穩壓原理：穩壓原理：3. 并聯開關型穩壓電路升壓型）并聯開關型穩壓電路升壓型） （1工作原理工作原理 T截止，截止，L產生感生電產生感生電動勢，動勢， D導通；導通；UI與與L所所產生的感生電動勢相加產生的感生電動勢相加對對C 充電。充電。 T飽和