常用電源及抗干擾措施直流集成穩壓電源電源抗干擾技術直流集成穩壓電源

主要內容集成穩壓電源DC/DC隔離電源所謂的集成穩壓器，就是用半導體工藝和薄膜工藝將穩壓電路中的二極管、三極管、電阻、電容等元件制作在同一半導體或絕緣基片上，形成具有穩壓功能的集成電路。一.集成穩壓器集成穩壓器也稱集成電壓調節器集成穩壓器的工作原理調整電路比較電路基準電源采樣電路負載非穩定直流電源穩定直流輸出偏差信號集成穩壓器的參數極限參數1.最大輸入電壓Uimax2.最大輸出電流Io3.穩壓器最大功耗PM（穩壓器內部電路工作時的靜態功耗+調整管輸出電流時必須的壓降所引起的功耗）

4.最大瞬態功耗5.最高結溫集成穩壓器的參數1.輸出電壓范圍Vomin~

Vomax2.輸出電流范圍Iomin~

Iomax3.最小輸入輸出電壓差(UI–Uo)min4.最大輸入輸出電壓差(UI–Uo)max5.最小輸出電流Iomin6.靜態工作電流Id工作參數集成穩壓器的參數質量參數1.電壓調整率SV(反映器件在輸入電壓變化時維持輸出電壓不變的能力）2.電流調整率SI（反映器件在負載變化時維持輸出電壓不變的能力）3.輸出電壓時漂ST（長期穩定性）4.輸出電壓溫漂SP

5.紋波抑制比SRR6.輸出阻抗Z0集成穩壓器的分類按工作方式按輸出電壓是否可調串聯型：調整元件與負載串聯并聯型：調整元件與負載并聯開關型：調整元件工作在開關狀態，通過調整其開、關的時間來穩定其輸出固定式：輸出電壓預先設置好，使用中不需要

也不能調整可調式：輸出電壓可在較大范圍內調整，

以適應不同電路的需要典型直流穩壓集成電路1.78XX/79XX系列78XX/79XX系列封裝形式及引腳功能特點：體積小,可靠性高,使用靈活,

價格低廉內部電路：串聯型晶體管穩壓電路類型：W7800系列——

穩定正電壓

W7805輸出+5VW7809輸出+9VW7812輸出+12VW7815輸出+15V

典型直流穩壓集成電路123特點：體積小,可靠性高,使用靈活,

價格低廉內部電路：串聯型晶體管穩壓電路類型：

W7900系列——

穩定負電壓

W7905輸出-5VW7909輸出-9VW7912輸出-12VW7915輸出-15V典型直流穩壓集成電路一般應用viW7800系列穩壓器接線圖提高輸出電壓的應用-采用穩壓管W7800系列穩壓器接線圖提高輸出電壓的應用-采用電阻升壓法W7800系列穩壓器接線圖擴大輸出電流的應用W7800系列穩壓器接線圖Io=Io1+Ioo

VT1是外接擴流功率管，它能提供的輸出電流為Io1，而穩壓器本身輸出電流為Ioo，則總的輸出電流Io

VT2和Rs組成限流保護電路。

擴大輸出電流的應用1、當負載電流Io小于穩壓器電流IOXX

=15

時，三極管Ｖ1截止IC1CW7800123UＩUOC１C２RLＶ1IoIOXXRIR當負載電流IoIOXX時,Ｖ1導通,則有Io=

IOXX+

IC1>IOXXＶ2RS2、過載、短路保護W7800系列穩壓器接線圖UI

=UZ+

UBE對于一般穩壓器來說，最高輸入電壓Vimax要受到電路內部器件擊穿電壓的限制，因此輸入電壓一般不能超過Vimax,輸入高電壓Vi'經穩壓管和電阻，將輸入電壓降為UI

=UZ+

UBE。提高輸入電壓的應用W7900系列穩壓器接線圖一般應用W7900系列穩壓器接線圖擴展輸出電壓的應用W7900系列穩壓器接線圖擴展輸出電流的應用正、負對稱固定輸出的穩壓電源W78XXC1UI132C1W79XX13C2C22

+_

+UO－UORL1RL20.33F0.33F1F1FW7900系列穩壓器接線圖一、分類：正電壓輸出LM317等負電壓輸出LM337等二、引腳排列：三端可調型穩壓器LM317

是美國國家半導體公司的三端可調正穩壓器集成電路。LM317

的輸出電壓范圍是1.2V至37V，負載電流最大為1.5A。它的使用非常簡單，僅需兩個外接電阻來設置輸出電壓。三端可調型正電壓輸出穩壓器317系列三端可調型正電壓輸出穩壓器317系列三端可調型正電壓輸出穩壓器317系列三端可調型正電壓輸出穩壓器317系列三端可調型負電壓輸出穩壓器337系列

C210μFLM317

C10.1μF

VI+25V

VO+(1.2～22V)12輸出正、負電壓可調的穩壓電路LM33721

R1120ΩR22kΩR2′2kΩR1′120Ω

C410μF－VO－(1.2～22V)－VI－25V

C30.1μFadj1adj2三端可調型負電壓輸出穩壓器337系列三端可調型負電壓輸出穩壓器337系列將一個不受控制的輸入直流電壓變換成為另一個受控的輸出直流電壓稱之為DC-DC變換。DC-DC隔離電源降壓升壓輸入直流信號脈沖信號調制技術脈沖變壓器脈沖信號整流濾波輸出直流電壓什么是DC-DC變換DC-DC變換過程DC-DC應用隔離電路專用集成電路（ASIC）數字信號處理器(DSP)微處理器存儲器現場可編程門陣列(FPGA)其他數字或模擬負載DC-DC變換原理—開關穩壓電源DC-DC變換原理—推挽式DC-DC變換原理—橋式串聯型穩壓電路A/D和D/A轉化器的基準電壓大多數傳感器的穩壓供電電源或激勵源標準電池儀器表頭的刻度標準精密電流源恒定電壓輸出該電壓與溫度無關、與負載變化無關、與輸入電壓變化無關、與時間無關基準電源半導體集成基準源分為電壓源和電流源。應用特點：原理思路：將具有正溫度系數和負溫度系數的量加權相加，得到的量顯示零溫度系數。負溫度系數：基極-發射極正向電壓，具有負溫度系數。正溫度系數：不同電流密度下的基極-發射極正向電壓之差，具有正溫度系數。帶隙基準：實現上述二者的加權相加。帶隙基準電源特點帶隙基準的初始精度、溫度系數、長期漂移、噪聲電壓等性能指標從低到高覆蓋面較寬。帶隙基準性能良好，價格適中，是性價比最高的電壓基準。帶隙基準電源1.產品特點：

能提供2.5V的基準電源。2.工作原理：基準電壓為從原理上說，三極管T3的發射結電壓VBE3可用作基準電壓源，但它具有較高的負溫度系數（–2mV/℃），因而必須增加一個具有正溫度系數的電壓IC2R2來補償。IC2是由T1、T2和Re2構成的微電流源電路提代。帶隙基準電源AD580原理二極管輸出特性曲線齊納基準電源因為擊穿電壓相對比較穩定，可以通過一定的反向電流驅動產生穩定的基準源。寬電壓范圍，2～200V寬功率范圍，幾個毫瓦到幾瓦成本低，封裝小功耗大，初始精度低，溫度系數差，輸入電壓調整率不好使用時需根據供電電壓和負載電流串接一個電阻為其提供恒定電流，以便保持輸出電壓穩定。齊納基準通常用于要求不高的場合，或用作電壓鉗位器

齊納基準電源特點齊納基準電源CW399電源抗干擾技術干擾來源以脈沖的形式控制系統空間干擾供電干擾.70%過程通道干擾控制系統的干擾通道電源抗干擾技術干擾來源以脈沖的形式控制系統空間干擾供電干擾.70%過程通道干擾控制系統的干擾通道屏蔽、接地、濾波過壓和欠壓它是電網供電的有效值電壓變化超過或低于所確定的限值,如我們要求電網供電的范圍是220士22V,當電網電壓變化的持續時間大于2.5S時,若電網電壓高于240V為過壓,若低于20V為欠壓。它不屬于電網干擾之列。過壓能使儀器、設備發熱,甚至損壞;欠壓則會使儀器、設備發生錯誤的動作甚至停機電源的干擾瞬時掉電它能發生在電網供電時的任一周期,如果掉電時間大于幾個毫秒,儀器設備將要停電源的干擾持續時間小于2.5s的電網電壓的變化浪涌和跌落瞬變脈沖由閃電、接地故障或電感電路切換引起瞬態擾動發生得最頻繁,通常這些擾動是短時的和隨機的,瞬變脈沖的頻率從50Hz到數百兆赫,持續時間從10ns到幾個微秒。電源的干擾電網頻率變化對于標準實驗室要求電頻頻率為50士0.5Hz,當電網供電頻率出現誤差時,會導致計算機軟盤驅動器出現不規則的錯誤而危及系統。電源的干擾交流穩壓器供電系統的抗干擾設計隔離變壓器交流濾波器低通濾波器分散獨立功能模塊供電交流電交流穩壓器：供電系統的抗干擾設計使電壓有穩定輸出，既讓輸入電壓穩定等于輸出電壓

飽和電感L2(或L2與C的并聯電路)代替了穩壓管，用模擬電感L1代替了模擬電阻。當L1與L2串聯的電路通過足夠大電流對，飽和電感L2兩端就會輸出變化很小的交流電壓交流濾波器隔離變壓器低通濾波器分散獨立功能模塊供電供電系統的抗干擾設計供電系統的抗干擾設計交流濾波器電源濾波器是由電感和電容組成的低通濾波電路所構成，它允許直流或50Hz電流通過，對頻率較高的干擾信號有較大的衰減。隔離變壓器作用：使一次側與二次側的電氣完全絕緣，也使該回路隔離。另外，利用其鐵芯的高頻損耗大的特點，從而抑制高頻雜波傳入控制回路。供電系統的抗干擾設計低通濾波器作用：低通濾波器是容許低于截止頻率的信號通過，但高于截止頻率的信號不能通過的電子濾波裝置。供電系統的抗干擾設計分散獨立功能模塊供電作用：提高供電可靠性，有利于電源散熱。供電系統的抗干擾設計接地技術電子設備中的“地”通常有兩種含義：（1）大地（2）系統基準地接地的基本含義和類型接地是抑制干擾的主要方法之一地球是導體而且體積非常大，因而其靜電容量也非常大，電位比較恒定、所以人們把它作為基準電位，也就是零電位。接地的意義（1）為了系統的工作安全，根據用電規則，電氣設備的金屬外殼必須接地，稱為安全接地。其目的是防止電氣設各的金屬外殼上出現過高的對地電壓以及漏電流而危害人身、設備的安全。（2）為系統中各部分電路的工作提供基準電位，這樣有了參考電壓，系統中的各個電壓參數才有意義。（3）為了抑制干擾，電子設各的某些部分與大地相接可以起到抑制干擾的作用。例如：雙絞線中一根作信號線，另一根接地可以防止電磁干擾。

接地分類

（1）安全接地：將設備金屬外殼等接地，這樣可以防止靜電產生的危險。（2）信號接地：將信號回路接于基準導體或基準電位點，這樣可以為系統提供參考電壓，使系統的電壓值有參照。（3）屏蔽接地：將電纜、變壓器等屏蔽層接地，這樣可以對外界的電磁干擾有抑制作用，對于信號的傳輸是很有好處的。安全接地（或保護接地）（1）

保護接地是以大地的電位作為零電位，把電子設備而的金屬外殼、線路選定點等部件通過由接地線、接地極等低阻抗導體組成的接地裝置與大地相連接，以此避免因事故導致金屬外殼上出現過高的對地電壓而危機操作人員和設備的安全。（2）

保護接零在低壓三相四線制中，如果變壓器二次側中性點接地，則稱為零點。這時，由中性點引出的線不叫中性線而叫作零線。在這種系統中，無論設備是否設有保護接地，均不能防止人體觸電的危險。接零保護：所謂接零保護，是指用電設備外殼接到零線，當一相絕緣損壞與外殼相連，則由該相、設備外殼零線形成閉合回路。這時，電流一般說來是比較大的，從而引起保護器動作，切斷電源。1.定義：信號電流流回信號源的低阻抗路徑信號接地（工作接地）信號地控制系統中的基準電位是各回路工作的參考電位，基準電位的連線稱為工作地（又稱系統地），通常是控制回路直流電源的零伏導線。微機測控系統都不用大地作為信號返回路徑。

所謂信號接地，就是指線路選定點與基準導體（系統地）的連接。電子設備的接地方式：浮地、直接接地、電容接地（1）浮地方式是指裝置的整個地線系統和大地之間無導體連接，它是以懸浮的“地”作為系統的參考電平優點：若浮地系統對地的電阻很大，對地分布電容很小，則由外部共模干擾引起的干擾電流就很小。缺點：1當系統的基準電位受到干擾而不穩定時，通過對地分布電容出現位移電流，使設備不能正常工作。2當系統附近有高電壓時，如圖殼靜電感應出電壓，對人身不安全。（2）直接接地方式這種接地方式的優缺點與浮地方式正好相反。當控制設備有很大的對地分布電容時，只要合理選擇接地點，就可以抑制分布電容的影響。（3）電容接地方式即經過電容器把工作地與大地相連。接地電容主要是為高頻干擾分量提供對地的通道，抑制分布電容的影響；但電容對低頻仍是開路，浮地方式的缺點在低頻時仍然存在。電容式接地主要用于工作地與大地間存在直流或低頻電位差的情況，所用的電容應具有良好的高頻特性和耐壓性能，一般選2～10uF屏蔽接地為了抑制變化電場的干擾，微機測控裝置和其他電子設備中廣泛采用屏蔽保護。(1)信號電纜屏蔽層接地點的選擇信號電纜屏蔽層接地點的選擇，取決于外界干擾信號的強度以及地線安裝條件。接地點選擇在信號源側接地點選擇在信號接收器側(2)雙絞線的接地方式用雙絞線中的一根當作信號線，另一根當作屏蔽線。當作屏蔽線的一根應采用雙端接地方式，為感應電流提供流動回路。(3)變壓器的屏蔽層接地電源變壓器的靜電屏蔽層應接保護地。具有雙重屏蔽的電源變壓器的一次繞組的屏蔽層接保護地，二次繞組的屏蔽層接屏蔽地線。計算機控制系統的接地技術

1．計算機控制系統地線分類①數字地(又叫邏輯地)。這種地作為邏輯開關網絡的零電位。②模擬地。這種地作為A／D轉換前置放大器或比較器的零電位。

③功率地。這種地為大電流網絡部件的零電平④信號地。這種地通常為傳感器的地。⑤交流地。交流電的地線，這種地線是噪聲地。⑥直流地。直流電源的地線。⑦屏蔽地(也叫機殼地)。為防止靜電感應和磁場感應而設的地線。

2．計算機控制系統接地原則(1)一點接地和多點接地的應用原則高頻電路就近多點接地低頻電路一點接地信號接地方式種類

信號接地方式

并聯單點接地

串聯單點接地

混合接地

多點接地

單點接地單點接地單點接地是指整個電路系統中，只有一個點被定義接地參考點，其他各個需接地的點通過公共地線串聯到該點，亦可以由各點分別獨立地線直接于該點。單點接地又可分為串聯單點接地和并聯單點接地。1.串聯單點接地是用一公共接地線到電位基準點，需要接地的部分就近接到接地線上。因為易引起公共地阻抗干擾，所以是性能最差的接地方式。

多級單點接地時，不同接地點處的電位均不為零，可能相差甚多且相互影響很大。在具體中應注意：1）使各地線盡量可能短而粗；2）使最低電平、最小電流的單元電路放在離接地點G最近的地方，以避免打信號電路的干擾。2.并聯單點接地是將需要接地的各部分分別以獨立接地導線直接連接到電位基準點（一