第十章

直流穩壓電源10.1濾波電路10.1.1電容濾波電路 10.1.2電感濾波電路10.1.3復合濾波電路 10.2串聯直流穩壓電源10.2.1直流穩壓電路的分類及性能指標10.2.2串聯型直流穩壓電路10.2.3從零起調的直流穩壓電源10.3集成穩壓電路10.3.1固定輸出線性集成穩壓器10.3.2可調輸出線性集成穩壓器10.3.3低壓差線性集成穩壓器10.3.4集成電壓基準10.4直流穩壓電源仿真10.4.1串聯型直流穩壓電路仿真10.4.2集成穩壓器應用仿真本章目錄：主要內容：本章主要介紹濾波電路、串聯型直流穩壓電路的主要工作原理及其集成電路的應用等內容。10.2串聯直流穩壓電源10.2.1直流穩壓電路的分類及性能指標1.直流穩壓電路的分類按照結構并聯型穩壓電路串聯型穩壓電路按照調整元件的的工作方式開關穩壓電路線性穩壓電路2.直流穩壓電源的性能指標1）穩壓系數Sr指在一定的環境溫度下，保持負載不變，測得由于穩壓電源輸入電壓的變化引起的輸出電壓的相對變化量與輸入電壓相對變化量之比即為穩壓系數。穩壓系數越小，說明穩壓電路的穩壓性能越高，輸入電壓變化引起的輸出電壓波動越小。2）電壓調整率Su負載不變的情況下，測得輸入電壓波動±10%時，穩壓電路輸出電壓變化量相對于額定輸出電壓的比值稱為電壓調整率。電壓調整率與穩壓系數都是反映穩壓電源輸入電壓變化對輸出造成影響的性能參數，意義相似。3）電流調整率（負載調整率）Si

在保持輸入電壓不變的情況下，使負載輸出電流從0到額定范圍內變化時，測得輸出電壓的相對變化率的最大值即為穩壓電源的電流調整率。電流調整率反映了穩壓電源輸出電壓受負載變化影響的程度4）輸出電阻ro指在輸入電壓和環境溫度不變的情況下，改變負載的大小，測得輸出電壓的變化量與輸出電流的變化量之比即為穩壓電源的輸出電阻。輸出電阻越小，負載變化時輸出電壓的變化越小，穩壓性能越好。10.2.2串聯型直流穩壓電路1、電路組成結構與穩壓原理組成：輸出電壓采樣電路、電壓基準電路、比較放大電路及調整電路串聯型直流穩壓電源輸出電壓穩定程度高，紋波小，是許多需要高質量穩定電源供電設備的重要組成部分。2.穩壓電路分析基準電路：電阻R2和穩壓管VDZ組成，穩定電壓為UZ。輸出電壓采樣電路：由R3、R4及RP組成，P點的電壓即為采樣電壓。調整電路：由三極管V1充當，通常稱V1為調整管，V1的管壓降受控于其基極的偏流的大小。比較電路：由V2實現穩壓過程：負反饋控制過程。3.輸出電壓計算采樣信號當采樣電壓等于基準信號時，考慮V2管的發射結壓降UBE2，應有由于UBE2較小，在估算時可以忽略當改變可變電阻的滑動端子的位置，可得輸出電壓的范圍為4．串聯型直流穩壓電路改進增強電壓基準的穩定性：把R2的上端由調整管集電極移到發射極增加比較電路的靈敏度恒流源：V3和VDZ2組成達林頓調整管：V1用達林頓管代替5.直流穩壓電源的過載保護負載短路等情況引起過流→在RS上產生壓降US足夠高→使得V3發射極和VD1正偏導通→調整管V1的基極電流被分流→V1的導通程度變差→管壓降上升→輸出電壓下降，電流減小。9.2.3從零起調的直流穩壓電源B點的電壓為UOC點的電壓為UO+UA采樣點P點的電壓為：當電路達到穩定時UP=UR，可得當RP1最大時為RP，此時UO取得最小值令增加輔助電源UA，并且合理配置電阻R1、R2及RP的值，就可以實現輸出電壓從零起調。

10.3集成穩壓電路利用集成工藝把穩壓電路集成在一塊半導體晶片上，封裝后形成的器件即為集成穩壓器件。特點：應用靈活方便、體積小巧、可靠性高、價格低廉，應用廣泛。分類：線性集成穩壓器和開關型集成穩壓器10.3.1固定輸出線性集成穩壓器1.固定輸出線性集成穩壓器簡介78系列集成穩壓器輸出電壓：5V、6V、8V、9V、10V、12V、15V、18V及24V等；輸出電流：0.1A、0.5A及1.0A等；封裝形式多樣79系列集成穩壓器：負極性輸出穩壓電源芯片輸出電壓：-5V、-6V、-8V、-9V、-10V、-12V、-15V、-18V及-24V等輸出電流：0.1A、0.5A和1.0A78和79系列具有過流保護和過熱保護功能2.固定輸出線性集成穩壓器基本應用1）應用LM7805構成的+5V穩壓電源電路輸出電壓：5V輸出電流：1A2）應用79系列器件構成負電壓輸出的穩壓電源輸出電壓：-5V輸出電流：1A3）78和79系列元件配對使用產生正負穩壓電源應用LM7812和LM7912構成的±12V穩壓電源。10.3.2可調輸出線性集成穩壓器1）正電壓輸出的三端可調線性集成穩壓器典型產品LM317/217/117：輸出電壓調整范圍1.2V~37V，輸出最大負載電流1.5A，輸入電壓最大值40V，芯片內置有過熱、過流及短路保護電路。2）負電壓輸出的三端可調線性集成穩壓器典型產品LM337/237/137：輸出電壓可調范圍為-1.2V~-37V，輸出電流1.5A，輸入電壓最低-40V，內部集成有過熱、過流及短路保護電路。1）由LM317構成的應用電路2）由LM337構成的應用電路10.3.3低壓差線性集成穩壓器維持線性集成穩壓器正常工作的輸入端與輸出端的最小壓差稱為穩壓器的跌落電壓。低壓差線性穩壓電器（LDO-LowDropoutRegulator）相對于傳統的線性穩壓器具有很低的跌落電壓，只要輸入電壓比輸出穩定電壓稍高即可實現穩壓，在低壓差情況下，穩壓器工作時的損耗很低，效率較高。1.LM1117系列LM1117基本特性跌落電壓1.2V；輸出電流可達800mA固定輸出的產品：5V、3.3V、2.85V、2.5V及1.8V；可調輸出的產品，輸出電壓范圍為1.25V~13.8V；最高輸入電壓20Ｖ；電源調整率為0.2%，負載調整率為0.4%。LM1117典型應用舉例（a）圖實現+5V到+3.3V之間的穩壓變換，輸出固定。（b）圖為輸出可調，通過電阻R1和R2設定輸出電壓的大小2.TPS7B69系列TI公司生產的超低靜態電流低壓差線性穩壓器；輸出電流可達150mA，輸出電流100mA時，跌落電壓不超過800