稳压电路原理及设计课件

7集成稳压电路17集成稳压电路1§7.1集成稳压电源的组成及工作原理组成由变压、整流、滤波和稳压四部分组成。变压电路是将输入电压进行降压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。滤波电路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。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直流电压。220V2§7.1集成稳压电源的组成及工作原理组成由变压、整流、滤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。(c)桥式整流(a)半波整流(b)全波整流常用整流电路3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直流半波整流电路图波形图缺点：输出电压波动太大优点：电路简单二极管D导通二极管D截止4半波整流电路图波形图缺点：输出电压波动太大优点：电路简单二极全波整流电路图波形图优点：输出电压波动减小缺点：变压器绕线太多二极管D1导通二极管D2导通5全波整流电路图波形图优点：输出电压波动减小缺点：变压器绕线太桥式整流电路图波形图工作原理当vi为正半周时，二极管D1、D3导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。当vi为负半周时，二极管D2、D4导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。6桥式整流电路图波形图工作原理当vi为正半周时，二极管D1、D参数计算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。将输出电压用付立叶级数展开：流过负载的直流电流由此可得直流分量：7参数计算输出电压中的直流分量根据桥式整流的波形图可知，输出电参数计算流过二极管的平均电流二极管所承受的最大反向电压8参数计算流过二极管的平均电流二极管所承受的最大反向电压8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，增加直流成分。利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同，可实现滤波。常用滤波电路电容滤波LC滤波阻容型滤波电容器C对直流开路，对交流阻抗小，所以C应该并联在负载两端。电感器L对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此L应与负载串联。9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，电容滤波工作原理若电路处于正半周，二极管D1、D3导通，变压器次端电压v2给电容器C充电。此时C相当于并联在v2上，所以输出波形同v2

，是正弦形。当v2到达最高点时，v2开始下降。此时二极管D1两端反偏，二极管截止，电容C向负载ＲL放电。当放电的时间常数较大时，电容两端的电压下降较慢。当电路处于负半周时，二极管D2的P端电压开始上升，当上升到大于电容两端的电压时，D2开始导通，变压器次端电压v2再次给电容器C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，二极管D2截止，电容又开始通过负载电阻放电，重复前述的过程。10电容滤波工作原理若电路处于正半周，二极管D1、D3导通，变压电容滤波当放电时间常数RLC增加时，二极管关断时间加长，导通角减小，见曲线3；反之，RLC减少时，导通角增加，见曲线2。显然，当ＲL很小，即IL很大时，电容滤波的效果不好；反之，当ＲL很大，即IL很小时，电容滤波的效果好，所以电容滤波适合输出电流较小的场合。11电容滤波当放电时间常数RLC增加时，二极管关断时间加长，导通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：VL=1.2V2使用条件近似公式12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素*使用条件小结13*使用条件小结13稳压电路串联反馈型稳压电路基准电压源调整管：T比较放大器：A取样电路T电路组成14稳压电路串联反馈型稳压电路基准电压源调整管：T比较放大器：AVI↑→VO↑→Vf↑VO1↓→→VE↓VO↓T稳压原理15VI↑→VO↑→Vf↑VO1↓→→VE↓VO↓T稳压原理1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“虚短”的条件得：16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串联反馈稳压电路的优缺点优点：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。缺点：调整管T一直处于线性放大状态，输入输出的电压差一直加在T的C-E之间，因此，当负载电流较大时，T的功耗很大，不但管子发热，而且电源的效率也较低17串联反馈稳压电路的优缺点优点：输出电压稳定度高，纹波电压小，开关型稳压电路开关型稳压电路由调整管、滤波电路、比较器、三角波发生器、比较放大器和基准源等部分构成。调整管比较器滤波电路比较放大器取样电路18开关型稳压电路开关型稳压电路由调整管、滤波电路、比较器、三角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，比较器输出高电平，调整管导通，向电感充电；反之输出为低电平，调整管截止，电感通过二极管D进行放电。稳压过程：VI↑→VO↑→FVO↑Vf↓→→Ton↓VO↓19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开关型稳压电路的输出波形开关电源波形图20开关型稳压电路的输出波形开关电源波形图20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VO即为vE的平均分量。q称为占空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，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）来控制输出电压值。这种控制方式称为脉冲宽度调制(PWM)。21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VO即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，电源效率大为提高；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；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大大减小。22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§7.2直流稳压电源的性能参数稳压系数电压调整率一般特指ΔVi/Vi=±10%时的Sr输出电阻输出电压的温度系数纹波电压：输出直流电压中的交流分量23§7.2直流稳压电源的性能参数稳压系数电压调整率一般特指§7.3常用集成稳压电路集成稳压电路主要有两种：线性稳压电路和开关稳压电路。下面主要介绍线性稳压电路中的三端稳压器。三端集成稳压器有如下几种：A.三端固定正输出集成稳压器，国标型号为CW78--/CW78M--/CW78L--B.三端固定负输出集成稳压器，国标型号为CW79--/CW79M--/CW79L--C.三端可调正输出集成稳压器，国标型号为CW117-/CW117M--/CW117L-CW217--/CW217M--/CW217L--/CW317--/CW317M--/CW317L--以上1---为军品级；2---为工业品级；3---为民品级。军品级为金属外壳或陶瓷封装，工作温度范围-55℃～150℃；工业品级为金属外壳或陶瓷封装，工作温度范围-25℃～150℃；民品级多为塑料封装，工作温度范围0℃～125℃。24§7.3常用集成稳压电路集成稳压电路主要有两种：线性稳压三端集成稳压器的应用电路三端固定输出集成稳压器的典型应用电路三端可调输出集成稳压器的典型应用电路应用电路(固定)应用电路(可调)25三端集成稳压器的应用电路三端固定输出集成稳压器的典型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成恒流源：可调稳压器做恒流源电路

(a)小电流恒流源

(b)大电流恒流源固定稳压器做恒流源电路26三端集成稳压器的应用电路利用三端集成稳压器可组成恒流源：可调7集成稳压电路277集成稳压电路1§7.1集成稳压电源的组成及工作原理组成由变压、整流、滤波和稳压四部分组成。变压电路是将输入电压进行降压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。滤波电路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。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直流电压。220V28§7.1集成稳压电源的组成及工作原理组成由变压、整流、滤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。(c)桥式整流(a)半波整流(b)全波整流常用整流电路29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直流半波整流电路图波形图缺点：输出电压波动太大优点：电路简单二极管D导通二极管D截止30半波整流电路图波形图缺点：输出电压波动太大优点：电路简单二极全波整流电路图波形图优点：输出电压波动减小缺点：变压器绕线太多二极管D1导通二极管D2导通31全波整流电路图波形图优点：输出电压波动减小缺点：变压器绕线太桥式整流电路图波形图工作原理当vi为正半周时，二极管D1、D3导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。当vi为负半周时，二极管D2、D4导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。32桥式整流电路图波形图工作原理当vi为正半周时，二极管D1、D参数计算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。将输出电压用付立叶级数展开：流过负载的直流电流由此可得直流分量：33参数计算输出电压中的直流分量根据桥式整流的波形图可知，输出电参数计算流过二极管的平均电流二极管所承受的最大反向电压34参数计算流过二极管的平均电流二极管所承受的最大反向电压8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，增加直流成分。利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同，可实现滤波。常用滤波电路电容滤波LC滤波阻容型滤波电容器C对直流开路，对交流阻抗小，所以C应该并联在负载两端。电感器L对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此L应与负载串联。35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，电容滤波工作原理若电路处于正半周，二极管D1、D3导通，变压器次端电压v2给电容器C充电。此时C相当于并联在v2上，所以输出波形同v2

，是正弦形。当v2到达最高点时，v2开始下降。此时二极管D1两端反偏，二极管截止，电容C向负载ＲL放电。当放电的时间常数较大时，电容两端的电压下降较慢。当电路处于负半周时，二极管D2的P端电压开始上升，当上升到大于电容两端的电压时，D2开始导通，变压器次端电压v2再次给电容器C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，二极管D2截止，电容又开始通过负载电阻放电，重复前述的过程。36电容滤波工作原理若电路处于正半周，二极管D1、D3导通，变压电容滤波当放电时间常数RLC增加时，二极管关断时间加长，导通角减小，见曲线3；反之，RLC减少时，导通角增加，见曲线2。显然，当ＲL很小，即IL很大时，电容滤波的效果不好；反之，当ＲL很大，即IL很小时，电容滤波的效果好，所以电容滤波适合输出电流较小的场合。37电容滤波当放电时间常数RLC增加时，二极管关断时间加长，导通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：VL=1.2V2使用条件近似公式38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素*使用条件小结39*使用条件小结13稳压电路串联反馈型稳压电路基准电压源调整管：T比较放大器：A取样电路T电路组成40稳压电路串联反馈型稳压电路基准电压源调整管：T比较放大器：AVI↑→VO↑→Vf↑VO1↓→→VE↓VO↓T稳压原理41VI↑→VO↑→Vf↑VO1↓→→VE↓VO↓T稳压原理1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“虚短”的条件得：42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串联反馈稳压电路的优缺点优点：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。缺点：调整管T一直处于线性放大状态，输入输出的电压差一直加在T的C-E之间，因此，当负载电流较大时，T的功耗很大，不但管子发热，而且电源的效率也较低43串联反馈稳压电路的优缺点优点：输出电压稳定度高，纹波电压小，开关型稳压电路开关型稳压电路由调整管、滤波电路、比较器、三角波发生器、比较放大器和基准源等部分构成。调整管比较器滤波电路比较放大器取样电路44开关型稳压电路开关型稳压电路由调整管、滤波电路、比较器、三角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，比较器输出高电平，调整管导通，向电感充电；反之输出为低电平，调整管截止，电感通过二极管D进行放电。稳压过程：VI↑→VO↑→FVO↑Vf↓→→Ton↓VO↓45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开关型稳压电路的输出波形开关电源波形图46开关型稳压电路的输出波形开关电源波形图20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VO即为vE的平均分量。q称为占空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，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）来控制输出电压值。这种控制方式称为脉冲宽度调制(PWM)。47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VO即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，电源效率大为提高；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；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大大减小。48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§7.2直流稳压电源的性能参数稳压系数电压调整率一般特指ΔVi/Vi=±10%时的Sr输出电阻输出电压的温度系数纹波电压：输出直流