北京科技大学模拟电子线路中文课件.ppt

第十一章直流稳压电源 11 0引言电子电路的工作需要有直流电源为其提供能量 虽然可以用各种干电池 蓄电池这类化学电源作直流电源 但它们的成本较高 容量有限 有的需要维护 将电网交流电变换 稳压组成的直流稳压电源具有价廉容量范围大性能优良等特点 已成为大多数电子电路的工作用直流电源 本章重点讨论单相小功率直流电源的组成原理及特点 图11 1示出了直流稳压电源的组成框图 11 0引言 11 1小功率整流滤波电路 一 单相桥式整流电路 VL 0 9V2 11 1 图11 3 图11 2 11 1小功率整流滤波电路 VRM 2V2 11 4 二 桥式整流 电容滤波电路滤波电路用于滤去整流输出电压中的纹波 一般由电抗元件组成 图11 4给出了常用的滤波电路结构 11 1小功率整流滤波电路 图11 5 设t 0时 开关闭合 11 1小功率整流滤波电路 c RintC T d RLC 3 5 2 11 6 c Rint RL C RintC 11 1小功率整流滤波电路 C值一定 RL 时 VL 1 4V C 0时 VL 0 9V T当 d RLC 3 5 时 2 VL 1 1 1 2 V2 11 7 电容滤波电路适用于负载电压较高 负载变动不大的场合 三 电感滤波电路电感滤波中整流管的导电角较大 峰值电流很小 输出特性 11 1小功率整流滤波电路 比较平坦 但由于铁心的存在 体积大 笨重 易引起电磁干扰 一般只适用于低电压 大电流的场合 图11 8 例11 1 P450例10 1 1课堂阅读注意 整流 滤波元件的选用问题 11 2串联反馈式稳压电路 虽然经过整流滤波之后获得了比较平滑的直流输出电压 但该电压的数值会随电网电压的波动及负载的变化而变化 稳定性很差 为了获得稳定性好的直流电压 需要采取稳压措施 在单相小功率直流稳压电源中 常用的稳压电路有硅稳压管稳压电路 串联反馈 调整 型稳压电路和开关型稳压电路 串联反馈型稳压电路又有分立元件构成的稳压电路和集成稳压器之分 开关型稳压电路也有分立元件构成的稳压电路和集成稳压模块之分 本节重点讨论串联反馈型稳压电路的组成及工作原理 11 2串联反馈式稳压电路 一 稳压电源的质量指标 1 输入调整系数 稳压电源的技术指标 特性指标质量指标 VO f VI IO T 11 8 或 VO KV VI Ro IO ST T 11 2串联反馈式稳压电路 电压调整率 11 9 稳压系数 11 2串联反馈式稳压电路 2 输出电阻 3 温度系数 KV Ro ST Vo越稳定 11 2串联反馈式稳压电路 二 串联反馈式稳压电路的组成及工作原理串联反馈式稳压电路的一般框图如图11 9所示 由运放组成的串联反馈式稳压电路如图11 10所示 11 2串联反馈式稳压电路 VI IL VO VF VB IC VCE VO R2VF VOR1 R2 R1VO 1 VREFR2 11 14 11 2串联反馈式稳压电路 串联型稳压电路中的调整管及比较放大器件均工作于线性区 所以串联型稳压器件是一种线性稳压器件 它实际上是一个以基准电压VREF为输入电压 以整流滤波后不稳定的直流电压VI作工作直流电源的电压负反馈放大电路 串联型稳压电路具有输出电压可调 输出电流范围大 输出电阻小 稳压性能好 输出纹波小等优点 但由于调整管工作于放大区 有较大的管压降 所以 这种稳压电路的功率转换效率较低 基准电压VREF是稳压电路的一个重要组成部分 它直接影响稳压电路的性能 为此要求基准电压源输出电阻小 温度稳定 11 2串联反馈式稳压电路 性好 噪声低 图11 11是带隙基准电压源电路 CJ336 CJ329 MC1403 AD580 VREF VBE3 IC2RC2 VTIC1IC2 ln Re2IC2 VTRC2IC1VREF VBE3 ln Re2IC2 EGVREF 1 205V 11 15 q 它广泛用于集成稳压器 A D D A转换器和集成传感器中 11 2串联反馈式稳压电路 三 三端集成稳压器 常用的稳压器件 三端固定输出正集成稳压器W78 系列三端固定输出负集成稳压器W79 系列三端电压可调正集成稳压器W317 W117三端电压可调负集成稳压器W337 W137 1 固定三端集成稳压器以78 系列为例介绍 电路如图11 12所示 它通常由启动电路 基准电压电路 取样比较放大电路 调整电路和保护电路等部分组成 11 2串联反馈式稳压电路 VO R3 1 T1 DZ1 DZ2 D2 D1 T4 T14 T2 T3 T5 T13 R4 R1 R2 T7 R6 R9 T8 T9 R7 R14 T12 DZ3 DZ4 R15 T10 T6 VF T11 R8 R11 R12 R13 VI 2 3 R5 图11 12 VREF IO R10 11 2串联反馈式稳压电路 1 启动电路由T1 T2和DZ1组成 VI VDZ1 T1 T2 VB3 T3 T4 T5 VDZ2 VDZ2 VDZ1 T2 切断了启动电路与基准电压电路的联系 2 基准电压电路由T4 DZ2 T3 R3 R2 R1和D1 D2组成 VZ2 3VBEVREF R1 2VBE 11 16 R1 R2 R3 11 2串联反馈式稳压电路 R1 R2 R3 DZ2正温度系数T3 D1 D2负温度系数 VREF基本不随温度而变化 DZ2采用恒流源供电 VREF不受VI波动的影响 3 取样比较放大电路和调整电路由T4 T11组成 其中 T10 T11组成复合调整管 R12 R13组成取样电路 T7 T8和T6组成带恒流源的差分放大电路 T4 T5组成的电流源作为其有源负载 T9 R9 缓冲电路 确保T8工作在线性区 11 2串联反馈式稳压电路 4 保护电路a 减流式保护电路由T12 R11 R15 R14和DZ3 DZ4组成 R11为检流电阻 主要目的是使调整管 T11 工作在安全区域 PC PCM ICVCE R14 R15R15IO VBE12 VI VO VZ3 VZ4 11 18 R11R14R14R11 VI VO VCE11 IO 限制PC 11 2串联反馈式稳压电路 b 过热保护电路由DZ2 T3 T14和T13组成 常温下 VR3 0 4V T14 T13 T VZ2 VR3 VBE14 T14 T13 IB10 IO 5 结构外形 图11 13 11 2串联反馈式稳压电路 2 三端可调式集成稳压器 11 2串联反馈式稳压电路 三 三端集成稳压器的应用1 三端固定集成稳压器应用举例 C1 C2 频率补偿 防止产生高频自激振荡 抑制高频干扰 C3 减小低频干扰 D 保护二极管 11 2串联反馈式稳压电路 IO IO1 IO2 IO IO1 VR3 T3 T2 饱和 VBE1 IC1 2 三端可调式集成稳压器应用举例 11 2串联反馈式稳压电路 11 2串联反馈式稳压电路 章末总结与习题讨论 一 本章小结1 了解小功率直流稳压电源的组成 2 熟悉桥式整流 电容滤波电路的工作原理及整流 滤波元件的选取 3 了解C型滤波 倒L型滤波和 型滤波电路的特点及应用场合 4 熟悉串联反馈式稳压电路的组成及工作原理 5 熟悉三端集成稳压器电路的组成及应用 二 例题讨论 章末总结与习题讨论 例11 2 P473 474题10 2 3 章末总结与习题讨论 解 1 二极管D1 D4的极性接反 稳压管DZ1 DZ2的极性接反 运放A的同相与反相端接反 不能构成负反馈 2 VI为桥式整流输出电压 故VI 1 2V2 1 2 20 24V DZ2 R1 T1为启动电路 当该电路启动后 T2 T3有直流偏置 才能稳定输出 3 VA VI 1 2V2 1 2 20 24V VB 12V VC VD VZ1 6V VE VB 2VBE 12 1 4 13 4V 章末总结与习题讨论 VCE3 VA VB 24 12 6V 4 例11 3 P472 473题10 2 2VZ 6 3V DZ具有正的温