第六章通用集成稳压电路河北科技大学教案用纸.doc

河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸第 11 次课 2 学时上次课复习：第五章 集成锁相环的原理与应用本次课题（或教材章节题目）：第六章 通用集成稳压电路第一节 集成稳压电源的分类第二节 三端固定式集成稳压器教学要求： 掌握集成稳压器的分类及三端固定式集成稳压器的原理与应用重 点： 三端固定式集成稳压器的原理与应用难 点：三端固定式集成稳压器的电位分布，其稳压原理的本质及典型应用教学手段及教具：讲授讲授内容及时间分配：1. 集成稳压器的分类及三端固定式集成稳压器的原理 40分钟 2. 三端固定式集成稳压器的应用 50分钟课后作业思考题：1、2参考资料1. 沙占友等编著. 数字化测量技术，机械工业出版社，2009.32. 沙占友等著，标准线性稳压器应用技巧，中国电力出版社，2009.2注：本页为每次课教案首页河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸第六章 通用集成电源目前，电源集成电路正向集成化、标准化和小型的方向发展。本章介绍通用集成电源原理及应用。第一节 集成稳压器的分类一、集成稳压器的分类集成稳压器：线性集成稳压器，开关式集成稳压器。线性集成稳压器，又称做串联调整式集成稳压器。优点：稳压性能好，输出纹波电压小，电路简单、成本低廉。缺点是电源效率低，一般为45%左右。线性集成稳压器：固定输出式（含三端固定式、多端固定式、低压差固定式）可调输出式（含三端可调式、多端可调式、低压差可调式）按照输出电压的特点来划分：正压输出、负压输出、跟踪式正、负压输出共3种形式。开关电源（SPS）被誉为高效节能电源，它代表着稳压电源的发展方向，现已成为稳压电源的主流产品。开关电源内部的关键元器件工作在高频开关状态，本身消耗的能量很低，电源效率可达80%90%，比普通线性稳压电源提高近一倍。开关电源集成电路主要包括以下4种：脉冲宽度调制（简称脉宽调制PWM）器脉冲频率调制（简称脉频调制PFM）器单片开关式稳压器单片开关电源电路原理：图6-1 三种稳压器的等效电路a）串联调整式 b）并联调整式 c）开关式单片开关电源属于AC/DC电源变换器。单片开关电源集成电路自20世纪90年代中期问世以来便显示出强大的生命力。单片开关电源具有高集成度、高性价比、最简外围电路、最佳性能指标等优点，现已成为开发中、小功率开关电源、精密开关电源及开关电源模块的优选集成电路。二、稳压电源的主要参数电压调整率 SV（UOUO）100% （6-1-1）负载调整率 SI100% （6-1-2）第二节 三端固定式集成稳压器的原理与应用一、三端固定式集成稳压器的产品分类 三端固定式集成稳压器的产品分类见表6-2。 二、三端固定式集成稳压器的原理1. 7800系列三端固定式集成稳压器正压输出，分TO220塑料封装、TO3金属壳封装，最大允许功耗（PDM）分别为10W、20W（加合适的散热器）。UI为输入端，UO为输出端，GND是公共端（地）。7800系列的最大输出电流为1.5A。产品分类军品、类军品、类民品，工作结温（即芯片内部温度）范围分别为55150、25150、0125。7800系列集成稳压器的最高输入电压为35V。最小输入-输出电压差为2V，为工作可靠起见，一般应选4V6V。输出电压值允许有5%的偏差，电压调整率SV0.1，负载调整率SI0.8。对7800系列三端固定式集成稳压器而言，其电位分布如下： UIUOUGND （0V） （6-2-1）电流途径为：UI内部调整管UO外部负载RLGND。其输出电流IO是从UO端输出的。2. 7900系列三端固定式集成稳压器7900系列属于负压输出， 7900的电位分布为GND（0V）UOI （6-2-2）电流途径为：GND负载RLO内部调整管I。负载电流是从UO端流入稳压器的。注意，采用TO3封装的7800系列产品，其金属外壳为地端；而同样封装的7900系列的金属外壳是负压输入端。因此，将二者构成多路稳压电源时，若7800的外壳已经接印制版的公共地，则7900系列的外壳及散热器必须与印制板公共地绝缘，否则会造成电源短路。三、三端固定式集成稳压器的应用1. 典型应用CI为稳压器的输入电容，用来滤除高频纹波。CO为输出电容，利用其两端压降不能突变的特性可改善负载的瞬态响应。使用注意事项：（1）防止GND端开路（浮地），此时可造成UOUI，容易损坏负载电路中的元器件。（2）防止将输入端与输出端接反了。当稳压器输出端接着大容量负载电容CL时，应在UI端与UO端之间反极性并联一只保护二极管VD，正常情况下VD截止；一旦输入端发生短路，CL上积存的电荷便通过VD对地放电，防止向内部调整管的发射结放电而损坏芯片。2. 正负压可调输出式稳压电源正、负压可调输出式稳压电源的电路如图6-2-8所示，RP1、RP2为电位器。该稳压器的特点是7805的GND端接RP2的滑动端d，而将7905的GND端接RP1的滑动端c。若将UO固定为5V，则调节RP1时UO05V。反之，将UO固定为5V，则调节RP2时UO05V。该稳压器的另一特点是UO还可在2.55V范围内连续调节，获得正、负对称的输出电压。RP1、RP2可合用一只同轴电位器。当c点、b点分别滑至0位置时，输出为5V；当c点、b点分别滑至RP1、RP2的中间位置时，输出为2.5V。因此调节RP1、RP2时可获得2.55V范围内的任何对称电压。该电路实质上是通过改变公共端的电位，来控制稳压器输出电位的高低。需要注意的是，当|UO|2.5V时，稳压器可能无法正常工作，此时输出电压不确定。图6-2-8 正负压连续可调的稳压电源电路例说明，当d点滑至b端时，UdUb5V，而7805的UO端对GND端的电压固定为5V，故Ua0V。当d点移到0端时与典型用法相同，此时Ud0V，Ua5V。4. 恒流源电路三端稳压器可构成恒流源，向负载RL提供某一恒定的电流IH，当负载发生变化时7800通过改变调整管压降来维持IH不变。图6-2-9 恒流源电路计算IH的公式为 IHUOR （6-2-3）5. 升压方法用稳压管来提升GND端的电位，从而将输出电压从UO提升到UO。图6-2-10 利用稳压管提升输出电压UOUO+UZ （6-2-4）由于稳压管可以吸收静态电流Id，因此不会影响稳压管的稳定度。6. 扩流方法 图6-2-12 三端固定式集成稳压器的应用电路a）外接PNP管 b）外接NPN管思考题：1. 通用集成电源主要有哪些类型？ 2. 使用三端稳压器的注意事项。河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸第 12 次课 2 学时上次课复习：三端固定式集成稳压器本次课题（或教材章节题目）：第六章 通用集成稳压电路第三节 三端可调式集成稳压器教学要求： 掌握三端可调式集成稳压器的分类、原理与应用重 点：三端可调式集成稳压器的原理与应用难 点：三端可调式集成稳压器的电路设计教学手段及教具：讲授讲授内容及时间分配：1. 三端可调式集成稳压器原理与典型应用 45分钟 2. 三端可调式集成稳压器使用技巧 45分钟课后作业思考题：1参考资料1. 沙占友等编著，数字化测量技术，机械工业出版社，2009.32. 沙占友等著，标准线性稳压器应用技巧，中国电力出版社，2009.2注：本页为每次课教案首页河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸第六章 通用集成电源第三节 三端可调式集成稳压器的原理与应用一、三端可调式集成稳压器的产品分类三端可调式集成稳压器的产品分类见表6-3。二、三端可调式集成稳压器的原理三端可调式集成稳压器是在三端固定式集成稳压器的基础上发展而成的。它不仅保留了前者的优点，而且在性能指标上有很大提高。LM317型三端可调式集成稳压器的引脚排列及内部框图如图6-3-1所示，ADJ为调整端。TO220封装和TO3封装的最大允许功耗分别a）TO220封装 b）TO3封装 c）内部框图图6-3-1 LM337的引脚排列及内部框图为7.5W、15W（加合适的散热器）。与7800系列产品相比，它把内部电路（包括误差的放大器、50A的超级恒流源、偏置电路等）的接地端改接到输出端，使之在输入-输出压差下工作，因此LM317没有接地端。此外，它内部的1.25V基准电压源接在误差放大器同相输入端与ADJ之间。特别情况下，若将ADJ端接地，LM317就变成输出电压为1.25V的三端固定式集成稳压器。即使这样，其性能指标仍远优于7800。LM317的主要技术指标为UI2V40V，UO1.25V37V，IOM1.5A。其电压调整率SV0.02，负载调整率SI0.1，比7800系列提高近一个数量级。图6-3-1c中的RS为过电流检测电阻。三、三端可调式集成稳压器的应用1. 典型应用LM317的典型应用电路如图6-3-2所示。图6-3-2 LM317的典型应用电路R1、R2取样电阻。R1设定最小负载电流： R1的阻值有两种取法：取R1240，此时IL1.5V/2405mA，R2选用6.8k可调电阻；取R1120，IL10mA，R2可选3.4k。R2调整输出电压UO值。最大调整范围是1.25V37V的稳压输出。C2滤除R2两端的纹波，使之不能经放大后从UO端输出。VD2保护二极管，一旦UI发生短路故障，由VD2给C2提供泄放回路，避免C2经过LM317内部放电而损坏芯片。C1作防止输出端产生自激振荡。VD1保护二极管，当稳压器的输出端接大容量负载电容CL时，VD1可起到保护作用。输出电压的计算公式为 UO1.25（1） （6-3）2. 030V连续可调式稳压电源030V连续可调式稳压电源的电路如图6-3-3所示。为使输出电压能从0V开始连续调节，R2图6-3-3 030V连续可调式稳压电源的电路的下端应接1.25V的负电位。该电位可由稳压管VDZ来提供，VDZ再经过限流电阻R3接5V电源。VDZ亦可用两只硅整流管串联后代替。3. 宽范围跟踪式线性稳压器一种宽范围跟踪式线性稳压器的电路如图6-3-4所示。该稳压电路的巧妙之处是仅用一片LM317图6-3-4 一种宽范围跟踪式线性稳压器的电路型正压可调式线性稳压器，即可实现对LM320-系列负压固定式线性稳压器的跟踪。跟踪电路包括电阻R1、R2，硅二极管VD1、VD2，NPN晶体管VT（2N2222）。由R1、VD1、VD2和R2组成的分压器，并联在UO与UO之间。VT的基极接R1的下端，集电极接LM317的调整端。设VT的基极、集电极和调整端的电位分别为UB、UC和UADJ。当UO变得更负时，会使UB降低，导致UC和UADJ升高，UO也随之升高，最终使UO|UO|，正、负压输出达到平衡。反之，若UO向正的方向变化，则UBUCUADJUO，也能实现两路输出的平衡。VD1、VD2用于提高稳定性和跟踪能力。设计电路时应将引到M、N点的导线分别汇合成一个焊点。思考题：使用一片7806构成集成稳压电源。绘出从变压器一直到稳压输出的完整电路，标明各阻容元件的序号、数值。河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸第 12 次课 2 学时上次课复习：三端固定式集成稳压器本次课题（或教材章节题目）：第六章 通用集成稳压电路第四节 低压差线性稳压器教学要求： 掌握低压差线性稳压器的分类、原理与应用重 点：低压差线性稳压器的基本原理难 点： LDO、QLDO和VLDO的结构特点及压差计算方法教学手段及教具：讲授讲授内容及时间分配：1. 低压差线性稳压器的分类及原理 45分钟 2. 低压差线性稳压器的应用 45分钟课后作业思考题：1、2参考资料1. 沙占友等编著，数字化测量技术，机械工业出版社，2009.32. 沙占友等编著，低压差线性稳压器设计原理与应用，机械工业出版社，2008.7注：本页为每次课教案首页河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸第四节 低压差集成稳压器的原理与应用提高电源效率的三条途径：1. 尽量降低线性稳压器的输入电压。2. 选用低压差稳压器。3. 采用高效率开关电源。一、低压差集成稳压器的性能特点目前生产的串联调整式三端集成稳压器普遍采用电压控制型，为了保证稳压效果，稳压器的输入-输出压差一般要取4V6V，这是造成电源效率低的主要原因。若不考虑电源变压器和整流器的损耗，电源的总功率P就等于稳压器的功耗PD与输出功率PO之和： PPDPO （6-4-1）式中，PD为无用功率，它等于输入-输出压差与输出电流的乘积，即PD（UIUO）IO。PO是有用功率。对于串联调整式线性电源，若忽略其静态工作电流Id，则输入电流与输出电流相等，即IIIO，因此电源转换效率100% （6-4-2）举例说明，7805型三端集成稳压器的标称输出电压UO5V，当UI9V11V时，输入-输出压差是4V6V。不难算出，在UI分别为13、11、9V时，依次为38、45.5、55.6。一般情况下线性集成稳压器的转换效率只有45左右。很显然，有大约50的电能被浪费掉了。低压差稳压器属于电流控制型稳压器，并选用低压降的PNP型晶体管作为内部调整管，从而把输入-输出压差降低到0.5V0.6V以下。LM2930与普通三端稳压器7805的对比性试验见表6-4-2。二、低压差集成稳压器的分类线性稳压器的5种基本类型如图6-4-4所示。a图为传统的NPN型线性稳压器，其输入-输出压图6-4-4 线性稳压器的5种基本类型a）传统的NPN型稳压器 b）准低压差线性稳压器（QLDO） c）低压差线性稳压器（LDO） d）PMOS超低压差线性稳压器 e）NMOS超低压差线性稳压器差超过2.53V，为驱动电流（下同）。b图为准低压差线性稳压器（QLDO），其压差可减小到0.91.5V。c图为PNP型低压差线性稳压器（LDO），其压差仅为0.30.6V。d图为由P沟道MOS管构成的超低压差线性稳压器（简称PMOS VLDO），其压差可降至100mV左右。e图为由N沟道MOS管构成的超低压差线性稳压器（简称NMOS VLDO），其压差压差可低至几十毫伏。低压差线性稳压器与其他几种集成稳压器的性能比较见表6-4-2。表6-4-2 低压差线性稳压器与其他稳压器的性能比较稳 压 器 类 型普通线性成稳压器低压差稳压器超低压差稳压器开关稳压器内部功率管的结构双极型NPN达林顿调整管双极型PNP功率调整管P沟道功率MOSFET调整管双极型或MOSFET功率开关管控制特性电流控制型电流控制型电压控制型脉宽调制（PWM）型输入-输出压差高低极低较高静态工作电流小较大极小较小低压供电时的效率较低高很高高输出噪声及纹波小小很小最大输出状态自检（POK）、延迟供电、电源关断功能无部分产品具有电源关断功能大部分产品都有部分产品有外形尺寸较大较小很小较大三、低压差集成稳压器的应用1. 由SPX1584构成的奔腾微处理器电源SPX1584是美国Sipex公司生产的8A低压差稳压器。SPX1585分固定输出式（3.3V）、可调输出式两种类型。该产品适用于微处理器或便携式仪表的稳压电源、恒流源及电池充电器。SPX1584的输出电压精度为1，满载时的压差为1.1V。电压调整率为0.015、负载调整率为0.1。最大输出电流为8A。由SPX1584构成奔腾微处理器电源的电路如图6-5-1所示。计算输出电压的公式如下：图6-5-1 由SPX1584构成奔腾微处理器电源的电路 UO1.240（1） （6-5-1）当R1120，R2200时，根据式（6-5-1）计算出UO3.3V。四、低压差线性稳压器的设计要点（1）输入电压必须大于额定输出电压与输入-输出压差之和，即UIUOU。否则低压差线性稳压器将失去稳压功能。（2）为减小分布电容和分布电感，输入电容器和输出电容器应靠近低压差线性稳压器。在输入电容器上并联一只0.1F的陶瓷电容器，能消除寄生阻抗的影响。 （3）使用交流电源时，应采用单点接地、四线制接法，亦称开尔文（Kelvin）接法， 思考题：1. 提高稳压电源的效率有哪些途径？ 2. 试计算并比较NPN型线性稳压器、LDO、QLDO和VLDO的输入-输出压差。河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸第 14 次课 2 学时上次课复习：三端可调式集成稳压器本次课题（或教材章节题目）：第六章 通用集成稳压电路第七节 单片开关式集成稳压器教学要求： 掌握单片开关式集成稳压器的工作原理与电路设计重 点：单片开关式集成稳压器的工作原理与应用难 点：单片开关式集成稳压器的电路设计教学手段及教具：讲授讲授内容及时间分配：1. 单片开关式集成稳压器的工作原理 50分钟 2. 单片开关式集成稳压器的电路设计 40分钟课后作业思考题：1、2参考资料1. 沙占友等编著，数字化测量技术，机械工业出版社，2009.32. 沙占友等编著. 新型单片开关电源设计与应用，电子工业出版社，2001.6. 3. 沙占友等编著. 单片开关电源最新应用技术，机械工业出版社，2003.1注：本页为每次课教案首页河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸第六章 通用集成电源第六节 单片开关式稳压器的原理与应用单片开关式稳压器属于低压DC/DC电源变换器，主要优点：（1）集成化程度较高（内含开关功率管和保护电路）；（2）外围电路简单；（3）输出电压连续可调；（4）稳压性能好。 一、单片开关式稳压器的产品分类意-法半导体有限公司（SGS-Tomson）生产的L4960和L4970系列产品。适合制作低压连续可调（5.1 V40V）、大中功率（400W以下）、大电流（1.5A10A）、高效率（可大于90%）的开关电源。利用降压式电路来代替高频变压器，使用时需配工频变压器。二、L4960/4962的工作原理L4960和L4962的原理框图如图6-6-2所示（括号内数字是L4962的引脚序号）。图6-6-2 L4960和L4962的原理框图1. 主要包括6部分：5.1V基准电压源和误差放大器；锯齿波发生器；PWM比较器和功率输出级；软启动电路；输出限流保护电路；芯片过热保护电路。2. 基本工作原理：输出电压UO经R3、R4取样后，送至误差放大器的反相输入端，与加在同相输入端的5.1V基准电压进行比较，得到误差电压Ur，再用Ur的幅度去控制PWM比较器输出的脉冲宽度，最后经过功率放大和降压式输出电路使UO保持不变。 UODUI （6-6-1）当UO降低时，UrDUO；反之，若UO因某种原因而升高，则UrDUO。开关频率： f1/（R2C2） （6-6-2）3. 软启动电路有两个功能：（1）防止输出级发生二次击穿；（2）限制稳压器短路后的平均电流值。在软启动过程中，输出电流是缓慢建立起来的，软启动时间约100ms。当Tj150时，过热保护电路就输出高电平，加至与非门的反相输入端，使与非门输出低电平，将功率输出级关断。与此同时VT193导通，C4开始放电。过热保护电路动作之后，需要等Tj降至120以下才能重新启动。三、由L4960构成的单片开关电源由L4960构成的单片开关电源的电路如图6-6-6所示。 图6-6-6 由L4960构成开关电源的电路 UOUREF5.1 （6-6-3）设计要点：（1）L4960时必须加合适的散热器，因其最大允许功耗PDM7W，可选TO220成品散热器，亦可自制100 mm80 mm2 mm的铝板散热器。（2）设计电路时必须把信号地与功率地线分开布置，最后在输出端汇合（参见图6-6-6）。这是因为功率地线上有大电流通过，它在印制导线上形成的压降如被引入信号端，即会经L4960反映到输出端，影响稳压性能。（3）L4960最低只能输出5.1V电压，欲从0V起调，可利用7905型三端稳压器给L4960的GND端提供5V电压，便可获得0（UO5V）范围内的输出电压。思考题：1. 通用集成电源主要有哪些类型？单片开关式稳压器有何优点？2. 脉宽调制与脉频调制的原理有何区别？河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸第 15 次课 2 学时上次课复习：单片开关式集成稳压器本次课题（或教材章节题目）：第六章 通用集成稳压电路1. 单片开关电源的新技术及其应用2. EMI滤波器的原理与应用（第七章第四节）教学要求： 从硬件、软件两个方面掌握单片开关电源发展的新技术及其应用领域重 点：单片开关电源的工作原理与应用难 点：用计算机设计单片开关电源教学手段及教具：讲授讲授内容及时间分配：1. 单片开关电源的工作原理（多媒体课件） 45分钟2. EMI滤波器的原理与应用 45分钟 课后作业选作题：1参考资料1. 沙占友等编著. 数字化测量技术，机械工业出版社，2009.32. 沙占友等编著. 新型单片开关电源设计与应用，电子工业出版社，2001.6. 3. 沙占友.等编著 单片开关电源最新应用技术，机械工业出版社，2003.1注：本页为每次课教案首页输出电压。第九节 电磁干扰滤波器的原理与应用随着电子设备、计算机和家用电器的大量涌现与广泛普及，电网干扰正日益严重并形成一种公害，因为这种干扰可导致电子设备无法正常工作。特别是瞬态电磁干扰，其电压幅度高（几百伏至上千伏）、上升速率快、持续时间短、随机性强，容易对数字电路产生严重干扰，常使人们防不胜防，这已引起国内外电子界的高度重视。电磁干扰滤波器（EMI Filter）亦称电源噪声滤波器（Power Noise Filter，英文缩写为PNF），是近年来被推广应用的一种组合器件，它能有效地抑制电网噪声，提高电子设备的抗干扰能力及系统的可靠性。一、电磁干扰滤波器的构造原理及应用1. 构造原理电源噪声是电磁干扰（EMI）的一种，它属于射频干扰（RFI），其传导噪声的频谱大致为10kHz30MHz，最高可达150MHz。根据传播方向的不同，电源噪声可分为两大类：一类是从电源进线引入的外界干扰，另一类是由电子设备产生并经电源线传导出去的噪声。这表明噪声属于双向干扰信号，电子设备既是噪声干扰的对象，又是一个噪声源。从形成特点看，噪声干扰分串模干扰与共模干扰两种。串模干扰是两条电源线之间（简称线对线）的噪声，共模干扰则是两条电源线对大地（简称线对地）的噪声。电磁干扰滤波器应符合电磁兼容性（EMC）的要求，也必须是双向射频滤波器，一方面要滤除从交流电源线上引入的外部电磁干扰，另一方面还能避免本身设备向外部发出噪声干扰，以免影响同一电磁环境下其他电子设备的正常工作。此外，电磁干扰滤波器应对串模、共模干扰都起到抑制作用。2. 基本电路及典型应用电磁干扰滤波器的基本电路如图15-2-1所示。该五端器件有两个输入端，两个输出端和一个接地图15-2-1 电磁干扰滤波器的基本电路端，使用时外壳应接通大地。电路中包括共模扼流圈（亦称共模电感）L、滤波电容C1C4。L对串模干扰不起作用，但当出现共模干扰时，由于两个线圈的磁通方向相同，经过耦合后总电感量迅速增大，因此对共模信号呈现很大的感抗，使之不易通过，故称作共模扼流圈。它的两个线圈分别绕在低损耗、高导磁率的铁氧体磁环上。当有共模电流通过时，两个线圈上产生的磁场就会互相加强。L的电感量与EMI滤波器的额定电流I有关。适当增加电感量，可改善低频衰减特性。C1和C2采用薄膜电容器，容量范围大致是0. 01F0.47F，主要用来滤除串模干扰。C3和C4跨接在输出端，并将电容器的中点接通大地，能有效地抑制共模干扰。C3和C4的容量范围是2200pF0.1F。为减小漏电流，电容量不宜超过0.1F。C1C4的耐压值均为630VDC或250VAC。图15-2-3示出一种两级复合式EMI滤波器的内部电路，由于采用两级（亦称两节）滤波，因此滤除噪声的效果更佳。针对某些用户现场存在重复频率为几千赫兹的快速瞬态群脉冲干扰的问题，最近国内外还开发出群脉冲滤波器（亦称群脉冲对抗器），能对上述干扰起到抑制作用。二、电磁干扰滤波器的技术参数及测试方法1. 主要技术参数电磁干扰滤波器的主要技术参数有：额定电压，额定电流，漏电流，测试电压，绝缘电阻，直流电阻，使用温度范围，工作温升（Tr），插入损耗（AdB），外形尺寸，重量。上述参数中最重要的是插入损耗（亦称插入衰减），它是评价电磁干扰滤波器性能优劣的主要指标。插入损耗（AdB）是频率的函数，用dB表示。设电磁干扰滤波器插入前后传输到负载上噪声功率分别为P1、P2，有公式 AdB10lg （15-2-1）假定负载阻抗在插入前后始终保持不变，则 式中U1是噪声源直接加到负载上的电压，U2是在噪声源与负载之间插入电磁干扰滤波器后负载上的噪声电压，且U2U1。代入（15-2-1）式中得到 AdB20lg（） （15-2-2）插入损耗用分贝（dB）表示，分贝值愈大，说明抑制噪声干扰的能力愈强。鉴于理论计算比较烦琐且误差较大，通常是由生产厂家进行实际测量，根据噪声频谱逐点测出所对应的插入损耗，然后绘出典型的插入损耗曲线，向用户提供。图15-2-4给出一条典型曲线。由图可见，该产品可将1MHz30MHz的噪声电压衰减65dB。图15-2-4 典型的插入损耗曲线选作题：设计一个由脉宽调制器（UC3842）和单片开关式稳压器（L4960）构成的复合式开关电源的电路，要求输出电压调节范围是030V，最大输出电流为2A。河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸第 16 次课 2 学时上次课复习：单片开关稳压器的原理与应用本次课题（或教材章节题目）：第六章 通用集成稳压电路第八节 散热器设计教学要求： 掌握集成稳压器的散热器设计重 点：散热器设计及EMI滤波器原理难 点：散热器设计教学手段及教具：讲授讲授内容及时间分配：1集成稳压器的散热器设计 90分钟 课后作业 设计一个由7912构成的集成稳压电源。已知：UI23V，IO1A，PDM15W，TjM150，TA39，RA6/W，拟用2mm厚铝板散热器，并且在7912与散热板之间涂一层导热硅脂，求散热板的实际面积。参考资料1. 沙占友等编著. 数字化测量技术，机械工业出版社，2009.32. 沙占友等编著. 新型单片开关电源设计与应用，电子工业出版社，2001.6. 3. 沙占友.等编著 单片开关电源最新应用技术，机械工业出版社，2003.1注：本页为每次课教案首页河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸第六章 通用集成电源第八节 散热器的设计在利用集成稳压器构成线性稳压电源时，为使稳压器能正常工作并达到设计指标，必须给它装上合适的散热器，把芯片内部产生的热量及时散发掉。散热途径：管芯小散热板（或管壳）散热器周围空气。正确设计散热器是使用集成稳压器的前提条件。一、散热器的设计原理热阻：用来表征各种材料热传导性能的物理量，以每单位功耗下材料的温升来表示，单位是/W。温升愈低，说明材料的散热能力愈强，即热阻小；温升高表明散热能力差，热阻大。给半导体器件加散热器后可减小总热阻，热阻的分布情况如图6-8-1所示。R1表示从结到外壳图6-8-1 半导体器件加散热器后的热阻的热阻。R2是从外壳到器件表面的热阻。若令RA表示从结到器件表面的热阻，则RAR1R2。Rd为散热板到周围空气的热阻。R为散热板的总热阻，RRARd，这里假定未加散热板时的总热阻为R。设集成稳压器的最高允许结温为TjM，最高环境温度为TAM，加散热器后器件的实际功耗为PD，有关系式 PD （6-8-1）再令PD表示设计功耗，PDM为最大允许功耗，必须满足下述条件： PDPDPDM （6-8-2）若用PD来代替PD，则由式（6-8-1）可得到 RdRA （6-8-3）在确定散热板面积时将用到Rd值。二、散热器的设计方法散热器的种类：（1）平板式散热器，简称散热板，其结构简单、成本低，容易自制，但所占面积较大。（2）成品散热器，例如筋片式、叉指式散热器，其散热效果好，体积小，但成本较高。表6-8列出了几种常用封装的热学参数及所对应的稳压器型号。散热板的热阻Rd与表面积S表6-8 几种封装形式的热学参数封装形式国 外TO220TO3TO66TO39国 产S 7F2F1B4最大允许功耗PDMW1020100.7不加散热器时结到周围空气的总热阻R（/W）62.54050210加散热器后结到器件表面的热阻RA/（/W）直接与散热板接触766.526涂导热硅脂111加0.05mm厚的云母片1.81.81.8稳 压 器 典 型 系 列 产 品 7800790078M0078T007800790078T0078H0078P0078M0079M0078L007900 某些产品可有多种封装形式。的关系曲线如图6-8-2所示。图中分别给出铝板和铁板的曲线，板厚均为2mm，使用条件是散热板垂直放置，器件装在散热板中心位置。由图可见，散热板的面积愈大，热阻愈小，二者近似成反比。另外，在表面积与厚度相同的情况下，铝板的热阻较小，其散热性能图6-8-2 铝板与铁板RdS关系曲线优于铁板，而密度仅为铁板的1/3（2.7/7.8），并且不容易生锈。设计散热板时应遵循以下步骤：（1）确定已知条件。已知条件包括：稳压器的封装形式；稳压器的实际功耗PD、设计功耗PD、最大允许功耗PDM，要求PDPDPDM，PD可以估算，亦可按公式PD（UIUO）IO计算；允许最高结温TjM，亦即稳压器工作结温的上限值，三端稳压器可以是125（民品）或150（军品）；最高环境温度TAM，视当地一年中的最高气温或工作现场的最高温度而定；所选板材及厚度。（2）根据封装形式和散热板接触形式，从表6-8中查出