稳压电路原理及设计

.,7集成稳压电路,.,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。,220V,.,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,.,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,.,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,.,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。,.,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：,.,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,.,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L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。,.,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L很小，即IL很大时，电容滤波的效果不好；反之，当L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。,.,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,.,小结,.,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,.,VI,VO,Vf,VO1,VE,VO,T,稳压原理,.,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：,.,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,.,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。,.,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,.,开关型稳压电路的输出波形,开关电源波形图,.,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)。,.,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。,.,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Vi/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,.,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-55150；,工业品级为金属外壳或陶瓷封装，工作温度范围-25150；,民品级多为塑料封装，工作温度范围