模拟电路制作与调试项目教程 教学课件 刘婷婷 项目一 直流稳压电源(1)

1、在线教务辅导网：在线教务辅导网：http:/ 教材其余课件及动画素材请查阅在线教务辅导网教材其余课件及动画素材请查阅在线教务辅导网 QQ:349134187 或者直接输入下面地址：或者直接输入下面地址： http:/ 项项目目一一 目 录 学习目标 项目要求 项目引导 项目学习 制作指导 项目验收 学习目标 知识目标知识目标 u了解直流稳压电源的组成及工作过程。了解直流稳压电源的组成及工作过程。 u了解直流稳压电源电路中元器件的特点及应用。了解直流稳压电源电路中元器件的特点及应用。 u能够制作并调试直流稳压电源。能够制作并调试直流稳压电源。 u会用仪器、仪表对直流稳压电源进行性能指标的调会用仪

2、器、仪表对直流稳压电源进行性能指标的调 试和测量。试和测量。 u会编写制作调试报告。会编写制作调试报告。 能力目标能力目标 u会用万用表检测直流稳压电源电路中的元器件。会用万用表检测直流稳压电源电路中的元器件。 u会用信号发生器产生会用信号发生器产生9V、100Hz的正弦交流信号。的正弦交流信号。 u会用示波器观察并测量会用示波器观察并测量9V、100Hz的正弦交流信号的峰的正弦交流信号的峰 -峰值和周期。峰值和周期。 u会用万用表测量整流后的直流电压。会用万用表测量整流后的直流电压。 u按照工艺要求对元器件进行整形、装配。按照工艺要求对元器件进行整形、装配。 u按照工艺要求制作、调试直流稳压

3、电源电路按照工艺要求制作、调试直流稳压电源电路。 项目要求 u稳压范围：9（110%）V。 u纹波系数：10-2。 u输出内阻：30。 制作直流稳压电源要求如下： 任务分配表任务分配表 项目任务工作子任务课时 任务一 分析电路工作原理 子任务1 认识电路中元器件符号2 子任务2 认识直流稳压电源电路2 子任务3 绘制电路焊接草图2 任务二 识别并检测电路元器件 子任务1 识别与检测电阻器2 子任务2 识别与检测电容器2 子任务3 识别与检测电源变压器2 子任务4 识别与检测二极管2 子任务5 识别与检测晶体管三极管2 任务三 制作并调试直流稳压电源 子任务1 电路元器件的装配与布局2 子任务2

4、 制作直流稳压电源电路2 子任务3 调试直流稳压电源电路4 任务四 项目汇报与评价 子任务1 汇报制作调试过程4 子任务2 对别人的作品进行评价2 子任务3 撰写制作调试报告2 虚拟工作室虚拟工作室 直流稳压电源电路图 任务任务1 分析电路工作原理分析电路工作原理 学习目标学习目标 1、了解直流稳压电源的组成。 2、能看懂直流稳压电源的电路图。 3、会分析直流稳压电源的工作过程。 工作子任务工作子任务 1认识元器件符号及实物。 2简述直流稳压电源的工作过程。 3绘制直流稳压电源的焊接草图。 考考你考考你 、将直流稳压电源的电源插入交流电、将直流稳压电源的电源插入交流电 源插座上，就可以得到直流

5、电压。这是源插座上，就可以得到直流电压。这是 什么原因？什么原因？ 、我们用的手机充电器，将其插入交、我们用的手机充电器，将其插入交 流电源插座上，就可以得到直流电压给流电源插座上，就可以得到直流电压给 手机的电池充电，这是什么原理？手机的电池充电，这是什么原理？ 知识链接知识链接11直流稳压电源的组成直流稳压电源的组成 一、一、直流稳压电源电路中的元器件直流稳压电源电路中的元器件 、电源变压器、电源变压器 电源变压器就是一种利用电磁感电源变压器就是一种利用电磁感 应原理，将电网提供的交流电压应原理，将电网提供的交流电压 变换为电路所需要的交流电压的变换为电路所需要的交流电压的 器件。器件。电

6、源变压器主要由铁心和电源变压器主要由铁心和 绕组（也称作线圈）两部分组成。绕组（也称作线圈）两部分组成。 铁心是用导磁性好的硅钢片叠装铁心是用导磁性好的硅钢片叠装 而成，绕组是用铜丝绕制在铁心而成，绕组是用铜丝绕制在铁心 上。上。 电源变压器的工作原理电源变压器的工作原理 （1）功率关系式）功率关系式 P1 = P2 理想电源变压器：变压器铁心内无漏磁，磁能无损失，一次、理想电源变压器：变压器铁心内无漏磁，磁能无损失，一次、 二次绕组的内阻不计，不产生焦耳热，电能无损失。二次绕组的内阻不计，不产生焦耳热，电能无损失。 （2）电压关系式）电压关系式 （3）电流关系式）电流关系式 n n n U

7、U 2 1 2 1 12 21 I I n n 电源变压器的工作原理电源变压器的工作原理 一台理想变压器，其一次绕组一台理想变压器，其一次绕组22002200匝，二次绕组匝，二次绕组440440匝，并接一个匝，并接一个100100 的负载电阻，如图的负载电阻，如图1-51-5所示。所示。 （1 1）当一次绕组接在）当一次绕组接在44V44V直流电源上时，电压表示数直流电源上时，电压表示数_V_V， 电流电流 表示数表示数_A_A。 （2 2）当一次绕组接在）当一次绕组接在220V220V交流电源上时，电压表示数交流电源上时，电压表示数_V_V， 电流电流 表示数表示数_A_A。此时输入功率为。

8、此时输入功率为_W_W，变压器的效率为，变压器的效率为 _。 例例1-1 图图 1-5 【解析解析】（1）当一次绕组接在直流电源上时，由于一次绕 组中的电流恒定，穿过原二次绕组的磁通量不发生变化， 二次绕组两端不产生感应电动势，故电压表、电流表示数 均为零。 ( 2) 加入交流电时：由得 P1=P2= U 2I2= 0.4444W=19.36W 效率： =100 % 11 22 U U n n 44 2200 440 200 2 1 12 n n UU A R U I44. 0 100 44 2 2 【评注评注】变压器只能改变交流电压，不能改变直流电压。理想变压器无能变压器只能改变交流电压，不

9、能改变直流电压。理想变压器无能 量损耗，效率为量损耗，效率为100。 图图1-6所示为一理想变压器，所示为一理想变压器，S为单刀双掷开关，为单刀双掷开关，P为滑动变阻器的滑为滑动变阻器的滑 动动 触头，触头，U1为加在一次绕组两端的电压，为加在一次绕组两端的电压，I1为一次绕组中的电流强度，为一次绕组中的电流强度， 则则 （ ）。）。 A保持保持U1及及P的位置不变，的位置不变，S由由a合到合到b时，时，I1将增大。将增大。 B保持保持U1及及P的位置不变，的位置不变，S由由b合到合到a时，时，R消耗的功率减小。消耗的功率减小。 C保持保持U1不变，不变，S合在合在a处，使处，使P上滑，上滑，

10、I1将增大。将增大。 D保持保持P的位置不变，的位置不变，S合在合在a处时，若处时，若U1增大，则增大，则I1将增大。将增大。 例例1-2 图1-6 例1-2电路 图 电路如图电路如图1-7所示，一理想变压器一次绕组、二次绕组的匝数比为所示，一理想变压器一次绕组、二次绕组的匝数比为3： 1， 二次绕组接三个相同的灯泡，均能正常发光，若在一次绕组再串一相同二次绕组接三个相同的灯泡，均能正常发光，若在一次绕组再串一相同 的灯泡的灯泡EL，设电源有效值不变，则（）。，设电源有效值不变，则（）。 A.灯灯EL与三灯亮度相同与三灯亮度相同 B.灯灯EL比三灯都暗比三灯都暗 C.灯灯EL将会被烧坏将会被烧

11、坏 D.无法判断其亮度情况无法判断其亮度情况 例例1-3 电路如图电路如图1-81-8所示，理想变压器三个线圈的匝数之比所示，理想变压器三个线圈的匝数之比 为为n1 n1 ：n2 n2 ：n3=10n3=10：5 5：1 1，其中，其中n1n1接到接到220V220V的交流的交流 电源上，电源上，n2 n2 和和n3n3分别与电阻分别与电阻R2R2、R3R3组成闭合回路。组成闭合回路。 已知通过电阻已知通过电阻R3R3的电流的电流I3I32A2A，电阻，电阻R2 R2 110110， 求通过电阻求通过电阻R2R2的电流和通过一次绕组的电流。的电流和通过一次绕组的电流。 例例1-4 整流是通过二

12、极管的单向导通原理来完成的，用两只管组成整流是通过二极管的单向导通原理来完成的，用两只管组成 的是半波整流电路，用四只二极管组成的是全波整流电路。的是半波整流电路，用四只二极管组成的是全波整流电路。 2 2、整流桥、整流桥 a)半桥半桥 b)全桥全桥 图1-9常见整流桥封装 3、滤波电容器、滤波电容器 交流电经过整流得到的脉动直流电还不是理想的直流电，还交流电经过整流得到的脉动直流电还不是理想的直流电，还 存在交流成分，滤波电路能够滤掉脉动直流电中的交流成分存在交流成分，滤波电路能够滤掉脉动直流电中的交流成分 ，使输出波形更加平滑，更接近于理想的直流电压。最常用，使输出波形更加平滑，更接近于理

13、想的直流电压。最常用 的滤波电路是电容滤波。的滤波电路是电容滤波。 图1-10 滤波电容外形封装 、稳压二极管、稳压二极管 交流电压经过整流滤波后所得到的直流电压虽然比较平滑，交流电压经过整流滤波后所得到的直流电压虽然比较平滑， 但是很不稳定，当电网电压波动、负载或温度变化时，输出但是很不稳定，当电网电压波动、负载或温度变化时，输出 直流电压的大小也将发生变化。这种变化会引起负载工作不直流电压的大小也将发生变化。这种变化会引起负载工作不 稳定，甚至不能正常工作。因此，为了使输出的直流电压保稳定，甚至不能正常工作。因此，为了使输出的直流电压保 持恒定，应在滤波电路之后增加稳定压电路。持恒定，应在

14、滤波电路之后增加稳定压电路。 图1-11 稳压管外形封装 稳压二极管稳压二极管 （Voltage Stabilizing DiodeVoltage Stabilizing Diode） 又称齐纳二极又称齐纳二极 管，是工作在反向击管，是工作在反向击 穿区的特殊二极管。穿区的特殊二极管。 图1-12 稳压管的反向击穿特性 思考与练习思考与练习 1电源变压器有何特点？能否变换直流电压？ 2整流桥输出的电压是什么电压？画出其波形。 3滤波电容器后输出的电压是什么电压？画出其 波形。 4稳压电路输出的是什么电压？画出其波形。 5正弦交流电经过变压器变换后得到的是 ，经过 整流电路后得到的是 ， 经过电

15、容器滤波后得到的 是 ，经过稳压电路后得到的是 。 A.交流电压 B.脉动直流电压 C.较平滑的直流电压 D.理想直流电压 6根据稳压二极管的特性曲线可知，当稳压二极管工作在 反向击穿区时，它的电压 ，而电流 。 A.基本不变 B.变化很大 知识链接知识链接22直流稳压电源的工作过程直流稳压电源的工作过程 直流稳压电源的工作过程分为变压、整流、滤波、稳压直流稳压电源的工作过程分为变压、整流、滤波、稳压 四个环节。四个环节。 图1-13 直流稳压电源各部分波形 变压变压是通过电源变压器来现的，其作用是将电网提供的单是通过电源变压器来现的，其作用是将电网提供的单 相相220V220V交流电压变换为

16、幅度较小的交流电压。交流电压变换为幅度较小的交流电压。 整流整流是通过整流电路实现的，其作用是将经过变压器变换是通过整流电路实现的，其作用是将经过变压器变换 后的幅度较小的交流电压变换为单向脉动直流电压。后的幅度较小的交流电压变换为单向脉动直流电压。 滤波滤波是通过滤波电路实现的，其作用是把经整流后的单向是通过滤波电路实现的，其作用是把经整流后的单向 脉动直流电压变换为较平滑的直流电压。脉动直流电压变换为较平滑的直流电压。 稳压稳压是通过稳压电路实现的，其作用是把经过滤波后较平是通过稳压电路实现的，其作用是把经过滤波后较平 稳的直流电压变换为理想的直流电压输出，使输出电压更稳的直流电压变换为理

17、想的直流电压输出，使输出电压更 加稳定。加稳定。 单相半波整流电路 1、电路结构、电路结构 单相半波整流电路是最基本的将交流转换为直流的电路，单相半波整流电路是最基本的将交流转换为直流的电路， 其电路如图（其电路如图（a）所示。整流后的波形如图（）所示。整流后的波形如图（b）所示）所示 单相半波整流电路 2 2、工作原理、工作原理 输入整流电路的交流电压来自于电源变压器输入整流电路的交流电压来自于电源变压器T的二次的二次 绕组输出端。分析整流电路的工作原理需要将交流电压分绕组输出端。分析整流电路的工作原理需要将交流电压分 成正、负半周两种情况。成正、负半周两种情况。 （1）当交流电压为正半周期

18、间，即）当交流电压为正半周期间，即u2为正半周时，为正半周时， 交流输入电压使二极管正极上的电压高于地线电压，二极交流输入电压使二极管正极上的电压高于地线电压，二极 管负极通过管负极通过RL与地端相连而为与地端相连而为0V，二极管，二极管V1的正向电压的正向电压 高于负向电压，由于交流输入电压幅度足够大，使二极管高于负向电压，由于交流输入电压幅度足够大，使二极管 V1正偏导通，回路中有电流通过，负载电阻正偏导通，回路中有电流通过，负载电阻RL两端的电两端的电 压为压为UR。 单相半波整流电路 T的次线圈上端 V1 正极 V1 负极 电阻RL 地线 T次线线圈下端 T 次级线圈构成回路。 回路中

19、的电流为：回路中的电流为： 单相半波整流电路 负载电阻上的直流电压指一个周期内的电压平均值，即：负载电阻上的直流电压指一个周期内的电压平均值，即： U。=0.45 U2 3负载电阻上的直流电压负载电阻上的直流电压 4整流二极管的选用要求整流二极管的选用要求 对于半波整流电路而言，二极管的选择主要要考虑 两个因素，一是最大正向电流IF，另一个是最高反向工 作电压URM。 正向电流IF应大于负载实际工作电流Io 最高反向工作电压 应大于 22U URM 单相半波整流电路单相半波整流电路 单相整流电路除桥式整流 电路外，还有单相半波和全波 两种形式。单相半波整流电路 如图 (a)所示，波形图如图 (

20、b) 所示。 (a)电路图 (b)波形 图 根据图可知，输出电压在一个工频周期内，只是正半周 导电，在负载上得到的是半个正弦波。负载上输出平均电 压为 22 0 2LO 45. 0 2 )d(sin2 2 1 VV ttVVV L 2 L 2 LD 45. 0 2 R V R V II 流过负载和二极管的平均电流为 2Rmax 2VV 二极管所承受的最大反向电压 单相全波整流电路如 图15.05(a)所示，波形 图如图15.05(b)所示。 单相全波整流电路 (a)电路图 (b)波形图 根据图（根据图（b）可知，全波整流电路的输出，与桥式整）可知，全波整流电路的输出，与桥式整 流电路的输出相同

21、。流电路的输出相同。输出平均电压输出平均电压为为 22 0 2LO 9 . 0 22 )d(sin2 1 VVttVVV L 2 L 2 Lo 9 . 0 22 R V R V II 流过负载的平均电流为 2Rmax 22VV 二极管所承受的最大反向电压 67. 0 3 2 22 3 24 22 VV S 单相全波整流电路的脉动系数S与单相桥式整流 电路相同。 注意：整流电路中的二极管是作为开关运用的。整流电路既有：整流电路中的二极管是作为开关运用的。整流电路既有 交流量，又有直流量，通常对交流量，又有直流量，通常对: 输入（交流）输入（交流）用有效值或最大值；用有效值或最大值； 输出（交直流

22、）输出（交直流）用平均值；用平均值； 整流管正向电流整流管正向电流用平均值；用平均值； 整流管反向电压整流管反向电压用最大值。用最大值。 单相桥式整流电路的变压器中只有交流电流流过，而半波单相桥式整流电路的变压器中只有交流电流流过，而半波 和全波整流电路中均有直流分量流过。所以单相桥式整流电路和全波整流电路中均有直流分量流过。所以单相桥式整流电路 的变压器效率较高，在同样的功率容量条件下，体积可以小一的变压器效率较高，在同样的功率容量条件下，体积可以小一 些。单相桥式整流电路的总体性能优于单相半波和全波整流电些。单相桥式整流电路的总体性能优于单相半波和全波整流电 路，故广泛应用于直流电源之中。

23、路，故广泛应用于直流电源之中。 单相桥式整流电路 1 1、电路结构、电路结构 单相桥式整流电路是最基本的将交单相桥式整流电路是最基本的将交 流转换为直流的电路，其电路如图流转换为直流的电路，其电路如图 （a）所示。整流后的波形如图（）所示。整流后的波形如图（b) 所示。所示。 （a）桥式整流电路 （b）波形图 单相桥式整流电路 2 2、 工作原理工作原理 在分析整流电路工作原理时，整在分析整流电路工作原理时，整 流电路中的二极管是作为流电路中的二极管是作为开关开关 运用，具有单向导电性。运用，具有单向导电性。 （1）当交流电正半周时：二极管）当交流电正半周时：二极管 D1、D3导通，在负载电阻

24、上得到导通，在负载电阻上得到 正弦波的正半周。正弦波的正半周。 在负载电阻上正负半周经过合成，得到的在负载电阻上正负半周经过合成，得到的 是同一个方向的单向脉动电压。单相桥式整流是同一个方向的单向脉动电压。单相桥式整流 电路的波形图见图电路的波形图见图 (b)。 （2）当负半周时二极管）当负半周时二极管D2、D4导通，在负载导通，在负载 电阻上得到正弦波的负半周。电阻上得到正弦波的负半周。 单相桥式整流电路 (1) (1) 工作原理工作原理 单相桥式整流电路是最单相桥式整流电路是最 基本的将交流转换为直流基本的将交流转换为直流 的电路，其电路如图（的电路，其电路如图（a） 所示。所示。 （a）

25、桥式整流电路 （b）波形图 根据图（根据图（b）可知，输出电压是单相脉动电压。通）可知，输出电压是单相脉动电压。通 常用它的平均值与直流电压等效。常用它的平均值与直流电压等效。输出平均电压输出平均电压为为 （2 2）参数计算）参数计算 22 0 2LO 9 . 0 22 dsin2 1 VVttVVV 流过负载的平均电流为 L 2 L 2 L 9 . 0 22 R V R V I L 2 L 2L D 45. 0 2 2R V R VI I 流过二极管的平均电流为 2Rmax 2VV 二极管所承受的最大反向电压 滤波电路 1. 电容滤波电路 2. 电感滤波电路 电容滤波电路电容滤波电路 (1)

26、(1)滤波的基本概念滤波的基本概念 滤波电路利用电抗性元件对交、直流阻 抗的不同，实现滤波。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。经过滤波电路后，既可保 留直流分量、又可滤掉一部分交流分量，改 变了交直流成分的比例，减小了电路的脉动 系数，改善了直流电压的质量。 电容滤波电路 现以单相桥式电容滤波整流电路为例来 说明。电容滤波电路如图所示，在负载电阻 上并联了一个滤波电容C。 电容滤波电路 当v2到达90时，v2开始下 降。先假设二极管关断，电容C 就要以指数规律向负载L放电。 指数放电起始点的放电速率很大。

27、 滤波原理滤波原理 若电路处于正半周，二极管若电路处于正半周，二极管D1、D3导通，变压器次端电压导通，变压器次端电压v2给电容器给电容器 C充电。此时充电。此时C相当于并联在相当于并联在v2上，所以输出波形同上，所以输出波形同v2 ，是正弦形。，是正弦形。 电容滤波波形图电容滤波波形图 所以，在所以，在t1到到t2时刻，二极管导电，时刻，二极管导电， 充电，充电，vC=vL按正弦规律变化；按正弦规律变化；t2到到t3时刻二时刻二 极管关断，极管关断，vC=vL按指数曲线下降，放电时按指数曲线下降，放电时 间常数为间常数为RLC。 在刚过在刚过90时，正弦曲线下降的时，正弦曲线下降的 速率很慢

28、。所以刚过速率很慢。所以刚过90时二极管仍然时二极管仍然 导通。在超过导通。在超过90后的某个点后的某个点，正弦曲线，正弦曲线 下降的速率越来越快，当刚超过指数曲线下降的速率越来越快，当刚超过指数曲线 起始放电速率时，二极管关断。起始放电速率时，二极管关断。 当放电时间常数当放电时间常数RLC增加时，增加时， t1点要右移，点要右移， t2点要左移，点要左移， 二极管关断时间加长，二极管关断时间加长， 导通角减小，见曲线导通角减小，见曲线3； 反之，反之，RLC减少时，导通减少时，导通 角增加。显然，当角增加。显然，当L很很 小，即小，即IL很大时，电容滤很大时，电容滤 波的效果不好，见波的效

29、果不好，见滤波曲线滤波曲线中的中的2。 反之，当反之，当L很大，即很大，即IL很小很小 时，尽管时，尽管C较小较小, RLC仍很大仍很大,电容滤波的效果也很好，见滤电容滤波的效果也很好，见滤 波曲线中的波曲线中的3。所以电容滤波适合输出电流较小的场合。所以电容滤波适合输出电流较小的场合。 问题：有无L即空载，此时VC=VL=？ 电容滤波的效果 电感滤波电路 利用储能元件电感器的电流不能突变的性质，把电感与整流利用储能元件电感器的电流不能突变的性质，把电感与整流 电路的负载电路的负载L相串联，也可以起到滤波的作用。相串联，也可以起到滤波的作用。 电感滤波电路 波形图 电感滤波电路如图电感滤波电路

30、如图1所所 示。电感滤波的波形图如示。电感滤波的波形图如 图图2所示。所示。 当当v2正半周时，正半周时，D1、D3导电，导电， 电感中的电流将滞后电感中的电流将滞后v2。当负半周时，。当负半周时， 电感中的电流将经由电感中的电流将经由D2、D4提供。因提供。因 桥式电路的对称性，和电感中电流的桥式电路的对称性，和电感中电流的 连续性，四个二极管连续性，四个二极管D1、D3 ； D2、 D4的导通角都是的导通角都是180。 *使用条件： 2 )53( Ld T CR 名 称VL(空载)VL(带载) 二极管反向 最大电压 每管平均 电流 半波整流 2 2V 2 45. 0V 2 2V IL 全波

31、整流 电容滤波 2 2V 1.2V2* 2 22V 0.5IL 桥式整流 电容滤波 2 2V 1.2V2* 2 2V 0.5IL 桥式整流 电感滤波 2 2V 0.9V2 2 2V 0.5IL 1 稳压电路概述 2 硅稳压二极管稳压电路 3 线性串联型稳压电源 4 开关型稳压电源 1 1 稳压电路概述稳压电路概述 一、引起输出电压不稳定的原因 二、稳压电路的技术指标 引起输出电压变化的原因是引起输出电压变化的原因是负载电流的变化负载电流的变化和和 输入电压的变化，输入电压的变化，参见参见图图0101。 一、引起输出电压不稳定的原因一、引起输出电压不稳定的原因 负载电流的变化会负载电流的变化会

32、在整流电源的内阻上产生电压降，在整流电源的内阻上产生电压降， 从而使输入电压发生变化。从而使输入电压发生变化。 稳压电源方框图稳压电源方框图 ),(= OIO IVfV即 二、稳压电路的技术指标二、稳压电路的技术指标 用稳压电路的技术指标去衡量稳压电路性能用稳压电路的技术指标去衡量稳压电路性能 的高低。的高低。 VI和和 IO引起的引起的 VO可用下式表示可用下式表示 (1)(1)稳压系数稳压系数Sr 0= I O I O r O = I V V V V S 定义为定义为 OoIrO O O I I O O IRVSI I V V V V V 有时稳压系数也用下式定义 0= II OO r O

33、 / / = I VV VV S 当输出电流从零变化到最大额定值时，当输出电流从零变化到最大额定值时， 输出电压的相对变化值。输出电压的相对变化值。 （4 4）电流调整率）电流调整率SI %100= 0= O O I I V V V S (3)(3)输出电阻输出电阻Ro 0= O O o I = V I V R %100 1 = 0= I O O V O I V V V S (2)(2)电压调整率电压调整率SV 一般特指一般特指V Vi i/ /V Vi i= =10%10%时的时的Sr 输入电压交流纹波峰峰值与输出电压输入电压交流纹波峰峰值与输出电压 交流纹波峰峰值之比的分贝数。交流纹波峰峰

34、值之比的分贝数。 （6 6）输出电压的温度系数）输出电压的温度系数ST %100 1 = 0=0,= O O T IO VI T V V S 如果考虑温度对输出电压的影响, 则输出电 压是输入电压、负载电流和温度的函数 ),(= OIO TIVfV （5 5）纹波抑制比）纹波抑制比Srip p-op p-ip rip 20lg= V V S 硅稳压二极管稳压电路硅稳压二极管稳压电路 一、硅稳压二极管稳压电路的原理一、硅稳压二极管稳压电路的原理 二、稳压电阻的计算二、稳压电阻的计算 三、基准源三、基准源 硅稳压二极管稳压电路的原理硅稳压二极管稳压电路的原理 硅稳压二极管稳压电路的电路图如硅稳压二

35、极管稳压电路的电路图如图图所示。所示。 它是利用稳压二极它是利用稳压二极 管的反向击穿特性稳管的反向击穿特性稳 压的，由于反向特性压的，由于反向特性 陡直，较大的电流变陡直，较大的电流变 化，只会引起较小的化，只会引起较小的 电压变化。电压变化。 硅稳压二极管稳压电路硅稳压二极管稳压电路 (1) (1) 当输入电压变化时如何稳压当输入电压变化时如何稳压 根据电路图可知根据电路图可知 ZLR +=III RIVVVVV RIRIZO = 输入电压VI的增加，必然引起VO的增加，即VZ增加，从 而使IZ增加，IR增加，使VR增加，从而使输出电压VO减小。这 一稳压过程可概括如下： 这里VO减小应理

36、解为，由于输入电压VI的增加， 在稳压二极管的调节下，使VO的增加没有那么大而 已。VO还是要增加一点的，这是一个有差调节系统。 VIVOVZIZIRVRVO 硅稳压二极管稳压电路硅稳压二极管稳压电路 当负载电流变化时如何稳压当负载电流变化时如何稳压 负载电流IL的增加，必然引起IR的增加，即VR增加，从而 使VZ=VO减小，IZ减小。IZ的减小必然使IR减小，VR减小，从 而使输出电压VO增加。这一稳压过程可概括如下： ILIRVRVZ（VO）IZIRVRVO 稳压电阻的计算稳压电阻的计算 稳压二极管稳压电路的稳压性能与稳压二极稳压二极管稳压电路的稳压性能与稳压二极 管击穿特性的动态电阻有关

37、，与稳压电阻管击穿特性的动态电阻有关，与稳压电阻R的阻值的阻值 大小有关。大小有关。 稳压二极管的动态电阻越小，稳压电阻稳压二极管的动态电阻越小，稳压电阻R越大越大， 稳压性能越好。稳压性能越好。 稳压电阻稳压电阻R 的作用的作用 将稳压二极管电流的变化转换为电压的变化，将稳压二极管电流的变化转换为电压的变化， 从而起到调节作用，同时从而起到调节作用，同时R也是限流电阻。也是限流电阻。 显然显然R 的数值越大，较小的数值越大，较小IZ的变化就可引起足够大的变化就可引起足够大 的的VR变化，就可达到足够的稳压效果。变化，就可达到足够的稳压效果。 但但R 的数值越大，就需要较大的输入电压的数值越大

38、，就需要较大的输入电压VI值，损值，损 耗就要加大。耗就要加大。 稳压电阻的计算如下稳压电阻的计算如下 当当输入电压最小，负载电流最大输入电压最小，负载电流最大时，流过稳时，流过稳 压二极管的电流最小。此时压二极管的电流最小。此时I IZ Z不应小于不应小于I IZmin Zmin， ， 由此可计算出由此可计算出稳压电阻的最大值稳压电阻的最大值，实际选用的，实际选用的 稳压电阻应小于最大值。即稳压电阻应小于最大值。即 LmaxZmin ZImin max = II VV R 当当输入电压最大，负载电流最小输入电压最大，负载电流最小时，流过时，流过 稳压二极管的电流最大。此时稳压二极管的电流最大

39、。此时I IZ Z不应超过不应超过I IZmax Zmax，由 ，由 此可计算出此可计算出稳压电阻的最小值稳压电阻的最小值。即。即 LminZmax ZImax min = II VV R maxmin RRR (1)(1) (2)(2) 稳压二极管在使用时稳压二极管在使用时 一定要串入限流电阻，不一定要串入限流电阻，不 能使它的功耗超过规定值，能使它的功耗超过规定值， 否则会造成损坏！否则会造成损坏！ 三、基准源三、基准源 基准源基准源 一般是指击穿电压十分稳定，电压一般是指击穿电压十分稳定，电压 温度系数经过补偿了的稳压二极管温度系数经过补偿了的稳压二极管。 也称为参考源也称为参考源 这种

40、稳压二极管采用一种埋层工艺，稳压性能优良，有的这种稳压二极管采用一种埋层工艺，稳压性能优良，有的 还加有温度控制电路，使其温度系数可小到几个还加有温度控制电路，使其温度系数可小到几个1010-6 -6/ 。 型号型号 稳定电压稳定电压(V) 工作电流工作电流(mA) 电压温度系数电压温度系数(10 -6/ ) MC1403 2.51 1.2 10100 . LM136/236/336 2.5 10 30 5.0 10 30 . TL431 2.536 0.4100 50 . LM3999 6.955 10 5 . AD2710K/L 10.0001mV 10 2/1 . MAX676 4.09

41、60.01 5 1 677 5.0000.01 5 1 678 10.0000.01 5 1 . 典型的基准源典型的基准源 线性串联型稳压电源线性串联型稳压电源 稳压二极管的缺点是工作电流较小，稳定电压值不稳压二极管的缺点是工作电流较小，稳定电压值不 能连续调节。线性串联型稳压电源的工作电流较大，输能连续调节。线性串联型稳压电源的工作电流较大，输 出电压一般可连续调节，稳压性能优越。目前这种稳压出电压一般可连续调节，稳压性能优越。目前这种稳压 电源已经制成单片集成电路，广泛应用在各种电子仪器电源已经制成单片集成电路，广泛应用在各种电子仪器 和电子电路之中。线性串联型稳压电源的缺点是损耗较和电子

42、电路之中。线性串联型稳压电源的缺点是损耗较 大，效率低。大，效率低。 一、线性串联型稳压电路的工作原理 二、稳压电路的保护环节 三、三端集成稳压器 一、线性串联型稳压电路的工作原理一、线性串联型稳压电路的工作原理 (1) (1) 线性串联型稳压电源的构成线性串联型稳压电源的构成 线性串联稳压电源的工作原理可用图来说明。线性串联稳压电源的工作原理可用图来说明。 显然，VO =VI-VR，当VI增 加时，R 受控制而增加，使VR 增加，从而在一定程度上抵消了 VI增加对输出电压的影响。若负 载电流IL增加，R受控制而减小， 使VR减小，从而在一定程度上 抵消了因IL增加，使VI减小，对 输出电压减

43、小的影响。 串联稳压电源串联稳压电源串联稳压电源示意图串联稳压电源示意图 在实际电路中，可变电阻R是用一个三极管来 替代的，控制基极电位，从而就控制了三极管的 管压降VCE，VCE相当于VR。要想输出电压稳定， 必须按电压负反馈电路的模式来构成串联型稳压 电路。典型的串联型稳压电路如图所示。它由调调 整管、放大环节、比较环节、基准电压源整管、放大环节、比较环节、基准电压源几个部 分组成。 串联型稳压电路方框图串联型稳压电路方框图 (2) (2) 线性串联型稳压电源的工作原理线性串联型稳压电源的工作原理 根据图分根据图分两种情两种情 况况来加以讨论。来加以讨论。 1 1输入电压变化，输入电压变化

44、， 负载电流保持不变负载电流保持不变 输入电压输入电压VI的增加，必然会使输出电压的增加，必然会使输出电压VO有所增有所增 加，输出电压经过取样电路取出一部分信号加，输出电压经过取样电路取出一部分信号Vf与基与基 准源电压准源电压VREF比较，获得误差信号比较，获得误差信号V。误差信号经。误差信号经 放大后，用放大后，用VO1去控制调整管的管压降去控制调整管的管压降VCE增加，从增加，从 而抵消输入电压增加的影响。而抵消输入电压增加的影响。 VIVOVfVO1VCEVO （动画16-2） 2 2负载电流变化，输入电压保持不变负载电流变化，输入电压保持不变 负载电流负载电流IL的增加，必然会使输

45、入电压的增加，必然会使输入电压VI有所减有所减 小，输出电压小，输出电压VO必然有所下降，经过取样电路取出必然有所下降，经过取样电路取出 一部分信号一部分信号Vf与基准源电压与基准源电压VREF比较，获得的误差比较，获得的误差 信号使信号使VO1增加，从而使调整管的管压降增加，从而使调整管的管压降VCE下降，下降， 从而抵消因从而抵消因IL增加，使输入电压减小的影响。增加，使输入电压减小的影响。 ILVIVOVfVO1VCEVO 3.3.输出电压调节范围的计算输出电压调节范围的计算 根据图可知根据图可知VfVREF REF 23 21 O1O ) +(1=V RR RR VV 调节调节R2显然

46、可以改变输出电压。显然可以改变输出电压。 （动画16-1） 二、稳压电路的保护环节 串联型稳压电源的内阻很小，如果输出端短路，串联型稳压电源的内阻很小，如果输出端短路， 则输出短路电流很大。同时输入电压将全部降落在调则输出短路电流很大。同时输入电压将全部降落在调 整管上，使调整管的功耗大大增加，调整管将因过损整管上，使调整管的功耗大大增加，调整管将因过损 耗发热而损坏，为此必须对稳压电源的短路进行保护。耗发热而损坏，为此必须对稳压电源的短路进行保护。 过载也会造成损坏。过载也会造成损坏。 保护的方法保护的方法 反馈保护反馈保护 型型 温度保护温度保护 型型 截流型截流型限流型限流型 利用集成电

47、路制造工艺，利用集成电路制造工艺， 在调整管旁制作在调整管旁制作PN结温度传感器。结温度传感器。 当温度超标时，启动保护电路工作，当温度超标时，启动保护电路工作， 工作原理与反馈保护型相同。工作原理与反馈保护型相同。 截流型截流型 限流型限流型 当发生短路时，通过保当发生短路时，通过保 护电路使调整管截止，从而护电路使调整管截止，从而 限制了短路电流，使之接近限制了短路电流，使之接近 为零。截流特性见为零。截流特性见图图。 是当发生短路时，通过是当发生短路时，通过 电路中取样电阻的反馈作用，电路中取样电阻的反馈作用， 输出电流得以限制。限流特输出电流得以限制。限流特 性见性见图图。 截流型特性

48、截流型特性 限流型特性限流型特性 三端集成稳压器三端集成稳压器 (1)(1)概述概述 将串联稳压电源和保护电路集成在一起就是集成稳将串联稳压电源和保护电路集成在一起就是集成稳 压器。早期的集成稳压器外引线较多，压器。早期的集成稳压器外引线较多，现在的集成稳压现在的集成稳压 器只有三个：输入端、输出端和公共端，称为三端集成器只有三个：输入端、输出端和公共端，称为三端集成 稳压器。稳压器。它的电路符号见图它的电路符号见图0707，外形如图，外形如图0808所示。所示。 图图07 07 集成稳压器符号集成稳压器符号 要特别注意，不同型号，要特别注意，不同型号， 不同封装的集成稳压器，不同封装的集成稳

49、压器， 它们三个电极的位置是不它们三个电极的位置是不 同的，要查手册确定。同的，要查手册确定。 图图08 08 外形图外形图 照片 (2) (2) 线性三端集成稳压器的分类线性三端集成稳压器的分类 三端集成稳压器有如下几种：三端集成稳压器有如下几种： 1.1.三端固定正输出集成稳压器三端固定正输出集成稳压器，国标型号国标型号为为CW78-/CW78M-/CW78L- 2.三端固定负输出集成稳压器三端固定负输出集成稳压器，国标型号国标型号为为CW79-/CW79M-/CW79L- 3.三端可调正输出集成稳压器三端可调正输出集成稳压器，国标型号国标型号为为CW117-/CW117M-/CW117L

50、- CW217-/CW217M-/CW217L- CW317-/CW317M-/CW317L- 4.三端可调负输出集成稳压器三端可调负输出集成稳压器，国标型号国标型号为为CW137-/CW137M-/CW137L- CW237-/CW237M-CW237L- CW337-/CW337M-/CW337L- 5.5.三端低压差集成稳压器三端低压差集成稳压器 6. 6. 大电流三端集成稳压器大电流三端集成稳压器 以上以上1 1-为军品级为军品级；2 2-为工业品级为工业品级；3 3-为民品级为民品级。 军品级军品级为金属外壳或陶瓷封装，工作温度范围为金属外壳或陶瓷封装，工作温度范围-55-55150

51、150； 工业品级工业品级为金属外壳或陶瓷封装，工作温度范围为金属外壳或陶瓷封装，工作温度范围-25-25150150； 民品级民品级多为塑料封装，工作温度范围多为塑料封装，工作温度范围00125125。 (3) (3) 应用电路应用电路 三端固定输出集成稳压器三端固定输出集成稳压器的的 典型应用电路如图典型应用电路如图16.0916.09所所 示。示。 可调输出三端集成稳压器可调输出三端集成稳压器的内部，在输出端和公共端之间的内部，在输出端和公共端之间 是是1.251.25 V的参考源，因此输出电压可通过电位器调节。的参考源，因此输出电压可通过电位器调节。 )1 (25. 1+= 1 P P

52、aP 1 REF REFO R R RIR R V VV 应用电路应用电路( (固定固定) ) 三端可调输出集成稳压器三端可调输出集成稳压器的的 典型应用电路如图典型应用电路如图16.1016.10所示。所示。 应用电路应用电路( (可调可调) ) （4 4）利用三端集成稳压器组成恒流源）利用三端集成稳压器组成恒流源 图图1111稳压器做恒流源稳压器做恒流源 图图1212可调稳压器做恒流源电路可调稳压器做恒流源电路 (a)(a)小电流恒流源小电流恒流源 ( (b)b)大电流恒流源大电流恒流源 三端集成稳压器可三端集成稳压器可 做做恒流源恒流源使用使用, ,电路见电路见 图图1111和和1212

53、。 开关型稳压电源 为解决线性稳压电源功耗较大的缺点，研制了开为解决线性稳压电源功耗较大的缺点，研制了开 关型稳压电源。开关型稳压电源关型稳压电源。开关型稳压电源效率可达效率可达90%以上以上， 造价低造价低，体积小体积小。现在开关型稳压电源已经比较成熟，。现在开关型稳压电源已经比较成熟， 广泛应用于各种电子电路之中。开关型稳压电源的缺广泛应用于各种电子电路之中。开关型稳压电源的缺 点是点是纹波较大纹波较大，用于小信号放大电路时，还应采用第，用于小信号放大电路时，还应采用第 二级稳压措施。二级稳压措施。 主要介绍开关型稳压电路的工作原理。 开关型稳压电路的工作原理 开关型稳压电源的原理可用图开关型稳压电源的原理可用图1313的电路加以说的电路加以说 明明。它由。它由调整管调整管、滤波电路滤波电路、比较器比较器、三角波发生三角波发生 器器、比较放大器比较放大器和和基准源基准源等部分构成。等部分构成。 图图13 13 开关型稳压电源原理图开关型稳压电源原理图 三角波发生器通过比较器产生一个方波三角波发生器通过比较器产生一个方波vB，去控，去控 制调整管的通断。调整管导通时，向电感充电。当制调整管的通断。调整管导通时，向电感充电。当 调整管截止时，必须给电感中的电流提供一个泄放调整管截止时，必须给电感中的电流提供一个泄放 通路。通路。