电子技术应用课件 任务1.4 稳压电路的认识

稳压电路的认识

经整流和滤波后的输出电压，虽然脉动的交流成分很小，但是仍会随交流电源电压的波动和负载的变化而变化，稳定性较差。不能直接用于一些精密测量仪器和计算机等自动控制设备，否则会引起测量误差或工作不稳定，甚至无法工作。为了获得稳定性好的直流电压，应该加上稳压环节。稳压电路的认识1.4.1并联型稳压电路

硅稳压管稳压电路如图所示。由于图中稳压管VZ与负载电阻RL并联，所以称并联型稳压电路。图中R为限流电阻，Uo为整流滤波输出电压。

+–UIRL+CIOUO+–+–uIRRVZIz稳压电路的认识UO

=UZ

IR=IO+IZUIUZRL(IO)IR

设UI一定，负载RL变化

UO

(UZ

)

IZ

1.稳压电路工作原理+–UIRL+CIOUO+–+–uIRRVZIz限流调压稳压电路UO

基本不变

UR

(IRR)

IR

稳压电路的认识UO

=UZ

IR=IO+IZUIUZUI

UZ

设负载RL一定，UI变化

UO

基本不变

IRR

IZ

IR

+–UIRL+CIOUO+–+–uIRRVZIz稳压电路的认识2.硅稳压管稳压电路参数的选择(1)硅稳压管的选择可根据下列条件初选管子

UZ

=UOIZmax=(1.5~3)ILmax(2)输入电压UI的确定UI高，R大，稳定性能好，但损耗大。一般取UI=(1.5~2)UO

(3)限流电阻R的选择当输入电压UI上升10%，且负载电流最小时，流过稳压管的电流不超过稳压管的最大允许电流Izmax.稳压电路的认识即IZ=(UImax

UZ)/R

IOmin＜IZmax则

当输入电压UI下降10%，且负载电流最大时，流过稳压管的电流不允许小于稳压管稳定电流的最小值IZmin，即IZ=(UImin

UZ)/R

IOmax＞IZmin，则稳压电路的认识所以限流电阻R的取值范围为

在此范围内选一个电阻标准系列中的规格电阻。

稳压电路的认识3.参数的选择(1)UZ

=UO(2)IZM=(1.5~3)ILM(3)UI

=(1.5~2)UO(4)为保证稳压管安全工作为保证稳压管正常工作

适用于输出电压固定、输出电流不大、且负载变动不大的场合。稳压电路的认识1.4.2串联型稳压电路

用硅稳压管组成的稳压电路具有体积小、电路简单的优点，但稳压值不能随意调节，而且输出电流很小。为了加大输出电流，使输出电压可调节，通常采用串联型稳压电路。

图A串联型稳压电路图B用运放作比较器的串联型稳压电路稳压电路的认识1.电路组成

典型串联型稳压电路通常由调整管、比较放大环节、基准电压源和取样电路四部分组成，VT1为调整管

VT2构成比较放大器

VT2集电极负载电阻兼作VT1的基极偏置电阻

VZ和R4组成基准电压源R1、和R2组成采样分压器稳压电路的认识

用运放作比较放大器的串联型稳压电路如图B所示。由于运放具有很高的电压放大倍数，所以大大提高了控制的灵敏度，稳压效果更好。

2.工作原理由于某种原因使输出电压UO升高(或降低)时，取样电路就将这一变化趋势送到比较放大器的输入端与基准电压进行比较放大，使放大器的输出电压，即调整管基极电压降低(或升高)，因电路采用射极输出形式，故输出电压UO必然随之降低(升高)，从而使UO得到稳定。由于电路稳压是通过控制串接在输入电压与负载之间的调整管实现的，故称之为串联型稳压电路。稳压电路的认识

当由于电源电压或负载电阻的变化使输出电压UO升高时，有如下稳压过程：

由电路图可知UO

Uf

UB

UO

IC

UCE

由于引入的是串联电压负反馈，故称串联型稳压电路。UITR2UZRLUO

+–R3++––+UB+–DZ+–Uf+–R1稳压电路的认识

如图所示稳压电路中有一个电位器串接在R1和R2之间，可以通过调节来改变输出电压UO。

3.输出电压计算式中，UZ为稳压管的稳压值，UBE2为VT2发射结电压，为图5.4.2中电位器滑动触点下半部分的电阻值。稳压电路的认识

例1.电路如图所示，已知UI＝24V，稳压管的稳压值UZ＝5.3V，三极管的UBE＝0.7V，UCES1＝2V。在工程实践中若发生如下异常现象，试找出故障原因。

稳压电路的认识

(1)UI比正常值(24V)低，约为18V，且脉动很大，调节时，UO可随之改变，但稳压效果差。

(2)UI比正常值高，约为28V，UO很低，接近0V，调节不起作用。

(3)UO≈4.6V，调不起作用。

(4)UO≈22V，调不起作用。稳压电路的认识解：(1)正常情况下，U2=UI/1.2=20V

(2)如果调整管VT1截止或损坏，对前面的整流滤波电路而言，相当于与负载开路，这时UI=1.4U2=28V，UO很低，接近0V，调节不起作用。

如果滤波电容C开路或损坏，无滤波作用，这时，UI=0.9U2=18V，且脉动很大，调节时，UO可随之改变，但稳压效果差。

稳压电路的认识

(3)如果放大管VT2的C、E间短路，则，UO=UZ

UBE1=4.6V，调不起作用。

(4)如果放大管VT2的C、E间开路，则，UO=UI－UCES1=22V，调不起作用。

稳压电路的认识1.4.3集成稳压电路

将串联型稳压电路及其保护电路等制作在一块硅片上，便成为集成稳压器。由于它只有输入端、输出端和公共端，故又称为三端集成稳压器。

三端集成稳压器具有体积小、可靠性高、使用方便等特点。

三端稳压器还具有多种保护功能，包括过流保护、过压保护和过热保护等。因此广泛应用于各种电子设备中。三端稳压器分为固定式和可调式两类。1.端固定式稳压器三端固定式集成稳压器的输出电压是固定的。稳压电路的认识

国产的产品型号有CW78XX系列(正电压输出)和CW79XX系列(负电压输出)，型号组成及其意义见图所示。

其输出电压有±5V、±6V、±8V、±9V、±12V、±15V、±18V、±24V，

最大输出电流有0.1A、0.5A、1A、1.5A、2.0A等。稳压电路的认识

下图为CW78XX和CW79XX系列塑料封装与金属封装三端稳压器的外形及引脚排列。稳压电路的认识1—输入端3—公共端2—输出端78xx1—

公共端3—输入端2—输出端79xxW7800系列稳压器外形W7900系列稳压器外形稳压电路的认识2.三端可调式稳压器

三端可调式稳压器是在三端固定式稳压器基础上发展起来的一种性能更为优异的集成稳压组件，它除了具备三端固定式稳压器的优点外，可用少量的外接元件，实现大范围的输出电压连续调节(调节范围为1.2～35V)，应用更为灵活

三端

可调集成稳压器型号组成及其意义图

稳压电路的认识

图5.4.8为塑料封装与金属封装三端可调式集成稳压器的外形及引脚排列图。其典型产品有输出正电压的CW117、CW217、CW317系列和输出负电压的CW137、CW237、CW337系列。同一系列的内部电路和工作原理基本相同，只是工作温度不同。

稳压电路的认识3．应用实例

(1)基本应用电路

图中Ci用以减小纹波以及抵消输入端接线较长时的电感效应，防止自激振荡，并抑制高频干扰。一般取0.1～1μF。Co用以改善负载的瞬态响应并抑制高频干扰，可取1μF。同时Ci和Co应紧靠集成稳压器安装。

稳压电路的认识

正常工作时，三端可调集成稳压器输出端与调整端之间的电压为基准电压UREF，其典型值为UREF＝1.25V。流过调整端的电流典型值为IREF＝50μA。

由图可知调节电位器RP可改变R2的大小，从而调节输出电压UO的大小。三端可调式集成稳压器基本应用电路

稳压电路的认识（2）输出正、负电压稳压电路：当需要正、负两组电源输出时，可采用

CW7800系列和CW7900系列各一块，按下图接线，即可得到正负对称的两组15伏电源。23220V

24V+C

24V+CW7815Ci+15V123CiW79151COCO–15V1F1F0.33F0.33F1000F1000F输出正、负双路电压的稳压电路

稳压电路的认识（3）提高输出电压的电路

(a)用稳压管提高输出电压的电路

(b)用外接电阻提高输出电压的电路

当集成稳压器的输出电压低于稳压电源要求的输出电压时，可采用辅助的外围电路来提高输出电压。

稳压电路的认识

图

(a)是外接稳压管来提高输出电压的电路，由图可以看出UO＝U××＋UZ

U××是集成稳压器的输出电压，UZ是稳压管的稳定电压。R的作用是保证稳压管工作在稳压区，二极管VD具有保护稳压器的作用，正常工作时VD处于反向截止状态，当由于某种原因使输出电压低于UZ或输出短路时，二极管导通，电流可通过二极管流到输出回路，避免了电流由稳压器的接地端倒流进稳压器而造成稳压器损坏。

稳压电路的认识

图

(b)是利用外接电阻提高输出电压的电路，当忽略稳压器的静态工作电流时

稳压电路的认识1.4.4开关型稳压电路

串联型稳压器中的调整管工作在放大区，由于负载电流连续通过调整管，因此管子功率损耗大，电源效率低，一般只有20%~24%。若用开关型稳压电路，它可使调整管工作在开关状态，管子损耗很小，效率可提高到60%~80%。目前，随着开关电源电路本身的改进以及集成化开关稳压电源产品的大量生产，故开关型稳压电源在计算机、电视机及通讯设备中得到了广泛的应用。

1.开关型稳压电路的基本原理开关型稳压电路的基本结构框图如下图（a）所示稳压电路的认识稳压电路的认识交流电压直流电压U1矩形波U01平滑的直流电压U0

控制开关元件的开关频率或导通(开)、关断(关)的时间比例实现稳压控制。稳压电路的认识

图

(b)中UI为整流滤波输出电压，UO1为输出方波电压，VT为理想开关管，Ton为开关管导通时间，为开关管截止时间，T为开关周期。矩形脉冲电压的平均值为

UO=

UI

式中：

=Ton/T为矩形脉冲占空比。

稳压电路的认识2.串联型开关稳压电路串联型开关稳压电路开关调整管(简称开关管)是和输入电压以及负载串联的，所以称为串联型开关管VT的基极上加的是脉冲电压加上正脉冲电压时开关管进入饱和导通状态VD反偏截止储存能量同时给电容C充电和给负载RL供电。稳压电路的认识串联型开关稳压电路开关管VT的基极上加的是脉冲电压加上负脉冲电压时开关管截止VD导通产生一个自感反电