模拟电子技术基础与技能第5章.直流稳压电源课件

1、1第5章 直流稳压电源 学习目标 知识目标： 了解直流稳压电源的性能指标。 能正确识读直流稳压电源原理图，明确其工作原理。 掌握三端集成稳压电源的应用特性和应用技巧。 掌握常用开关电源芯片的应用特性和应用技巧。 技能目标： 会用万用表测试集成逻辑门性能好坏。 会组装与调试串联型稳压电源 。 会查阅集成电路手册，能按要求选用集成稳压芯片。2 5.1 串联反馈稳压电路话题引入常用直流电源如图5-1所示。 a）直流发电机 b）干电池 b）直流稳压电源图5-1 常用直流电源直流电源主要要求：（1）输出的电压幅值稳定，当电网电压或负载波动时能基本保持不变；（2）直流输出电压平滑，脉动成分少；（3）交流电

2、变换成直流电时转换效率高。35.1.1 稳压电路的主要技术指标 通常用特性指标和质量指标来衡量稳压电路的质量。 【特性指标】特性指标指稳压电路的输入电压、输出电压、输出电压调节范围、最大输出电流等。 【质量指标】稳压电路质量指标主要包括稳压系数、输出电阻Ro和输出纹波电压等。 1.稳压系数S（电压调整率） （1） 定义：当负载保持不变，输出电压相对变化量与输入电压相对变化量之比。 （2）计算公式：42.输出电阻RO （1）定义：当稳压电路输入电压UI保持不变，由于负载变化而引起的输出电压变化量与输出电流变化量之比。（2）公式： 3.输出纹波电压定义：输出纹波电压指叠加在输出直流电压上的交流分量

3、 。注意：还有温度系数、噪声电压等。通常，我们主要讨论输出电阻和稳压系数这两个主要指标。 55.1.2 串联反馈式稳压电源【电路组成】a）组成框图 b）原理电路图图5-1 串联反馈式稳压电路（1）取样电路：由R1、RP、R2组成的分压电路构成，其作用是从输出电压UO中取出部分电压反馈至VT2的基极，调节RP可改变取样电压。（2）基准电压电路：由稳压二极管VS和限流电阻R3组成，其作用是为VT2的发射极提供基准电压，作为调整、比较的标准。6结论：只要改变电位器RP的抽头位置，便可改变电路分压比，从而调整输出电压UO的大小。（3）比较放大电路：由VT2和R4构成，其作用是将取样电压与基准电压进行比

4、较，用比较后的误差电压UBE2去控制VT1的基极电流。（4）调整元件：VT1为调整管，工作在放大区。因其与RL串联，故称串联型电源。改变IB1则VT1的C、E间电阻可变，从而自动调节UCE1，保持UO稳定。 注意：VT1为大功率晶体管，需加散热片。7【稳压原理】 提高电源稳压性能措施：（1）取样电阻：选用金属膜电阻，可使分压比n更稳定；（2）稳压二极管：选温度系数小的硅稳压二极管，使Uz更稳定；（3）比较放大管：选值大的晶体管，使调压灵敏，稳定性能好；（4）调整管：当输出功率较大时，要选用大功率晶体管，也可用复合管作调整管以提高值。8【调整管的选用】(略) 附加内容：a） 原理图 b）印刷电路

5、板参考图图5-2 串联型稳压电源（1）电路各元件作用；（2）电路稳压原理；（3）故障分析；思考题：若V3安装时装反，电路输出电路将如何变化？请简析原因。95.1.3 集成稳压器及其应用 a）三端集成稳压器符号 b）三端集成稳压器封装形式图5-4 三端集成稳压器符号及封状形式 分类：固定输出三端集成稳压器；可调输出三端集成稳压器。【三端固定输出集成稳压器】 （1）三端集成固定输出稳压器型号 以CW78L 系列为例，进行介绍：10C代表国标。W稳压器。78产品序列：78输出正电压；79输出负电压。L输出电流：代号“L”表示输出为小电流。例如，78L，最大输出电流为0.1A。代号“M”表示输出为中电

6、流。例如，78M，最大输出电流为0.5A。代号“S”表示输出为大电流。例如，78S，最大输出电流为2A。无字母表示电流为1.5A。用数字表示输出电压值。例：7805表示输出电压值为+5V；7912表示输出电压值为12V。11a）CW78系列 b）CW79系列图5-5 三端集成固定输出稳压器外形及引脚排列（2）三端集成固定输出稳压器的基本应用 1）输出正电压或负电压的稳压电路 122）输出正、负电压稳压电路【三端可调式集成稳压器】常用的有输出正电压的W117/W217/W317系列和输出负电压的W337系列，其调节范围为1.237V，最大输出电流为1.5A。其外形及引脚排列如图5-6所示。 13

7、（1）集成三端可调式稳压器型号。如：集成三端可调式稳压器CW317L的含义如下：C代表国标。W稳压器。3般民用。17产品序列：17输出正电压；37输出负电压。L输出电流：代号“L”表示输出为小电流，最大输出电流为0.1A。代号“M”表示输出为中电流，最大输出电流为0.5A。无字母表示电流为1.5A。14（2）集成三端可调式稳压器的基本应用 a）正电压输出 b）负电压输出图5-7 三端可调式集成稳压器的基本应用电路1）电路中，电容C1用于减小输入电压的脉动和防止过电压，C2用于削弱电路的高频干扰，并具有消振作用。2）输出电压：15知识链接 散热片简介a）铝散热片 b）铜散热片 c）铜铝结合散热片

8、图5-6 常见散热片外形目前常用的散热片材质是铜和铝合金，二者各有其优缺点。铜的导热性好，但价格较贵，加工难度较高，重量过大热容量较小，而且容易氧化。而纯铝太软，不能直接使用，都是使用的铝合金才能提供足够的硬度，铝合金的优点是价格低廉，重量轻，但导热性比铜就要差很多。有些散热器就各取所长，在铝合金散热器底座上嵌入一片铜板。对于普通用户而言，用铝材散热片已经足以达到散热需求。 165.2 开关型稳压电源电路话题引入开关型稳压电源的典型应用如图5-8所示。 a）裸板开关电源 b）交流适配器 b）电脑机箱电源图5-8 开关型稳压电源典型应用 开关型稳压电源按控制方式分为脉宽调制（PWM）和脉频调制（

9、PFM）两种，初学者学习该课程时，应以开关型稳压电源的工作原理及常用开关电源集成电路应用特性作为首要研究对象。175.2.1 开关型稳压电源的工作原理【并联型开关稳压电源】 （1）基本结构：储能电感与负载并联，因此得名。 拓展：冷地概念 （2）工作原理 调整管饱和导通期间，储能电感储能，由储能电容向负载供电；调整管截止期间，储能电感释放能量对储能电容充电，同时向负载供电。 18【串联型开关稳压电源】 （1）基本结构 ：储能电感与负载串联，因此得名。 拓展：热地概念（2）工作原理 集成运放输出低电位时，调整管饱和导通，向储能电感提供能量，由储能电容向负载供电；当集成运放翻转输出高电位时，调整管截

10、止，储能电感向储能电容充电，同时向负载供电。195.2.2 集成开关稳压器简介MC44602型集成开关稳压器：1.内部集成基准电压源、脉冲发生器、比较放大器和脉宽调制式电压比较器等电路。2.采用DIP-16封装形式。3.专用开关电源集成电路，具有性能稳定、功耗低、外围电路简洁、保护功能强等特点。 20典型应用：1.元器件作用：2.工作原理：3.输出电压：85V（行输出电路）、20V（伴音功放）、6.8V（灯丝）21技能训练2 串联型稳压电源的组装与调试【训练目标】1熟悉串联型稳压电源的工作原理；2熟悉串联型稳压电源的电路结构；3会组装、调试串联型稳压电源。【训练材料】22【相关原理介绍】 【实

11、训方法与步骤】1观察VD1VD4、V1、V2、V3和电解电容器C1、C2外部形状，并区分管脚；2用万用表检测元器件质量好坏，并进行整形和搪锡处理；3按图所示串联型稳压电源原理图，在印刷电路板（或万能板）上正确连接电路。234调试与检测电路（1）通电前检查：对照原理图检查电源的连接；注意整流二极管、电解电容、晶体管及稳压二极管的连接极性。（2）通电检测：将B单位低压交流电源调整到18V，输出分别连到稳压电源的i1和i2。 稳压电源输出电压的调节范围保持B单位低压交流电源输出18V不变，把RP2调节到中间阻值。然后调节RP1，使输出电压从最小变化到最大。并测得输出电压的最小值为 V，最大值为 V。

12、 输入电压对稳压电源的影响保持负载电阻不变，调节RP1使稳压输出为12V。然后依次调节B单位低压交流电源输出为12V、15V、18V、24V，分别测出电路中各点对应的电压，并填入表5-4。2425本 章 小 结1直流稳压电源由电源变压器、整流滤波电路和稳压电路等部分组成。2稳压电路用来在交流电源电压波动或负载变化时，稳定直流输出电压。在工程技术中，常用稳压电路有串联反馈稳压电路和开关型稳压电源。3串联型反馈稳压电路主要由基准电路、取样电路、比较放大电路和调整管四部分组成。调整管接成射极输出形式，引入深度电压负反馈，从而使输出电压稳定。由于调整管始终工作在线性放大状态，功耗较大，因而效率较低。4三端集成稳压器只有三个引出端：输入端、输出端和公共端（或调整端）。使用时要注