（中职）电子技术基础与技能（电子信息类）第6章课件

1、（中职）电子技术基础与技能（电子信息类）第6章ppt课件第6章 直流稳压电源 6.2 硅稳压二极管稳压电路 6.1 概述6.4 开关式稳压电源6.3 集成稳压电源学习目标 1.了解三端集成稳压器件的种类、主要参数、典型应用电路，能识别其引脚；3. 了解开关式稳压电源的框图及稳压原理2. 能识读集成稳压电源的电路图5. 会安装与调试直流稳压电源4. 了解开关式稳压电源的主要优点，列举其在电子产品中的典型应用6.1 概述单相小功率直流稳压电源主要包括变压、整流、滤波和稳压4个基本部分。各部分的功能如下： 图6-1 直流电源的组成 变压的作用是变换电网电压，由电源变压器实现； 整流的作用是把交流电压

2、变换为直流脉动电压，由二极管实现； 滤波的作用是滤掉整流输出电压中的脉动成分，变为较平滑的直流电压，由电容或电感实现； 稳压的作用是稳定输出电压使其基本不受电网电压变化或负载波动的影响。 演示：电视机正常工作的条件下，允许输入电压发生大范围变化。（a）输入电压较低，电视机出现上下色带 （b）输入电压过低，电视机屏幕收缩图6-2 电视机的稳压效果 现象：图6-2所示是电视机的稳压效果。市电电压经隔离变压器给电视机供电，当输入电压从220 V调低到100V时，屏幕显示正常。至95V时，会出现图6-2（a）所示屏幕上下有色带的现象，继续调低到90 V时，电视机出现如图6-2（b）屏幕收缩的现象。6.

3、1.1 稳压原理图6-3 稳压原理示意图 负载电阻上的电压URL=E-UZ。当负载电阻值或直流电压源发生变化时，在没有稳压电路存在的情况下，URL必然发生变化。而增加稳压电路后，利用稳压电路的调节作用，可以抵消前者引起的变化，从而保证URL稳定。 6.1.2 稳压电路的主要性能指标衡量稳压电路性能的主要指标为电压调整率kU和等效内阻r0。1电压调整率kU 电压调整率kU的定义是：负载电阻RL不变，当电网电压波动10%时，稳压电路相对变化量UO与输出电压的额定值UO之比，即kU 一般要求kU=(0.11)%。2等效内阻r0 稳压电源等效内阻r0就是它的输出电阻rO。它是指：在经过整流滤波后输入到

4、稳压电路的直流电压UI不变的情况下，由负载电流变化所引起的输出电压变化量UO与电流变化量IO之比，即k0 由于稳压电路的UO越小越好，所以r0也是越小越好。 6.2 硅稳压二极管稳压电路图6-4 硅稳压二极管稳压电路 稳压二极管DZ与负载电阻RL并联，为了保证稳压管工作在反向击穿区，稳压管与负载反向并联。市电经降压和整流滤波后的直流电压作为稳压电路的输入电压UI，通过电阻R串联入稳压电路中，R称为限流电阻或调整电阻，其作用是：当电网电压波动或负载电流变化时，可通过调节电阻R上的压降来保证输出电压的基本恒定，同时限制流过稳压管的电流不会超过最大限制值。 分析依据：当稳压二极管处于反向击穿状态时，

5、其两端电压略为变化，电流将发生快速变化，电压上升时，分流电流变大，电压下降时，分流电流变小，从而使电阻RL上流过的电流IL基本保持不变。（1）负载电阻保持不变，而电网电压发生波动时 当电网电压升高时，则有UIUOIZ(IZ+IL)R=URUI-UR=UO（基本保持不变）（2）电网电压保持不变，而负载电流发生变化时 假设负载电流增大，则有：ILIL+IZ=IRIRR=URUI-UR=UOIZIL+IZ=IR（基本不变）UI-UR=UO（基本不变） 可见，正是由于稳压管IZ的自动调节作用，从而使电路输出电压UO基本保持不变。 硅稳压管稳压电路的优点是结构简单，制作容易、有一定的稳压效果。但它是通过

6、硅稳压管中的电流变化调节限流电阻上的压降来补偿输出电压的变化，以使输出电压稳定的。由于稳压管的电流变化范围小，所以输出电压的稳定程度不高。再者，由于稳压管并联在负载上，其输出电压UOUZ，也就是输出电压不可调节。所以，这种稳压电源只适用于负载电流较小、负载所需电压固定，对稳定精度要求不高的场合，如用于一些偏置电路的供电电路。当负载电流比较大，或输出电压需要调节时，则需要采用其他稳压电路。6.3 集成稳压电源 6.3.1 集成稳压电源的工作原理图6-5 串联稳压电源示意图 UO=UI-UR。当UI增加时，R受控制而增加，使UR增加，从而在一定程度上抵消了UI增加对输出电压的影响。若负载电流IL增

7、加，R受控制而减小，使UR减小，从而在一定程度上抵消了因IL增加使UI减小对输出电压减小的影响。在实际电路中，可调电阻R是用一个三极管来替代的。图6-6 集成稳压电源内部组成框图 稳压电路由取样电路、基准电压、比较放大、调整管等单元组成，见图6-6中的虚线框。取样电路将输出变化的电压分压送至比较放大电路，与基准电压进行比较，取其误差电压，经放大以后控制调整管，使调整管上的压降按照误差电压而变化。即由调整管承担电源电压，或由于负载变化引起的输出电压波动。从而保证输出UO的稳定。6.3.2 三端固定输出电压集成稳压器图6-7 三端稳压器LM79M09型号的意义 系列的型号最后两个数字表示输出电压值

8、的大小。国产三端固定式集成稳压器输出电压有5 V、6 V、9 V、12 V、15 V、18 V、24 V等7种。最大输出电流大小用字母表示，字母与最大输出电流对应表见表6-1。前面的字母通常表示生产的公司，用W表示国产。如W7805就是国产三端固定式集成稳压器，UO为+5 V，IOM为1.5 A。表6-1 集成稳压器字母与最大输出电流对应表字母LNM无字母THP最大输出电流/A0.10.30.51.53510图6-8 三端固定输出集成稳压器的外形及引脚排列 三端集成稳压器的三个引脚分别接输入、输出和公共端。 图6-9 三端稳压器的基本电路 UI是整流滤波以后的未经稳压的输入电压，UO是稳压电源

9、的输出电压。C1选用0.33 F左右的电容器，其作用是改善高频滤波特性。容量为0.1 F的电容器C2的作用是改变瞬态响应。C2值越大，稳压输出电压纹波越小。若C2容量较大，一旦出现7808输入端断开，C2释放的能量可能会损坏7800，此时，可加上图中虚线所连二极管D给C2提供泄放通路，保护稳压器。 从图6-9中可知，UI与UO的电压差将由三端稳压器来承担，为了使三端稳压电源内部调整管正常工作于放大状态，通常在集成块手册中会对输入端和输出端之间的电压差进行规定，UI-UO最大必须大于2 V，但也不能太大，以免烧毁集成电路。如W7808两者之间允许差值范围是313V，典型值为5 V。图6-10 三

10、端稳压电源工作实物图 此电路为了保证滤波效果，稳压前后都采用了双电容滤波，使得输出电压更为平滑。 6.3.3 输出正、负电压的电路 图6-11 正、负输出稳压电路 W7900系列芯片是一种输出负电压的固定式三端稳压器。W7900与W7800相配合，可得到正负输出的稳压电路。 6.3.4 三端可调输出电压集成稳压器表6-2 三端可调式集成稳压器分类类型产品系列或型号最大输出电流IOM/A输出电压UO/V正电压输出LM117L/217L/317L0.11.2537LM117M/217M/317M0.51.2537LM117/217/3171.51.2537LM150/250/35031.2533L

11、M138/238/33851.2532LM196/396101.2515负电压输出LM137L/237L/337L0.11.2537LM137M/237M/337M0.51.2537LM137/237/3371.51.2537（a） （b）图6-12 三端可调式集成稳压器引脚排列图除输入、输出端外，另一端称为调整端。三端可调式集成稳压器基本应用电路介绍如下： （1）基本应用电路及输出电压估算图6-13 三端可调式集成稳压电路 输出电压UO=1.2537 V连续可调。最大输出电流IOM=1.5 A，最小输出电流IOmin5 mA。 CW317输出端和调整端之间的电压UREF是非常稳定的电压，其值

12、为1.25 V。调整端电流IADJ=50 A，可忽略不计。CW317的输出电压表达式见下式。其稳压输出电压：（2）外接元器件选取 为保证负载开路时，IOmin5 mA，R1M=UREF/5 mA=250 ，UOM=37 V，R2为调节电阻。为获得最高输出电压37 V，代入式 求 得R2为 7.16 k左右，取6.8 k。 C2是为了减小R2两端纹波电压而设置的，一般取10 F。C3是为了防止输出端负载呈感性时可能出现的阻尼振荡，取1 F。C1为输入端滤波电容，可抵消电路的电感效应和滤除输入线窜入干扰脉冲，取0.33 F。VD1、VD2是保护二极管，可选整流二极管IN4007。（3）UI选取UI

13、-UO3V，当UO=UOM=37 V时，UI=40 V。6.3.5 集成稳压器的主要参数 集成稳压器的主要参数有输出电压范围、最大输入电压、输入与输出最小电压差、电压调整率、最大输出电流等。 表6-3 CW7805、CW138、CW317主要参数参数名称符号/单位CW7805CW138CW317输出电压范围UO/V固定+51.25321.2537输入与输出最小电压差(UI-UO)/V232.52.5最大输入电压UImax/V354040电压调整率ku(%/V)0.10.20.010.01最大输出电流IOM/A1.551.56.3.6 集成稳压器的应用实例图6-14 简单的限流限压电池充电电路

14、该电路利用三端可调稳压器CW317，可以组成限流限压充电电路。最大输出电流约等于0.7 V/R4。输出电压决定于电阻R2，故充电电压UO=1.25(1+R2/R1)-I充R4。其中R2是R2与VT等综合作用后的等效电阻，略小于R2。计算时可采用R2值。由于三极管VT的基极电流很小，R3上的压降也很较小，故有I充R40.7 V。最大充电电流： I充=0.7V/R4。代入图6-14中的参数，以R2取代R2。可计算出充电电压UO=1.25-0.7 V=6.28 V，充电电流为I充= A=0.07 A。6.4 开关式稳压电源 开关式稳压电源是把50Hz、220V交流信号经整流、滤波后转换成280V左右

15、的直流电压。 电路中，有一振荡电路产生脉冲信号，这一脉冲信号控制开关管的导通和截止，使得脉冲变压器的初级线圈中产生交变的电流，脉冲变压器的次级得到一高频的脉冲信号，经整流滤波后输出直流信号到负载。 同时，从电压输出端取样，取样结果经光耦耦合到比较放大电路，与基准电压相比较，输出比较误差值去控制振荡电路，实现对开关管通断时间的控制。这一过程形成一个反馈的回路。图6-16 线性稳压电源实物电路 图6-17 开关式稳压电源实物电路 比较两图，可发现线性稳压电源采用的变压器体积比开关式稳压电源的高频脉冲变压器要大得多。 本章回顾1稳压管稳压电路结构简单、输出电流小、输出电压不可调、稳压性能差，主要适用

16、于负载电流较小，且电压变化范围不大的场合。2三端集成稳压器因其使用简单、体积小，可靠性高等优点而得到广泛应用。它分为固定式输出阻抗和可调式电压输出、正电压输出阻抗和负电压输出。其中W78XX系列为固定式正电压输出；W79XX系列为固定式负电压输出；WX17系列为可调式正电压输出，WX37系列为可调式负电压输出。3开关电源由于工作效率高、输出电压稳定性强等特点，适用于大功率且负载固定、输出阻抗电压调节范围不大的场合。 实验 三端集成可调稳压器构成的直流稳压电源的组装与调试一、实验目的 1掌握直流稳压电源组成，掌握桥式整流单电容滤波输出电压和输入电压的关系。 2了解集成稳压器的性能和特点，熟悉三端

17、集成稳压器的使用方法。二、实验仪器名 称 型 号 数 量双踪示波器 VP-5220D或GOS-622B 1台函数发生器 EE-1641B1或FGl617 1台晶体管毫伏表 DA-16 1台数字万用表 DT-890 1台直流稳压电源 JWY-30 1台 三、实验原理图6-20 可调三端直流稳压电源 该电路中，Tr为电源变压器，VDx为桥式整流电路，C1为滤波电容。C2、C3可进一步提高输出电压的稳定性，RL为负载电阻。二极管D1、D2给电容C2、C3提供放电通路，以防输入端瞬时掉电时，LM317输出端受反向冲击电压作用，造成损坏。已知LM317是一种正电压可调三端集成稳压器，输出电压：调整电位器

18、RP，使可以方便地调整输出电压。四、实验内容1检查实验线路连接是否正确，输出电压UO是否正常。2测量稳压电源输出电压范围：（1）万用表分别测量Tr次级电压U2、整流滤波输出电压UO1，并记入表6-4中；（2）调节Rp，测量输出电压UO的变化范围，记入表6-4中。表6-4 输出电压UO的可调范围U1U2U O1UOmUOmin220 V3用示波器观察A、B、C各点电压波形，画在表6-5中。表6-5 整流稳压电路各点电压波形A点（交流）B点（电容滤波）C点（直流） 各点电压波形4测量稳压器的输出内阻RO（1）保持输入交流电压220 V不变，三次改变负载电阻RL的阻值；（2）用一个万用表测量输出电流IO的变化，将数据记录在表6-6；（3）用另一个万用表测量输出电压UO的变化，将数据记录在表6-6；（4）计算出内阻R0。表6-6 测量稳压器的输出内阻R0IO/mA内阻R0UO/V（5）测量纹波电压。用示波器Y轴交流输入端口，分别测量UO1、UO纹波电压的大小和波形，记录结果。五、实验报告要求1画出三端可调输出集成稳压器电路图。2整理实验数据，包括输出电压的调节范围，各点的波形（与理论学习的波形相比较），