通用集成稳压电源1-3

通用集成稳压电源1-3第一页，共41页。第六章通用集成稳压电源

稳压电源是各种电子设备的动力之源。

稳压器是稳压电源的核心部分，它属于非隔离式DC/DC变换器，利用稳压器可将一种直流电压转换成另一种或几种直流电压。若给稳压器配上变压器、整流滤波器等电路，即可构成与电网隔离的稳压电源。第二页，共41页。第六章通用集成稳压电源第一节集成稳压电源的分类

第二节三端固定式线性稳压器的原理与应用第三节三端可调式线性稳压器的原理与应用第四节低压差线性稳压器的基本原理第五节低压差线性稳压器的应用技巧及设计要点第六节由脉宽调制器构成的开关电源第七节单片开关式稳压器的原理与应用第八节散热器的设计第九节稳压电源测量技术第三页，共41页。第一节集成稳压电源的分类集成稳压器线性电源开关电源标准线性稳压器固定式可调式三端固定式多端固定式三端可调式多端可调式PNP型低压差线性稳压器准低压差线性稳压器超低压差线性稳压器低压差线性稳压器脉宽调制器脉频调制器开关稳压器单片开关电源效率为45%左右效率80%～95%效率70%～90%第四页，共41页。第一节集成稳压电源的分类集成稳压器线性电源开关电源标准线性稳压器固定式可调式三端固定式多端固定式三端可调式多端可调式PNP型低压差线性稳压器准低压差线性稳压器超低压差线性稳压器低压差线性稳压器脉宽调制器脉频调制器开关稳压器单片开关电源效率为45%左右效率80%～95%效率70%～90%美国仙童公司（现更名为飞兆公司）于20世纪70年代初首先推出μA7800系列和μA7900系列三端固定式集成稳压器。它能以最简方式（类似于三极管）接入电路，并具有较完善的过电流、过电压、过热保护功能。目前，7800系列和7900系列已成为世界通用系列，是用途最广、销量最大的集成稳压器。其优点是使用方便，不需作任何调整，外围电路简单，工作安全可靠，适合制作通用型、标称输出的稳压电源。其缺点是输出电压不能调整，不能直接输出非标称值电压，电压稳定度还不够高。第五页，共41页。第一节集成稳压电源的分类集成稳压器线性电源开关电源标准线性稳压器固定式可调式三端固定式多端固定式三端可调式多端可调式PNP型低压差线性稳压器准低压差线性稳压器超低压差线性稳压器低压差线性稳压器脉宽调制器脉频调制器开关稳压器单片开关电源效率为45%左右效率80%～95%效率70%～90%可调式是20世纪70年代末至80年代初发展起来的、由美国国家半导体公司（NSC）首创的第二代三端集成稳压器。它既保留了三端固定式稳压器结构简单之优点，又克服了电压不可调整的缺点，并且在电压稳定度上比前者提高了一个数量级。适合制作实验室电源及多种供电方式的直流稳压电源。它也可以设计成固定式来代替三端固定式稳压器，进一步改善稳压性能。第六页，共41页。第一节集成稳压电源的分类集成稳压器线性电源开关电源标准线性稳压器固定式可调式三端固定式多端固定式三端可调式多端可调式PNP型低压差线性稳压器准低压差线性稳压器超低压差线性稳压器低压差线性稳压器脉宽调制器脉频调制器开关稳压器单片开关电源效率为45%左右效率80%～95%效率70%～90%低压差集成稳压器（LDO）属于高效率线性集成稳压器，其输入-输出压差约为500mV，电源效率明显高于NPN型线性稳压器。超低压差线性稳压器（VLDO）是21世纪初在LDO的基础上发展起来的新型线性集成稳压器。它采用通态电阻非常低的场效应管来代替PNP型功率管作为调整管，其输入-输出压差可低至45～150mV。第七页，共41页。第一节集成稳压电源的分类集成稳压器线性电源开关电源标准线性稳压器固定式可调式三端固定式多端固定式三端可调式多端可调式PNP型低压差线性稳压器准低压差线性稳压器超低压差线性稳压器低压差线性稳压器脉宽调制器脉频调制器开关稳压器单片开关电源效率为45%左右效率80%～95%效率70%～90%开关电源亦称低损耗电源，由于内部器件工作在高频开关状态，所以本身消耗的能量很低。单片开关电源属于AC/DC电源变换器。单片开关电源集成电路自20世纪90年代中期问世以来便显示出强大的生命力。单片开关电源具有高集成度、高性价比、最简外围电路、最佳性能指标等优点，现已成为开发中、小功率开关电源、精密开关电源及开关电源模块的优选集成电路。第八页，共41页。第一节集成稳压电源的分类集成稳压器线性电源开关电源标准线性稳压器固定式可调式三端固定式多端固定式三端可调式多端可调式PNP型低压差线性稳压器准低压差线性稳压器超低压差线性稳压器低压差线性稳压器脉宽调制器脉频调制器开关稳压器单片开关电源效率为45%左右效率80%～95%效率70%～90%第九页，共41页。第二节三端固定式线性稳压器的原理与应用一、三端固定式线性稳压器的产品分类三端固定式线性稳压器分为78和79两个系列，其中78系列输出电压为正极性，79系列输出电压为负极性。一般有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等七个电压档次。输出电流分为1.5A，L：0.1A，M：0.5A三个档次。LM78L05：输出电压+5V，最大输出电流0.1A；CW7915：输出电压-15V，最大输出电流1.5A。第十页，共41页。二、标准线性稳压器的基本原理UI

（RL）↑→UO↑→UQ↑→Ur↓→UB↓→UO↓第十一页，共41页。二、标准线性稳压器的基本原理第十二页，共41页。二、标准线性稳压器的基本原理最小压差ΔU＝UI－UO＝2UBE＋UCES第十三页，共41页。三、三端固定式线性稳压器的工作原理a）TO-220封装b）TO-3封装123第十四页，共41页。CW7800电路原理图第十五页，共41页。CW7800的原理框图第十六页，共41页。静态电流漂移噪声纹波抑制关断电压输出阻抗短路电流峰值电流负载调整率电压调整率第十七页，共41页。电压调整率：给稳压电源接上额定负载，首先测出在标称输入电压时的输出电压值UO，然后连续调节输入电压，使之从规定的最小值一直变化到最大值，记下输出电压与标称值的最大偏差△UO，则电压调整率为第十八页，共41页。负载调整率：若将输入电压固定在标称值上，分别测量稳压电源在满载与空载下的输出电压值U1、U2，则负载调整率为第十九页，共41页。电容CI用来滤除高频纹波，防止电路产生自激振荡；CO为输出电容，利用其两端压降不能突变的特性可改善负载的瞬态响应。三、三端固定式线性稳压器的应用技巧———————典型应用第二十页，共41页。电源变压器：把高压或220V电网电压降至所需电压。线性稳压电源的组成第二十一页，共41页。整流电路：利用二极管的单向导电性，把交流电压转换成脉动的直流电压。线性稳压电源的组成第二十二页，共41页。滤波电路：利用电容上的电压或者电感上的电流不能突变的特性构成，以减小脉动使输出电压平滑。线性稳压电源的组成第二十三页，共41页。稳压电路：在电网电压波动或负载电流变化时保持输出电压基本不变。线性稳压电源的组成第二十四页，共41页。整流电路正半周时，D1、D3导通，D２、D４截止。负半周时，D2、D４导通，D1、D3截止。第二十五页，共41页。整流电路的输出信号虽为单一方向的直流信号，但脉动较大。为了进一步平滑输出信号，利用滤波电路，消除输出信号的交流成分。滤波电路第二十六页，共41页。电容滤波电路当负载开路时：当RLC=(3~5)T/2时:第二十七页，共41页。许多电子仪器设备、运算放大器需要正、负对称的双电源供电。将7800与7900搭配使用，即可构成同时输出正压和负压的稳压电源。三、三端固定式线形稳压器的应用技巧—————正、负压固定输出第二十八页，共41页。电路实质上是通过改变公共端的电位，来控制稳压器输出电位的高低。需要注意的是，当|±UO|＜2.5V时，稳压器可能无法正常工作，此时输出电压不确定。三、三端固定式线形稳压器的应用技巧—————正、负压可调输出第二十九页，共41页。恒流原理：因为稳压器的输出电压UO稳定不变，所以通过R的电流（亦即通过外部负载RL上的电流）IH也不变。计算IH的公式为IH＝UO/R

三、三端固定式线形稳压器的应用技巧—————恒流源电路第三十页，共41页。偏置电阻R的阻值：三、三端固定式线形稳压器的应用技巧—————提高输入电压的方法极限情况下，IR全部作为IB提供给VT，得以控制最大VT输出电流。第三十一页，共41页。如果实际需要的电压高于现有三端稳压器的输出电压，可用升压电路来解决。设稳压值为UZU'O＝UO＋UZ三、三端固定式线形稳压器的应用技巧—————提高输出电压的方法第三十二页，共41页。三、三端固定式线形稳压器的应用技巧—————

扩展输出电流的方法外部功率调整管的偏置电阻第三十三页，共41页。第三节三端可调式线性稳压器的原理与应用可调式是20世纪70年代末至80年代初发展起来的、由美国国家半导体公司（NSC）首创的第二代三端集成稳压器。它既保留了三端固定式稳压器结构简单之优点，又克服了电压不可调整的缺点，并且在电压稳定度上比前者提高了一个数量级。适合制作实验室电源及多种供电方式的直流稳压电源。它也可以设计成固定式来代替三端固定式稳压器，进一步改善稳压性能。第三十四页，共41页。一、三端可调式线性稳压器的产品分类特点国产型号最大输出电流IOM/A输出电压UO/V国外对应系列或型号正压输出CW117L/217L/317L0.11.25～37LM117L/217L/317LCW117M/217M/317M0.51.25～37LM117M/217M/317MCW117/217/3171.51.25～37μA117，LM117，TA117，μPC117CW117HV/217HV/317HV1.51.25～57LM117HV/217HV/317HVW150/250/35031.2～33LM150/250/350W138/238/33851.2～32LM138/238/338W196/296/396101.25～15LM196/296/396负压输出CW137L/237L/337L0.1－1.2～－37LM137L/237L/337LCW137M/237M/337M0.5－1.2～－37LM137M/237M/337MCW137/237/3371.5－1.2～－37LM137，μPC137，TA137，SG137，FS137第三十五页，共41页。LM317的主要技术指标为UI＝2～40V，UO＝1.25～37V，IOM＝1.5A。其电压调整率SV＝0.02％，负载调整率SI＝0.1％，比7800系列提高近一个数量级。二、三端可调式线性稳压器的工作原理第三十六页，共41页。输出电压的计算公式为UO＝1.25×（1＋）三、三端可调式线性稳压器的应用技巧——————典型应用第三十七页，共41页。R1的阻值有两种取法：①取R1＝240Ω，此时IL＝1.25V/240Ω≈5mA，