通用集成稳压电源课程课件

数字化测量技术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。第一观节谨集允成稳榴压电基源的宅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%低压括差集英成稳锹压器句（LD督O）属沾于高葵效率景线性啊集成仔稳压贫器，卖其输栋入-输出轰压差什约为50合0m擦V，电唐源效浙率明睁显高降于NP侦N型线冒性稳敢压器躬。超碎低压哲差线找性稳袭压器榜（VL芒DO）是21世纪册初在LD派O的基爆础上瓣发展逼起来滴的新双型线械性集唇成稳川压器滚。它融采用弊通态钢电阻谢非常茎低的养场效币应管角来代桂替PN渡P型功烟率管爹作为痛调整赴管，炊其输某入-输出冰压差圾可低赞至45～15熄0m幕V。第一途节观集饭成稳静压电杂源的子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%开关豪电源辅亦称浆低损墨耗电垮源，男由于权内部勒器件芝工作耽在高顺频开智关状随态，歉所以聚本身锡消耗短的能朵量很法低。脏单片负开关将电源门属于AC浮/D粉C电源顺变换哑器。反单片话开关贵电源露集成躺电路甘自20世纪90年代肺中期排问世票以来岁便显惯示出注强大桥的生授命力财。单裙片开龟关电躺源具凡有高醉集成渐度、封高性礼价比幕、最枣简外涉围电纤路、申最佳泡性能阀指标利等优前点，黎现已洞成为糕开发减中、页小功公率开恭关电狸源、榨精密五开关缴电源汇及开润关电湖源模秤块的读优选屿集成下电路意。第一鱼节容集荐成稳周压电无源的馒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%第二找节姑三奏端固参定式睡线性旺稳压诊器的怀原理酱与应恩用一、贼三端门固定显式线梅性稳或压器隶的产造品分浪类三端子固定场式线恰性稳服压器寄分为78和79两个嗓系列拒，其帜中78系列奴输出甚电压租为正椅极性阶，79系列熊输出斗电压棋为负论极性况。一因般有5V、6V、9V、12为V、15伏V、18苦V、24去V等七牺个电英压档芽次。刊输出姨电流野分为1.笑5A，L：0.说1A，M：0.缝5A三个亦档次番。LM币78并L0舱5：输片出电耀压+5房诚V，最泊大输钓出电雀流0.稍1A；CW刑79折15：输尽出电逃压-1笋5V，最荣大输笛出电舅流1.沫5A。二、鲁标准忍线性洽稳压腥器的薄基本脾原理UI（RL）↑盆→UO↑→UQ↑→Ur↓→UB↓→UO↓二、俗标准环线性晕稳压建器的照基本揭原理二、艘标准扎线性攀稳压捉器的京基本柄原理最小鲁压差ΔU＝UI－UO＝2UBE＋UCE掏S三、皱三端临固定弓式线转性稳雾压器待的工没作原贸理a）TO琴-2阿20封装b）TO求-3封装CW往78约00电路原榴理图CW衡78映00的原饰理框秀图电压调整率：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，则负载调整率为电容CI用来龄滤除橡高频室纹波，防娇止电扯路产陈生自马激振手荡；CO为输肿出电清容，文利用弟其两咸端压浓降不秤能突呼变的距特性菌可改典善负茂载的惩瞬态峰响应叫。三、寇三端抖固定股式线勾性稳停压器止的应唱用技本巧——星——喷——立—典型增应用电源站变压绕器：把黄高压世或22捉0V电网垫电压刃降至得所需级电压戏。线性贱稳压虚电源剩的组喂成整流盈电路：利第用二慈极管镰的单插向导纪电性伪，把匪交流虽电压转换势成脉渐动的园直流赠电压收。线性腔稳压足电源羞的组才成滤波夹电路：利徒用电亚容上曲的电贷压或喂者电傅感上哲的电俗流不能突吧变的况特性湿构成跌，以据减小捡脉动服使输昼出电压铲平滑故。线性拴稳压赏电源爷的组缘瑞成稳压阵电路：在些电网换电压狐波动虚或负隆载电辱流变翻化时狂保持输出锄电压虾基本罚不变体。线性颤稳压夏电源粱的组狮成整流萄电路正半慨周时克，D1、D3导通五，D２、D４截止简。负半旁周时黎，D2、D４导通热，D1、D3截止拒。整流络电路次的输柄出信扎号虽位为单誓一方锅向的肾直流佳信号刻，但逝脉动害较大哀。为毙了进己一步件平滑拌输出耐信号庆，利篮用滤英波电桌路，劝消除洞输出昆信号掉的交致流成莲分。滤波贺电路电容焰滤波洁电路当负曾载开惨路时喇：当RLC=千(3抬~5味)T尤/2时:许多炕电子舍仪器易设备禽、运维算放必大器桌需要乡丰正、挽负对峡称的只双电汇源供唯电。渔将78杏00与79踪蝶00搭配躬使用扮，即灭可构垫成同章时输在出正柔压和帮负压棉的稳炕压电剂源。三、奶三端吩固定丧式线顿形稳走压器怨的应付用技富巧——绪——绘—正、贱负压堡固定颂输出电路列实质气上是扇通过府改变靠公共乏端的里电位录，来适控制牺稳压涉器输堡出电唤位的坑高低竹。需杏要注秃意的伸是，浩当|±UO|＜2.讽5V时，算稳压货器可点能无砖法正沈常工革作，惰此时架输出马电压融不确敢定。三、犬三端会固定何式线馒形稳行压器耳的应葡用技坝巧——育——纪—正、图负压普可调会输出恒流插原理矛：因耀为稳棉压器防的输枣出电该压UO稳定剩不变爬，所漆以通涝过R的电布流（桶亦即宣通过峰外部塌负载RL上的驰电流跃）IH也不螺变。呀计算IH的公环式为IH＝UO/R三、南三端狗固定乐式线鲜形稳呆压器钓的应回用技漫巧——愉——伍—恒流请源电俗路偏置轻电阻R的阻详值：三、箩三端朗固定偶式线装形稳棵压器融的应株用技朱巧——汤——督—提高永输入感电压摘的方址法如果惑实际孝需要唇的电气压高醋于现璃有三延端稳泽压器考的输藏出电共压，冻可用骄升压幕电路浓来解晨决。叔设稳塑压值倦为UZU'O＝UO＋UZ三、郊三端销固定阁式线剂形稳骗压器热的应满用技雨巧——扛——墙—提高润输出球电压法的方侦法三、奋三端脖固定看式线丈形稳禽压器贡的应带用技娱巧——星——朱—扩展休输出教电流享的方项法外部土功率让调整央管的行偏置纷电阻第三输节重三些端可街调式锣线性策稳压统器的狼原理寻与应瓜用可调挣式是20世纪70年代详末至80年代肝初发脚展起钥来的锡、由抄美国饼国家隆半导沟体公俭司（NS吼C）首惊创的积第二芹代三呈端集鹿成稳沟压器饮。它院既保甜留了合三端煌固定认式稳权压器衣结构况简单脊之优白点，显又克锹服了锦电压狂不可伐调整茎的缺僻点，卖并且狼在电座压稳己定度影上比英前者呆提高晃了一霉个数洽量级家。适糟合制雪作实剥验室内电源胸及多而种供疏电方窝式的因直流腔稳压酬电源沾。它匹也可折以设尖计成寄固定锅式来荒代替警三端纯固定愁式稳形压器阴，进支一步较改善活稳压鸦性能闪。一、贤三端唉可调找式线梅性稳宽压器住的产厕品分矮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，FS137LM偷31仁7的主借要技戒术指冰标为UI＝2～40干V，UO＝1.欠25～37稀V，IOM＝1.挖5A。其岩电压抚调整养率SV＝0.焰02％，顶负载踩调整超率SI＝0.箭1％，醉比78宾00系列怠提高趟近一赶个数旗量级批。二、册三端缴可调黎式线箱性稳习压器削的工协作原生理输出电压的计算公式为UO＝1.25×（1＋）三、睡三端狸可调丹式线防性稳夹压器猜的应们用技糠巧——际——立——典型棵应用R1的阻盈值有际两种词取法燥：①取R1＝24首0Ω，此停时IL＝1.战25昨V/城24护0Ω薯≈5限mA，R2选用6.姥8k筛Ω可调退电阻拒；②取R1＝12刘0Ω，IL≈1参0m鞋A，R2可选3.漂4k诱Ω。调整R2时均岸可获浇得1.刚25～37提V的稳缸压输躬出。三、惨三端辆可调含式线旁性稳筐压器悉的应妹用技薪巧——性——福——典型棵应用刚通俊电时控由于C2上的牛压降否不能越突变吨，使VT处于鸡导通秆状态叔，R2被短肯路，UO＝1.泰25组V。随父着UO经过R1、R3给C2充电乘，VT的基勿极电府位逐娘渐升畜高，功使之中从导马通状纪态过铜渡到肺截止井状态玩，UO也从1.猛25塘V逐渐翁升高妇到额农定值叔＋15篇V。UO的上朵升速至率取峰决于峰时间晶常数τ＝（R1＋R3）C2。三、刊三端以可调国式线遗性稳淋压器罗的应举用技彼巧——寇——立—软启安动线差性稳抓压器三、斜三端痰可调由式线橡性稳围压器骗的应汁用技蔬巧——味——愚—宽范屑围跟逼踪式规线性巴稳压雀器当－UO变得染更负披时，蛋会使UB降低卧，导设致UC和UAD门J升高疯，＋UO也随并之升疤高，菌最终对使＋UO＝|－UO|，正第、负肢压输叙出达扛到平国衡。在线斧测量呀技术忙亦称贫等电录位隔潮离技绩术。朴它能滴在不仗破坏蹦电路纲完整漆性的昼前提隆下，烤准确减测量蛙电子种设备贿印制拐线路浸中的诞电流谱、电但阻、狸晶体抖管等织参数污。近晴年来飞在线枯测量辨技术言正在曾逐步熊推广贷应用震，它拍不仅拉简便述易行垦，而趣且能笼够测物量印谱制板骡上的像电流役分布代情况崖，还耍能对典单元液电路南及元持器件尾进行灵故障寺诊断直。因何此，词在线博测量那技术桨具有姻很高勺的实唐用价细值，姐也为兔设计毒、检比修仪尾器仪薪表或琴家用兼电器惹提供急了新粪的测助试手棵段。第一企节餐数字闭仪表担的在支线测励量电承路采用笛四线友制以何减小朴接触串电阻岗，并汤且利设用两乒组双臭探针磁和运称算放阻大器肥一起搂对电讲路进扫行隔农离，若被测绿在线合电流易经过I/U转换茧后，累由毫向安表涨直接秒测出鸦电流定值。一、遵在线甩测量谣直流蒸电流1.测量授原理

UO＝－KUI＝－KIxR0＝I1RI I1＝－＝－

I1＝IX

一、励在线摘测量虹直流挽电流1.测量窄原理一、庙在线殃测量尚直流孕电流1.测量腐原理局部铺短路浅测量弱法：用I1去抵肥消R0上的皇电流Ix，使R0上的干压降里为零缺，a、b两点月呈等纲电位馅。因R0很小铺，故棉不会裹影响Ix。一、简在线浸测量铁直流竹电流2.在线始电流涝测量找仪的寺电路捎设计UO＝UI在线监测量垦电阻Rx的基活本原伪理是孔，无朋论电杆路多稿么复皮杂，秋总可独以把犬与Rx相并士联的谅元件妇等效搜为两访只互队相串殊联的销电阻R1和R2，由摔此构所成三湖角形症电阻洒网络怪。只潮要使R1（或R2）两犬端呈浙等电膀位，拿此时UR1＝０馅