《串联型稳压电路》课件

串联型稳压电路串联稳压电路是利用串联设置的方式来实现电压的稳定和调整。它能在输入电压变化或负载变化的情况下，保持输出电压保持稳定不变。这种电路结构简单、成本低廉、使用广泛，是电子电路中常见的一种稳压电路类型。课程目标深入了解串联型稳压电路的工作原理学习串联型稳压电路的基本构成和关键元件的特性及作用。掌握串联型稳压电路的设计方法学习选择合适的元件参数和设计稳压电路的技巧。熟悉常见串联型稳压芯片的使用学习LM78XX和LM317系列集成稳压电路的工作原理和应用。提高电路分析和设计能力通过案例分析和性能评估,培养学生的电路设计能力。串联型稳压电路的工作原理1电压输入串联型稳压电路首先接受未经调节的高压输入电源。2电压降压通过串联电阻和调节管件，将输入电压降低至所需的稳定电压。3反馈调节电压检测电路会监测输出电压并将反馈信号传回调节管件进行实时调整。串联型稳压电路的基本构成电压输入端串联型稳压电路的输入端连接到不稳定的电压源,如交流电转换器或蓄电池等。参考电压源提供一个稳定的参考电压,作为调节的基准。常见的参考电压源包括集成电路或二极管。调节电路根据参考电压和实际输出电压之间的差异,自动调节输出电压,保持输出稳定。输出端输出恒定的直流电压,为负载供电。输出电压通常经过滤波处理,以提高稳定性。滤波电容的作用降低纹波电压滤波电容可以有效地减小电路中的纹波电压,使输出电压保持平滑稳定。缓冲负载电流变化滤波电容可以储存能量,在负载电流突变时释放电能,稳定输出电压。提高电压稳定性滤波电容通过吸收电压瞬时波动,使电路输出电压更加平滑稳定。参考电压源的特性稳定性参考电压源能够提供高度稳定的基准电压，以确保电路的工作可靠性。温度特性参考电压源的电压输出对温度变化具有良好的抑制能力，以确保性能稳定。低噪声参考电压源的输出稳定性高，噪声水平低，可为后级电路提供干净的基准电压。功率消耗与热量问题在串联型稳压电路中,需要考虑功率消耗与热量问题。稳压电路工作时,会产生一定的功率损耗,这种功率损耗会转化为热量,如果没有合理散热会导致元件过热甚至损坏。因此需要合理设计稳压电路的输入/输出电压差、负载电流等,并采用良好的散热措施,如使用散热片或者风扇等,来确保整个稳压电路的可靠性和稳定性。串联型稳压电路的特点1输出电压稳定串联型稳压电路能够有效地将输入电压的变化抑制在较小的范围内,输出电压保持相对稳定。2功耗相对较低由于串联型稳压电路的工作原理,其功耗相对于并联型稳压电路较低。3结构简单可靠串联型稳压电路的基本构成相对简单,结构紧凑,使得其工作可靠性较高。4广泛应用领域串联型稳压电路可广泛应用于电子设备、家用电器、通信系统等多个领域。系统输入电压的影响输入电压过高可能会烧毁稳压电路的元件输入电压过低稳压电路无法正常工作输入电压波动大会导致输出电压不稳定稳压电路的输入电压范围是很窄的，需要保证输入电压在稳压电路的工作电压范围内。否则可能会损坏电路或影响输出电压的稳定性。负载电流的影响负载电流的变化会对串联型稳压电路的性能产生显著影响。当负载电流增大时，稳压电路的输出电压将会有所下降。而当负载电流减小时,则可能导致输出电压上升。因此,需要合理选择稳压电路的设计参数,以确保在整个负载电流范围内保持输出电压的稳定性。150mA负载电流稳压电路的典型工作电流范围5%输出电压波动合理设计可实现的输出电压稳定性3%负载调整率负载变化对输出电压的影响2%线性调整率输入电压变化对输出电压的影响放电电容的作用滤波作用放电电容可以吸收瞬时电流峰值,起到滤波和稳压的作用,改善输出电压的质量。抑制浪涌电流放电电容可以有效吸收和阻隔来自电源的瞬时浪涌电流,保护稳压电路免受损坏。能量存储放电电容可以在电路开关时储存一定的电能,在负载突然增大时提供瞬时电流。负载电容的作用平滑滤波负载电容可以有效地平滑稳压电路输出的电压波动,去除高频干扰,确保电路的稳定工作。瞬态响应负载电容能够为瞬态负载电流提供快速响应,防止工作电压急剧下降,维持电路的正常运行。温度补偿负载电容的温度特性可以一定程度上补偿稳压管件的温度漂移,提高整体电路的温度稳定性。能量储备负载电容能够储存一定的能量,为短时间内的负载突增提供支持,确保电路输出电压的稳定。各元件的选择要点选择合适的电阻器根据电流和功率需求选择合适的电阻器类型和功率等级,确保能承受稳压电路的工作条件。选择合适的电容器根据电压和容量需求选择对应的电容器类型,确保能满足滤波和去耦的需要。选择合适的集成稳压电路根据输入电压范围、输出电压和电流要求等,选择符合条件的集成稳压电路IC。电路的基本分类按工作方式分类可分为线性电路和开关电路两大类。线性电路的输出信号与输入成正比,开关电路的输出呈离散状态。按供电方式分类可分为交流电路和直流电路。交流电路由交流电源供电,直流电路由直流电源供电。按功能分类可分为滤波电路、整流电路、放大电路、稳压电路等,实现不同的功能。按应用领域分类可分为模拟电路和数字电路,应用于工业控制、通信、信号处理等不同领域。LM78XX系列集成稳压电路LM78XX是一系列高性能、低成本的集成稳压电路,广泛应用于电子产品的电源系统中。它们集成了稳压、过流保护、热保护等多项功能,可轻松实现电路稳压,为电子设备提供可靠的电源。LM78XX系列产品在型号、封装、输出电压等方面都有多种选择,满足不同应用需求。LM78XX的工作原理1基准电压LM78XX系列集成稳压电路内部采用温度补偿型的基准电压源2差分放大器对输出电压与基准电压进行差分比较3串联稳压调节输出电压到恒定的稳压值LM78XX系列集成稳压电路利用内部的温度补偿型基准电压源和差分放大器组成负反馈控制回路,可以将参考电压与输出电压进行比较,并自动调节串联稳压管的导通状态,从而将输出电压稳定在恒定的电压值。这种工作原理可以有效抑制输入电压和负载电流的变化对输出电压的影响。LM78XX的典型应用电路LM78XX是一系列集成稳压电路,广泛应用于电子设备中。其典型应用电路包括:基本固定电压稳压电路可调稳压电路高压/低压转换电路电池供电设备电源开关电源后级校正电路这些电路均能实现稳定的输出电压,适用于各种电子产品的电源管理。LM78XX的特点及性能指标1稳压精度高LM78XX系列集成稳压电路能提供±2%的优异稳压精度,确保输出电压在各种负载和温度条件下保持稳定。2输出电压范围广LM78XX涵盖5V、12V和15V等常见电压输出,满足广泛的应用需求。3可靠性强采用过载保护、热过载保护等设计,确保电路在恶劣环境下也能长期稳定可靠运行。4体积小、集成度高采用集成电路集成设计,尺寸小巧,可方便集成到各种电子设备中。LM78XX的封装及引脚功能1封装类型LM78XX系列IC通常采用TO-220、TO-252或SOT-223等封装形式,方便安装和散热。2引脚功能LM78XX通常有3个引脚:IN（输入端）、GND（地端）和OUT（输出端）。3引脚布局不同封装结构下,三个引脚的排列有所不同,需仔细查看产品手册。4散热设计由于LM78XX工作时会产生功率损耗,需要合理的散热方案以确保稳定性。LM78XX的选型及注意事项选型考量在选择LM78XX系列稳压集成电路时,需要针对具体应用场景考虑输入电压、输出电压、负载电流等参数,选择适合的型号。注意事项注意工作温度范围,确保器件能在预期环境下正常工作应用电路中需要加入滤波电容,确保稳压性能合理选择散热方式,以确保器件不会过热损坏应用建议根据实际需求,可将LM78XX与其他元件组成不同拓扑的稳压电路,满足各种电源供给需求。LM317可调稳压电路LM317是一款可调直流恒压稳压集成电路,输入电压范围可高达40V,输出电压可在1.2V至37V之间可调。它采用三端口构成,有三个引脚:输入、调节和输出。通过调节电阻可以设置所需的输出电压,具有良好的负载调节特性和温度特性。LM317的工作原理基准电压生成LM317使用内置的精密带隙基准电压源产生稳定的1.25V参考电压。电压差放大采用负反馈的放大电路,将参考电压与输出电压进行比较,并放大电压差。电流限制设有电流限制电路,当负载电流过大时,可自动限制输出电流,保护电路。热量保护内置热量保护电路,可在芯片温度过高时自动降低输出电压,防止损坏。LM317的典型应用电路LM317可调稳压电路是一种非常灵活和易于使用的电压调节器。典型应用电路通过添加几个外部电阻就可实现各种输出电压和电流限制。这种灵活的设计非常适用于各种电子设备的电源电路。LM317的特点及性能指标出色的稳压性能LM317能提供高度稳定的输出电压,即使在输入电压或负载发生变化时也能保持良好的稳压特性。广泛的输入电压范围LM317可以承受1.2V到40V的宽广输入电压范围,非常适用于各种供电环境。优异的温度特性LM317的温度系数非常小,可保证在不同温度下输出电压稳定性。良好的纹波抑制能力LM317内置高性能滤波电路,能有效滤除输入电压纹波,提供纹波干扰极小的稳压输出。LM317的选型及注意事项选型注意事项根据具体应用场景,选择合适的LM317电压调节器封装和功率等级。确保满足电压范围、最大电流和最大功耗等要求。散热注意事项LM317作为线性稳压器需要消耗一定功率,因此需要有良好的散热设计,以确保器件稳定工作。可调节性LM317具有可调的输出电压,使用合适的电阻分压网络可以实现灵活的输出电压调节。稳压电路应用案例分析手机充电器手机充电器中广泛使用串联稳压电路,以提供稳定的直流电压,确保手机充电安全可靠。电子设备电源许多电子设备如计算机、音响等都内置串联稳压电路,为内部电子元件提供安全可靠的电源电压。家用电器家用电器如电风扇、台灯等也广泛使用稳压电路,以确保电器运行稳定,延长使用寿命。工业控制系统工业自动化设备常采用串联稳压电路,为传感器、控制器等关键部件提供清洁稳定的电源。稳压电路性能评估95%可靠性0.1%电压调整率0.01%纹波电压95°C工作温度范围通过测试和分析稳压电路的关键性能指标,如可靠性、电压调整率、纹波电压和工作温度范围,可全面评估电路的性能表现。这有助于确保电路能够长期稳定可靠地工作,为各种应用场景提供优质的电源支持。串联型稳压电路的发展趋势集成化趋势随着半导体技术的进步,串联型稳压电路正朝着更高集成度和小型化的方向发展,可将整个电路集成在单个芯片上。高能效设计新型串联稳压电路设计注重降低功耗和热量产生,提高能源利用效率,降低电路对外界环境的影响。智能控制借助微处理器等智能控制单元,串联稳压电路可根据负载和输入电压变化自动调节输出电压,实现更智能的电源管理。总结与展望1成果回顾本课程全面系统地介绍了串联型稳压电路的工作原理、基本构成、性能特点以及典型集成电路LM78XX和LM317的应用。2未