第八章-直流稳压电源

第八章直流稳压电源

直流稳压电源是一种当电网电压或负载变化时，能基本保持输出电压不变的电源装置。分为电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路四大部分。稳压电路可分为并联型稳压电路和串联型稳压电路两大类一、并联型稳压电路：调整元件与负载RL并联。稳压过程是通过调整元件的电流调整作用实现的。

二、串联型稳压电路：调整元件与负载RL串联。稳压过程是通过调整元件的电压调整作用实现的。复习巩固——稳压二极管1、稳压二极管又叫齐纳二极管。2、文字符号：V3、图形符号：4、伏安特性曲线：与普通二极管相似，在反向击穿区，曲线更陡峭！正极负极V5、稳压二极管主要参数１、稳定电压VZ：稳压二极管的反向击穿电压。２、稳定电流IZ：一个范围。３、最大稳定电流IZM：４、耗散功率PZM：PZM=IZM*VZ５、动态电阻rZ

：越小，稳压性能越好。６、温度系数k： 等。6、稳压特性：在反向电击穿区，反向电流变化很大，反向电压却变化很小（几乎不变），这就是稳压特性。利用稳压特性，稳压二极管在电路中能起稳压作用。限流电阻R：与稳压管串联，起限流、分压的作用。稳压二极管V：加反向电压，工作在反向电击穿区，在电路中能起稳定输出电压的作用。7、稳压电路图８.1稳压管并联型稳压电路（P177）一、电路图二、元件名称和作用１、稳压管V：电流调整元件，核心元件。工作在反向电击穿区，具有稳压特性。２、限流电阻R

。限流和分压，保证稳压管正常工作。三、稳压电路的几个关系式1、对节点A：基尔霍夫第一定律IR=IZ+IL2、负载RL与稳压管V并联：VO=VZ3、限流电阻R与稳压管V串联（与负载RL串联）：VI=VZ+VR=VO+VR

并联型硅稳压管稳压电路中稳压管V为电流调整元件，利用的是其稳压特性：在反向电击穿区，反向电流变化很大，反向电压却变化很小（几乎不变）。1、VI

恒定，RL变化：（A）负载电阻变大：RL↑→VO↑→

IL↓→VO↑→IZ↑→VO↓（B）负载电阻变小：四、稳压原理1、优点：结构简单，调试方便；2、缺点：输出电流较小、输出电压固定，不能调节。稳压性能较差。 因此，只适用于小型电子设备。2、RL恒定，VI

变化：（A）电压变大：VI↑→VO↑→

IL↓→VO↑→IZ↑→VO↓（B）电压变小：五、电路特点8.2.1简单串联型晶体管稳压电源一、电路图二、元件名称和作用1、V1管为调整管，工作在放大区，起电压调整作用；2、V2管为硅稳压管，稳定V1管的基极电压VB，提供作为稳压电路的基准电压VZ；3、R1既是V2管的限流电阻，又是V1管的偏置电阻；4、R2为V2

管的发射极电阻；5、RL

为外接负载。三、特别分析：1、调整管V1是共集电极组态（基极输入，发射极输出，集电极接地），工作在放大区，起电压调整作用；2、R2是反馈电阻，引入电压串联负反馈四、计算公式：1、Vz=VB

；2、Vo=VE；3、VI=VCE1+Vo4、VB=Vo+VBE1=Vo+0.7五、稳压过程：1、当VO↑→VE↑→VBE↓→IB↓→IC↓→VCE↑→VO↓2、当VO↓→六、电路特点：1、优点：因负载电流由管子V1供给，所以与并联型稳压电路相比，可以供给较大的负载电流。2、缺点：该电路对输出电压微小变化量反应迟钝，稳压效果不好，只能用在要求不高的电路中。8.2.2晶体管串联型稳压电路（P178）带有放大环节的串联型晶体管稳压电路一、电路图桥式整流+电容滤波二、具有放大环节的串联型晶体管稳压电路组成框图

由调整元件、采样电路、基准电路、比较放大电路四部分组成。1、调整电路：调整管Ｖ１及其偏置电阻Ｒ４２、比较放大电路：比较放大Ｖ２及其集电极电阻Ｒ４３、基准电路：稳压管Ｖ３及其限流电阻Ｒ３４、采样电路：三个电阻Ｒ１、Ｒp、Ｒ２串联三、元件名称和作用1、调整管Ｖ１：正常工作在放大状态，起电压调整的作用，通过调整VCE1使输出电压VO稳定。（共集组态）２、比较放大管Ｖ２：正常工作在放大状态，将采样信号（ＶＯ采）与基准信号（ＶＺ）进行比较，再将差值（VＢE２＝ＶＯ采－ＶＺ）进行放大。（共射组态）3、稳压管Ｖ３：正常工作在反向电击穿区，具有稳压特性，给电路提供基准电压ＶＺ。４、限流电阻Ｒ３：与稳压管Ｖ３串联，限流分压，保护稳压管安全。５、电阻Ｒ４：A、调整管Ｖ１的基极（偏置）电阻，提供合适的基极（偏置）电流ＩＢ１。Ｂ、比较放大管Ｖ２的集电极电阻，将变化的电流转换为变化的电压输出。６、采样电阻Ｒ１、ＲＰ、Ｒ２：三个电阻串联，将输出电压取出一部分（ＶＯ采）送去与基准电压（ＶＺ）进行比较。注意：ＶＯ采＝（ＲＰ’＋Ｒ２

）＊ＶＯ／（Ｒ１

＋ＲＰ’＋Ｒ２）串联分压公式四、输出电压计算公式因为：三个电阻串联ＶＯ采＝（ＲＰ’＋Ｒ２

）＊ＶＯ／（Ｒ１

＋ＲＰ＋Ｒ２）

且 ＶＯ采＝ＶＺ＋ＶＢＥ２所以：当RP的滑动臂移到最上端时，整个RP有效，Vo

达到最小值：当RP

的滑动臂移到最下端时，整个RP无效，Vo

达到最大值：

则输出电压Vo

的调节范围为注意：VBE2

约为0.6~0.8V输出电压范围五．稳压原理１、设RL恒定，当VI波动时：Ａ、VI

→VO

→VB2

→VBE2

→VC2

→VBE1

→VCE1

→VO

Ｂ、VI

→２、设VI

恒定，当RL变化时：Ａ、RL

→VO

→VB2

→VBE2

→VC2

→VBE1

→VCE1

→VO

Ｂ、RL

→六、电路分析1、Vz=VE2

；2、Vo采=VB2

；3、V采=VCE1+Vo4、VB1=Vo+VBE1=Vo+0.71、调整管Ｖ１的两个PN结开路或Ｖ１的基极虚焊：2、电阻R4虚焊（开路）：3、电位器Rp的滑臂开路：4、把稳压管换成一个稳压值较小的稳压管5、稳压管击穿短路：6、把R4从A点改接到B点：（Ｖ2管正常工作，但）Ｖ１没有偏置电阻，处于截止状态，无回路电流，输出电压为0。七、故障分析

这种电路的稳压过程是通过调整元件的电压调整作用实现的。１、优点：输出电流较大，输出电压稳定性高，输出电压可以调节。２、缺点电源效率低，大功率电源需设散热装置。八、电路特点

[例题]设图中的稳压管为2CW14，VZ=7V。采样电阻R1=1k

，RP=200，R2=680，试估算输出电压的调节范围。解设VBE2=0.7V，根据则根据故输出电压调节范围：16.5~21.3V则注意：V2

是变压器次级电压（交流电）；VI

是整流滤波后的电压，即电容上的电压（较平滑的直流电）：VZ是硅稳压管上的电压，

VO

是负载上的电压（大小和方向都不变的直流电）8.3稳压电源的主要技术指标技术指标是用来表示稳压电源性能的参数，主要有特性指标和质量指标两种。一、特性指标表明稳压电源工作特性的参数。例如：允许输入的电压，输出电压及可调范围，输出电流等。二、质量指标衡量稳压电源性能优劣的参数。1．稳压系数Sr负载不变时，稳压电路输出电压相对变化量与输入电压相对变化量之比。即它表明稳压电源克服电网电压变化的能力。3．电压调整率KV一般常用稳压系数sr

和输出电阻ro

这两个主要指标。其数值越小，电路稳压性能越好。额定负载不变时，电网电压变化10%，输出电压相对变化量。即4．电流调整率KI电网电压不变时，输出电流从零到最大值变化时，输出电压的相对变化量。即它表明稳压电源克服负载电阻变化的能力。2．输出电阻ro

输入电压不变时，输出电压变化量与输出电流变化量之比。即

[例题]

稳压电路，设额定输出电压VO=12V，当负载不变时，电网电压波动

10%，其输出电压变化量

VO=45mV；若电网电压不变，负载电流由零变到最大值，其输出电压变化量

VO=108mV。求稳压电源的电压调整率KV

和电流调整率KI。解(1)电压调整率(2)电流调整率集成稳压器简介用集成电路的形式制造的稳压电路称为集成稳压器。优点是性能稳定可靠，使用方便、价格低廉。集成稳压器种类有多端式和三端式，输出电压有固定式和可调式，正压、负压输出稳压器等。8.4.1

三端固定式集成稳压器这类产品的封装形式有金属壳和塑料壳两种。它们都有三个管脚，分别是输入端、输出端和公共端，因此称为三端式稳压器。8.4集成稳压器简介

1．CW7800系列是三端固定正压输出的集成稳压器。输出电压有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等档次。例如：CW7805表示输出电压为正5V。此系列最大输出电流为1.5A。同类产品：CW78M00系列(0.5A)；CW78L00系列(0.1A)；CW78T00系列(3A)和CW78H00系列(5A)。CW7800系列的管脚：不同类型、不同封装形式的三端集成稳压器的引脚排列不同，使用时请查阅手册。引脚1——输入端；引脚２——公共端；引脚3——输出端；基本应用:电容C1抑制高频干扰，C2用来改善暂态响应，并具有消振作用。

2．CW7900系列是三端固定负压输出的集成稳压器。在输出电压档次、电流档次等方面与78系列相同。引脚排列请查阅手册。引脚１——公共端引脚２——输入端引脚３——输出端

3．基本应用。电容C1抑制高频干扰，C2用来改善暂态响应，并具有消振作用。4．三端固定稳压器的功能扩展。Ａ、扩流电路把两个参数完全相同的CW7800系列的集成块并联，则最大输出电流可扩展为1.5A

2。可见，调节R2之值，即可调VO的值。设稳压器输出电压VX，即VBA=VX，而VA=VO

-

VX

得解得Ｂ、输出电压可调电路Ｃ、电压极性变换电路输出负电压输出正电压8.4.2三端可调式集成稳压器三端可调式稳压器的外形和管脚的编号与三端固定式稳压器相同。但管脚功能有区别。一、CW117、CW217、CW317等为三端可调式正压输出集成稳压器，其引脚排列请查阅手册。引脚１——调整端 引脚２——输出端 引脚３——输入端二、CW137、CW237、CW337为三端可调式负压输出集成稳压器，其引脚排列请查阅手册。引脚１——调整端 引脚２——输入端 引脚３——输出端VO=+（1.2——37）VVO=—（1.2——37）V

三、CW317和CW337的基本应用电路应用特点是外接两个电阻(R1和RP)就可得到所需的输出电压。为了使电路正常工件，一般输出电流不小于5mA。输入电压范围在3~40V之间，输出电压可调范围为1.25~37V，器件最大输出电流约1.5A。电路组成：采样电路(R5、R6、R7)；比较放大管(V4)；基准电压(V6、R4)；开关复合调整管(V1、V2)；振荡电路(V1、V2、V3、R2、C1)。其中，V3

的集电极与V2基极相连，V2

的集电极通过C1、R2与V3的基极相连。可见，当V3饱和导通时，V1、V2

是截止的，当V3

截止时，V1、V2饱和导通。电路特点：调整管交替工作在截止状态或饱和状态，即开关状态。在截止状态时功耗等于零，在饱和状态时管压降很小，功耗不大，因此电路效率高。8.5开关型稳压电路简介工作原理：设开始时，V3饱和导通，由于V3的VCE3较低，不足以使V1、V2导通；V3的IB3就向C1充电，随着C1的充电导致V3的基极电位逐步升高最终V3截止；当V3截止后，VCE3

增大，逐步使V1、V2

转入饱和导通状态。这时C1

通过R3、V4放电，放电时间取决于V4

基极电位的高低，基极电位越高，C1

放电越快。C1的放电导致V3基极电位的下降，使V3

转入饱和导通，而V1、V2又转入截止状态。这样，V3和V1、V2

就自动反复轮流导通和截止。

4．稳压过程：当VO

由于某种原因偏高时，V4

基极电位升高，IC4

增大，C1放电速度增加，使V3

截止时间缩短，V1、V2

饱和时间缩短，使VO降低，从而稳定VO。

优点是电源效率高，稳压效果好。缺点是纹波较大，电路复杂，对元器件要求较高。被广泛应用在彩色电视机、计算机等设备中。本章小结并联型硅稳压管稳压电路结构简单，但输出电流小，