第七章直流稳压电源课件.ppt

1、 7.1晶体管稳压电源晶体管稳压电源 7.2集成稳压器及应用电路集成稳压器及应用电路 本章小结本章小结第七章直流稳压电源*7.3开关稳压电源简介开关稳压电源简介 7.1.1串联型稳压电路串联型稳压电路V：NPN 型，相当于一只受基极电流控制的可变电位器，型，相当于一只受基极电流控制的可变电位器，利用其电压的变化来实现稳压。利用其电压的变化来实现稳压。负载与起调整作用的三极管相串联，故称负载与起调整作用的三极管相串联，故称串联型稳压电串联型稳压电路。路。1电路组成电路组成7.1晶体管稳压电源晶体管稳压电源 2工作原理工作原理假定输出电压假定输出电压 VO 由于某由于某种原因升高，因种原因升高，因

2、 VZ 是稳定值，是稳定值，所以三极管的所以三极管的 VBE 将减小，将减小，IB 使减小，三极管集使减小，三极管集射电射电压压 VCE 增大，由于增大，由于VO=VI-VCE ，因而抑制了输出电压，因而抑制了输出电压的升高，使其趋于稳定。的升高，使其趋于稳定。若输出电压因某种原因下降时，其变化过程与此相反。若输出电压因某种原因下降时，其变化过程与此相反。稳压过程可表示为稳压过程可表示为 OCEBBEOVVIVV7.1晶体管稳压电源晶体管稳压电源 3稳压电路工作条件稳压电路工作条件稳压管稳压管 VZ 的稳定是保证输出电压稳定的前提的稳定是保证输出电压稳定的前提。可将串联。可将串联型稳压电路改成

3、典型射极输出器的电路。型稳压电路改成典型射极输出器的电路。7.1晶体管稳压电源晶体管稳压电源 7.1.2具有放大环节的串联型可调稳压电路具有放大环节的串联型可调稳压电路串联型可调稳压电源方框图如图所示。串联型可调稳压电源方框图如图所示。7.1晶体管稳压电源晶体管稳压电源 1电路及各元件作用电路及各元件作用组成：调整部分（调整管组成：调整部分（调整管 V1）、取样电路（）、取样电路（R1、R2、RP 组成分压器）、基准环节（稳压管组成分压器）、基准环节（稳压管 VDZ 和和 R3 组成的稳压组成的稳压电路）电路）、比较放大级（放大管、比较放大级（放大管 V2 等）。等）。7.1晶体管稳压电源晶体

4、管稳压电源 R1、R2、RP：组成取样电路，组成取样电路，将输出电压的一部分取将输出电压的一部分取出加到出加到 V2 管的基极，与基准电压进行比较，其差值电压经管的基极，与基准电压进行比较，其差值电压经过过 V2 放大后，送到调整管的基极，控制调整管的工作。放大后，送到调整管的基极，控制调整管的工作。V1：调整管，起电压调整作用；：调整管，起电压调整作用；V2：比较放大管；：比较放大管；VZ ：稳压管，与限流电阻：稳压管，与限流电阻 R3 组成基准电源，为组成基准电源，为 V2 发射发射极提供基准电压；极提供基准电压；7.1晶体管稳压电源晶体管稳压电源 2稳压原理稳压原理 OCEOVVV（2）

5、当电网电压下降或负载变重时）当电网电压下降或负载变重时可概括为可概括为 C2C2B2BE2B2OIVIIVVVV B1E1CE1OIIVV（1）当电网电压升高或）当电网电压升高或 RL 增大时增大时稳压过程为稳压过程为 可概括为可概括为 B1C2B2BE2B2OIVIIVVVVB1CE1OIVV OCEOVVV7.1晶体管稳压电源晶体管稳压电源（RL）3输出稳定电压的调节输出稳定电压的调节 按分压关系按分压关系 整理得整理得OP21)P(2B2VRRRRRV 下)(BE2Z)P(2P21OVVRRRRRV 下Z)P(2P21OVRRRRRV下 为为分压比，称为取样比分压比，称为取样比，用，用

6、n 表示，则表示，则 nVVZO 7.1晶体管稳压电源晶体管稳压电源P21)P(2RRRRR 下RP(下下)：为可变电阻抽头下部分阻值。：为可变电阻抽头下部分阻值。因因 V2 VBE2，则，则 4影响串联型可调式稳压电源稳压性能的因素影响串联型可调式稳压电源稳压性能的因素（1）取样电路）取样电路取样电路的分压比取样电路的分压比 n 越稳定，则稳压越稳定，则稳压性能越好。性能越好。（2）基准环节）基准环节稳压管应选用动态电阻小、电压温度系稳压管应选用动态电阻小、电压温度系数小的硅稳压二极管。数小的硅稳压二极管。（3）放大环节）放大环节应使比较放大级有较高的增益和较高的应使比较放大级有较高的增益和

7、较高的稳定性。稳定性。（4）调整环节）调整环节输出功率大的稳定电源，应选用大功率输出功率大的稳定电源，应选用大功率三极管作调整管。三极管作调整管。7.1晶体管稳压电源晶体管稳压电源 7.1晶体管稳压电源晶体管稳压电源调整管的并联运用和串联运用如图所示。调整管的并联运用和串联运用如图所示。调整管除常用复合管外，有时因三极管的极限电流调整管除常用复合管外，有时因三极管的极限电流 ICM不够大而采用多管并联；或因三极管允许的极限电压不够大而采用多管并联；或因三极管允许的极限电压 BVCEO不够高而采用多管串联运用。不够高而采用多管串联运用。7.1.3提高串联型稳压电路性能的措施提高串联型稳压电路性能

8、的措施（1）问题）问题（2）措施）措施1提高稳定度的措施提高稳定度的措施设置辅助电源可为比较放大管提供一个稳定的集电极电压，设置辅助电源可为比较放大管提供一个稳定的集电极电压，同时也为调整管提供稳定偏流。可以克服输入电压波动对两者同时也为调整管提供稳定偏流。可以克服输入电压波动对两者的影响，提高了输出电压稳定度。的影响，提高了输出电压稳定度。输入电压不稳定会导致比较放大级的电源电压和调整管偏输入电压不稳定会导致比较放大级的电源电压和调整管偏流不稳定。流不稳定。7.1晶体管稳压电源晶体管稳压电源 电路如图所示。电路如图所示。7.1晶体管稳压电源晶体管稳压电源 2提高温度稳定性的措施提高温度稳定性

9、的措施（2）措施）措施（1）问题）问题产生基准电压的稳压二极管接在产生基准电压的稳压二极管接在 V2 的基极，取样电压接的基极，取样电压接V3 基极，差分放大器对两管基极电压之差进行放大，完成稳基极，差分放大器对两管基极电压之差进行放大，完成稳压功能。压功能。R4 为两管的公共电阻，抑制了温度对差分管的影响。为两管的公共电阻，抑制了温度对差分管的影响。温度变化会使比较放大管的集电极电流和射极电流发生温度变化会使比较放大管的集电极电流和射极电流发生变化，输出电压将随温度的变化发生漂移。变化，输出电压将随温度的变化发生漂移。7.1晶体管稳压电源晶体管稳压电源 采用能够抑制温漂的差分放大电路，如图所

10、示。采用能够抑制温漂的差分放大电路，如图所示。7.1晶体管稳压电源晶体管稳压电源 1限流式保护电路限流式保护电路7.1.4保护电路保护电路当输出电流超过额定值时，保护电路开始动作，使输出当输出电流超过额定值时，保护电路开始动作，使输出电流限制在一定的范围内。电流限制在一定的范围内。（1）功能）功能（2）电路组成）电路组成7.1晶体管稳压电源晶体管稳压电源（3）工作原理）工作原理限流电阻取值适当，流过限流电阻的电流正常时，保护限流电阻取值适当，流过限流电阻的电流正常时，保护二极管二极管 V 截止，不影响电路工作；超负载时，保护二极管截止，不影响电路工作；超负载时，保护二极管 的电流减小，保护调整

11、管不致损坏。的电流减小，保护调整管不致损坏。7.1晶体管稳压电源晶体管稳压电源 R：检测电阻。：检测电阻。2截流式保护电路截流式保护电路当输出过载或短路时，保护电路开始动作使调整管截止，当输出过载或短路时，保护电路开始动作使调整管截止，从而使通过调整管的电流减至最小，起到保护作用。从而使通过调整管的电流减至最小，起到保护作用。（1）功能）功能（2）电路组成）电路组成R3、VDZ2：组成：组成简单的稳压源，为简单的稳压源，为 V3基极提供基准电压。基极提供基准电压。V3：保护管，连：保护管，连同其外围电阻组成保同其外围电阻组成保护电路护电路。7.1晶体管稳压电源晶体管稳压电源（3）工作原理）工作

12、原理负载电流处于正常范围时，负载电流处于正常范围时，调整管正常工作，加在检测电调整管正常工作，加在检测电阻阻 R 上的电压处于正常值，保上的电压处于正常值，保护管护管 V3 截止，保护电路不发挥截止，保护电路不发挥作用。作用。当负载电流因过载或负载短路时，检测电阻当负载电流因过载或负载短路时，检测电阻 R 电压降增大，电压降增大，导致保护管导致保护管 V3导通，电流导通，电流 IC3 增大，增大，VC3 下降，即下降，即 VB1 调整管下降，调整管下降，使调整管的使调整管的 VCE1 增大，导致输出电压增大，导致输出电压 VO 下降。正反馈过程如下：下降。正反馈过程如下：C3BE3E3OCE1

13、C1B1C3IVVVVIII7.1晶体管稳压电源晶体管稳压电源 1电路组成电路组成7.1.5串联型稳压电源举例串联型稳压电源举例组成：整流（桥式）、滤波（电容滤波）和稳压（串联组成：整流（桥式）、滤波（电容滤波）和稳压（串联可调式）三部分。可调式）三部分。7.1晶体管稳压电源晶体管稳压电源 2稳压部分特点稳压部分特点（1）电路中的调整管）电路中的调整管 V1、放大管、放大管 V2、V3 和过流保护和过流保护三极管三极管 V4 均使用均使用 PNP 型锗管，输出电压的极性为负。型锗管，输出电压的极性为负。（5）过载保护部分由）过载保护部分由 V4 等组成三极管截流式保护电路。等组成三极管截流式保

14、护电路。（2）因输出电流较大，所以调整管由）因输出电流较大，所以调整管由 V1 和和 两个管子两个管子组成复合管。组成复合管。1V（3）为提高稳压电路的温度稳定性，放大电路采用由）为提高稳压电路的温度稳定性，放大电路采用由V2、V3 组成的差分放大电路。组成的差分放大电路。（4）为提高稳压性能，放大管的集电极负载电阻）为提高稳压性能，放大管的集电极负载电阻 R5 接接至一个辅助电源。至一个辅助电源。7.1晶体管稳压电源晶体管稳压电源 7.2.1固定式三端集成稳压器固定式三端集成稳压器7.2集成稳压器及应用电路集成稳压器及应用电路1特点特点输出电压固定，外引线有输入、输出和接地三个端子。输出电压

15、固定，外引线有输入、输出和接地三个端子。2型号和规格型号和规格W7800 系列是三端固定正电压输出的集成稳压器。系列是三端固定正电压输出的集成稳压器。系列序号的最末两位数表示标称输出电压值。如系列序号的最末两位数表示标称输出电压值。如W7812。W7900 系列是三端固定负电压输出的集成稳压器。系列是三端固定负电压输出的集成稳压器。W7800 和和 W7900 系列的外形及管脚排列如图所示。系列的外形及管脚排列如图所示。7.2集成稳压器及应用电路集成稳压器及应用电路W7800 W7900 （3）最大输出电流）最大输出电流 IOmax（1）最大输入电压）最大输入电压 VImax（2）输出电压）输

16、出电压 VO（4）电压调整率）电压调整率 SV7.2集成稳压器及应用电路集成稳压器及应用电路3主要性能参数（主要性能参数（W7800 系列）系列）稳压器正常工作时所允许输入的最大电压。稳压器正常工作时所允许输入的最大电压。保证稳压器安全工作时允许输出的最大电流。保证稳压器安全工作时允许输出的最大电流。稳压器正常工作时，能输出的额定电压。稳压器正常工作时，能输出的额定电压。%VV/VSV100IOO 在输入电压变化量在输入电压变化量 VI 为零时，输出电压变化量为零时，输出电压变化量 VO 与与输出电流变化量输出电流变化量 IO 的比值。的比值。（5）输出电阻）输出电阻 Ro（1）基本应用电路）

17、基本应用电路图示为三端固定式稳压器的一般接法。输入、输出端并图示为三端固定式稳压器的一般接法。输入、输出端并联高频旁路电容。接线时，管脚不能接错，公共端不得悬空。联高频旁路电容。接线时，管脚不能接错，公共端不得悬空。4典型应用电路典型应用电路7.2集成稳压器及应用电路集成稳压器及应用电路（2）输入电压的扩展）输入电压的扩展7.2集成稳压器及应用电路集成稳压器及应用电路图（图（a）为串入三极管为串入三极管来降低输入电来降低输入电压。图（压。图（b）为用电阻来降为用电阻来降压。图（压。图（c）为采用一只稳为采用一只稳压器降压。压器降压。W7800 系列规定最大允许的输入电压，超过该值就要损系列规定

18、最大允许的输入电压，超过该值就要损坏稳压器。可用图示的三种方案之一来扩展输入电压。坏稳压器。可用图示的三种方案之一来扩展输入电压。（3）输出电压的扩展）输出电压的扩展如需将输出电压提高到所需值，可采用如图所示电路。如需将输出电压提高到所需值，可采用如图所示电路。7.2集成稳压器及应用电路集成稳压器及应用电路ZVVV XXO（4）输出电流的扩展）输出电流的扩展7.2集成稳压器及应用电路集成稳压器及应用电路图（图（a）采用）采用并联电阻的方法扩并联电阻的方法扩流。图（流。图（b）用）用PNP 功率管扩流。功率管扩流。图（图（c）用两只稳）用两只稳压器并联输出，并压器并联输出，并联时应注意两集成联时

19、应注意两集成稳压器的参数要一稳压器的参数要一致。致。在需要稳压器输出电流增大的场合，可采用如图所示电在需要稳压器输出电流增大的场合，可采用如图所示电路。路。（5）输出电压可调电路）输出电压可调电路固定式三端集成稳压器与集成运放电路适当连接，就可固定式三端集成稳压器与集成运放电路适当连接，就可组成输出电压可调的稳压电路。组成输出电压可调的稳压电路。7.2集成稳压器及应用电路集成稳压器及应用电路（6）正负对称的稳压电源）正负对称的稳压电源采用两只不同型号的三端集成稳压器，可组合成一种正采用两只不同型号的三端集成稳压器，可组合成一种正负对称输出电压的稳压电源。负对称输出电压的稳压电源。7.2集成稳压

20、器及应用电路集成稳压器及应用电路 7.2.2可调式三端集成稳压器可调式三端集成稳压器该集成稳压器不仅输出电压可调，而且稳压性能指标均优该集成稳压器不仅输出电压可调，而且稳压性能指标均优于固定式集成稳压器。调压范围于固定式集成稳压器。调压范围 1.2 V 37 V，常用的正压系，常用的正压系列列 W117/217/317，负压系列，负压系列 W337。其外形和接线如图所示。其外形和接线如图所示。7.2集成稳压器及应用电路集成稳压器及应用电路F-1、F-2 型型 S-7 型型 W317 三端可调集成稳压器的应用电路如图所示。该电三端可调集成稳压器的应用电路如图所示。该电路是很实用的路是很实用的 3

21、 V 便携式收音机用电源。便携式收音机用电源。7.2集成稳压器及应用电路集成稳压器及应用电路*7.3开关稳压电源简介开关稳压电源简介1工作特点工作特点开关型稳压电源是调整管工作在开关状态的开关式稳压开关型稳压电源是调整管工作在开关状态的开关式稳压电源，其调整管只工作在饱和与截止两种状态，即开、关状电源，其调整管只工作在饱和与截止两种状态，即开、关状态，使管耗降到最小，使整个电源体积小，效率高，稳压性态，使管耗降到最小，使整个电源体积小，效率高，稳压性能好，稳压范围大。能好，稳压范围大。并联型开关稳压电源主要由开关调整管、储能电路、取并联型开关稳压电源主要由开关调整管、储能电路、取样比较电路、基

22、准电路、脉冲调宽和脉冲发生电路等组成。样比较电路、基准电路、脉冲调宽和脉冲发生电路等组成。2组成组成*7.3开关稳压电源简介开关稳压电源简介电路方框图如图所示。电路方框图如图所示。调整管导通期间，储能电感储能，并由储能电容向负载供调整管导通期间，储能电感储能，并由储能电容向负载供电；调整管截止期间，储能电感释放能量对储能电容充电，同电；调整管截止期间，储能电感释放能量对储能电容充电，同时向负载供电。时向负载供电。并联型开关稳压电源原理电路如图所示。并联型开关稳压电源原理电路如图所示。*7.3开关稳压电源简介开关稳压电源简介*7.3开关稳压电源简介开关稳压电源简介在有的并联型开关稳压电源中，储能

23、电感以互感变压器在有的并联型开关稳压电源中，储能电感以互感变压器的形式出现，其电路如图所示。的形式出现，其电路如图所示。它的优点是可以通过变压器的不同抽头，再加上各自的整它的优点是可以通过变压器的不同抽头，再加上各自的整流滤波电路，可以得到不同的多路直流电压输出。流滤波电路，可以得到不同的多路直流电压输出。本章小结本章小结2串联型稳压电路的调整过程从其实质而言是一种负反串联型稳压电路的调整过程从其实质而言是一种负反馈。反馈网络就是取样电路，反馈电压就是比较放大管的基馈。反馈网络就是取样电路，反馈电压就是比较放大管的基极电压，反馈类型为电压串联负反馈。极电压，反馈类型为电压串联负反馈。3三端集成稳压器有三端集成稳压器有 W7800 和和 W7900 两种系列。三端两种系列。三端集成稳压器体积小、外围元件少、性能稳定可靠、使用调整集成稳压器体积小、外围元件少、性能稳定可靠、使用调整方便。典型应用电路有：基本应用电路，输入电压的扩展，方便。典型应用电路有：基本应用电路，输入电压的扩展，输出电压的扩展，输出电流的扩展，输出电压可调电路，正输出电压的扩展，输出电流的扩展，输出电压可调电路，正负对称的稳压电源。负对称的稳压电源。1串联型稳压电路的组成：调整部分、取样电路、基准串联型稳压电路的组成：调整部分、取样电路、基准环节、比较放大级。环节、比较放大级。