1、电子系统设计电子系统设计 温州大学瓯江学院本章主要内容：本章主要内容：稳压电源的设计；放大器的设计；滤波器的设计；信号发生器的设计；控制系统的设计。电子系统设计电子系统设计 温州大学瓯江学院第四章第四章 基本电子系统设计基本电子系统设计本章所讨论的是电子系统中的基本单元电路,虽然许多电路在其他相关课程中都有介绍,但一般都是以工作原理、分析计算为主线加以描述，而对单元电路某些性能参数的工程含义、对系统的影响以及各种性能指标的合理选择等实际应用知识涉及较少，因此本章内容是在这些部分的补充和从系统的角度的分析和设计。电子系统设计电子系统设计 温州大学瓯江学院稳压电源的分类：交流稳压电源和直流稳压电源
2、；线性电源和开关电源；分立元件电源和集成电源：2.1 稳压电源电路的设计稳压电源电路的设计1、稳压电源及分类、稳压电源及分类为获得电子产品良好的性能，需要稳定直流电源。直流电源是将交流电压经整流、滤波和稳压，为负载提供稳定的电压和电流的设备。电子系统设计电子系统设计 温州大学瓯江学院交流和直流稳压电源：交流和直流稳压电源：电子系统设计电子系统设计 温州大学瓯江学院直流稳压电源结构：交流交流电压电压脉动脉动直流电压直流电压整流整流滤波滤波有波纹的有波纹的直流电压直流电压稳压稳压直流直流电压电压电子系统设计电子系统设计 温州大学瓯江学院直流稳压电源的分类：直流稳压电源的分类：线性电源：电路简单，成
3、本低，纹波小，对网络干扰小，体积大、重量重、效率低。开关电源：电路复杂，元件多，成本高，纹波较大，对网络干扰（EMI）大，体积小、重量轻、效率高，输入电压范围宽（85V260V）。电子系统设计电子系统设计 温州大学瓯江学院2、稳压电源的技术指标稳压电源的技术指标特性指标：特性指标：输入电压；输入电压；输出电压；输出电压；输出电流；输出电流；输出电压调节范围等；输出电压调节范围等；质量指标：质量指标：稳压系数；稳压系数；输出电阻；输出电阻；温度系数；温度系数；纹波电压；纹波电压；电压调整率；电压调整率；电流调整率等；电流调整率等；电子系统设计电子系统设计 温州大学瓯江学院例、电子设计竞赛题目：直
4、流稳压电源例、电子设计竞赛题目：直流稳压电源 基本要求 稳压电源 在输入电压220V、50Hz、电压变化范围15%20%条件下：a输出电压可调范围为+9V+12V b最大输出电流为1.5A c电压调整率0.2%d负载调整率1%e纹波电压（峰-峰值）5mV 电子系统设计电子系统设计 温州大学瓯江学院是指在直流电压或电流中，叠加在直流稳定量上的是指在直流电压或电流中，叠加在直流稳定量上的交流分量。交流分量。最大纹波电压。在额定输出电压和负载电流下，输最大纹波电压。在额定输出电压和负载电流下，输出电压的纹波（包括噪声）的绝对值的大小，通常出电压的纹波（包括噪声）的绝对值的大小，通常以峰峰值或有效值表
5、示。以峰峰值或有效值表示。纹波系数。在额定负载电流下，输出纹波电压的有纹波系数。在额定负载电流下，输出纹波电压的有效值效值Urms与输出直流电压与输出直流电压Uo之比，既之比，既y=Umrs/Uo1）纹波）纹波电子系统设计电子系统设计 温州大学瓯江学院例如：一个电源工作在稳压状态，其输出为100V/5A，测得纹波的有效值为10mV，这10mV就是纹波的绝对量，而相对量即纹波系数=纹波电压/输出电压=10mv/100V=0.01%，即等于万分之一。EWB仿真电子系统设计电子系统设计 温州大学瓯江学院uSrS2 2）输入调整率）输入调整率和稳压系数和稳压系数 输入调整率是表征稳压器稳压性能的优劣的
6、重要指标，是指在负载和温度不变的条件下，输入电压变化对输出电压的影响 00iouoTIUUS工程常用稳压系数稳压系数rS表示直流稳压电源的性能 00iiooro/TIUUUUS电子系统设计电子系统设计 温州大学瓯江学院3)负载调整特性 负载调整特性IS定义为输出电压的相对变化量与输出电流变化量的比。00oooITUIIUUS4)输出电阻)(00oooiTUIUR5)温度系数 00oToiIUTUSC/mVo电子系统设计电子系统设计 温州大学瓯江学院3、三端固定输出集成稳压器、三端固定输出集成稳压器CW7800 系列系列(正电源正电源)CW7900 系列系列(负电源负电源)5 V/6 V/9 V
7、/12 V/15 V/18 V/24 V输出电流输出电流78L /79L 输出电流输出电流 100 mA78M/9M 输出电流输出电流 500 mA78 /79 输出电流输出电流 1.5 A输出电压输出电压例如：例如：CW7805 输出输出 5 V，最大电流，最大电流 1.5 ACW78M05 输出输出 5 V，最大电流，最大电流 0.5 ACW79L05 输出输出-5 V，最大电流，最大电流 0.1 A电子系统设计电子系统设计 温州大学瓯江学院1.封装封装CW78051 2 3UIUOGNDCW79051 2 3UIUOGND塑料封装塑料封装金属封装金属封装外型和封装：外型和封装：3122.
8、符号符号CW7800+213CW790013_2_电子系统设计电子系统设计 温州大学瓯江学院集成稳压电源应用电路u2u1 C1300F+_CoW7805+_Uo1321FRLCI1 F抵消输入抵消输入长接线的长接线的电感效应，电感效应，防止自激防止自激改善负载的改善负载的瞬态响应，瞬态响应，消除高频噪消除高频噪声声防止输入端短路时防止输入端短路时 C3反向放电损坏稳压器反向放电损坏稳压器电子系统设计电子系统设计 温州大学瓯江学院4、三端可调输出集成稳压器、三端可调输出集成稳压器CW117/217/317系列系列(正电源正电源)CW137/237/337系列系列(负电源负电源)工作温度工作温度C
9、W117(137)-55 150 CCW217(237)-25 150 CCW317(337)0 125 C基准电压基准电压1.25 V输出电流输出电流L 型型 输出电流输出电流 100 mAM 型型 输出电流输出电流 500 mA电子系统设计电子系统设计 温州大学瓯江学院1）CW117 内部结构和基本应用电路内部结构和基本应用电路内内部部结结构构调整电路基准电路误差放大启动电路偏置电路电路保护电路电路IREFUIUOADJ外外形形引引脚脚CW1171 2 3UIUOADJCW1371 2 3UIUOADJ电子系统设计电子系统设计 温州大学瓯江学院2）参数指标（）参数指标（LM317）电源调整
10、率负载调整率纹波抑制电子系统设计电子系统设计 温州大学瓯江学院5、整流滤波电路及分析、整流滤波电路及分析u2tiDtu2 uC时：时：二极管导通，二极管导通，C充电充电u2 uC时：时：二极管截止，二极管截止，C放电。放电。二极管中二极管中的电流的电流uc=uL+412321R220V+Lu-uL2uD4D3DD1Cuc电子系统设计电子系统设计 温州大学瓯江学院近似估算近似估算:UL=1.2U2电容滤波电路的特点：电容滤波电路的特点：RLC 愈大愈大 C放电愈慢放电愈慢 UL(平均值平均值)愈大愈大RLC 较大较大一般取：一般取：(T:电源电压的周期电源电压的周期)TCRL)105(u2tiD
11、tuc=uLEWB仿真电子系统设计电子系统设计 温州大学瓯江学院6、三端固定输出集成稳压器电路的设计、三端固定输出集成稳压器电路的设计u2u1 C1300F+_CoW7805+_Uo1321FRLCI1 F分为两部分：桥式整流滤波三端集成稳压+电子系统设计电子系统设计 温州大学瓯江学院1）桥式整流滤波+412321R220V+Lu-uL2uD4D3DD1Cuc基本关系式：CfRSICuUIiRUIuuCfRuULWDRCLmLm144.02000,2,)32(/,2),411(020002220电子系统设计电子系统设计 温州大学瓯江学院2）三端集成稳压）三端集成稳压输入电压：典型值+压差；CI
12、：0.11.C0:0.1.VD：IN4001，电流1A，反向最大电压50V。+_CoW7805+_Uo1321FRLCI1 F电子系统设计电子系统设计 温州大学瓯江学院3）例：设计CW7805稳压电源，输出电流1A，输出电压5V，最小输入输出压差3V。C1：2000I0=2000，取2200/16VVUCfRuULm95.6),411(220U U2 2：R RL L=（5+35+3）V/1A=8V/1A=8，整流桥：反向耐压VuUDR32.922整流二极管承受冲击电流：ic=23Io,取3A，因而，可选QL9A全桥，I=5A，URM=25V。CI：0.1/16V.C0:0.1/16V.VD：
13、IN4001，电流1A，反向最大电压50V。电子系统设计电子系统设计 温州大学瓯江学院7、负压输出：、负压输出：电子系统设计电子系统设计 温州大学瓯江学院8、电流扩充、电流扩充UI+UOC1LM78+132C2R1TOI OICI式中式中1RBOIII+1BER1RUI OBII+b bOCOIII+图中图中A6.01R IA4.0B IA4C IA5O I若若b b=10，R1=0.5 ,|UBE|=0.3V,。则。则A1OI电子系统设计电子系统设计 温州大学瓯江学院9、三端可调式集成稳压器 21wREFo)1(RIRRUUADJ+其中 UREF=1.25V LM3172UoU1C2C3C4
14、C1231RwRINOUTADJ 402当RW=1.8K时，U0:1.25V10.625V50UA电子系统设计电子系统设计 温州大学瓯江学院10、低压差线性稳压器、低压差线性稳压器 便携电子设备不管是由交流市电经过整流（或交流适配器）后供电，还是由蓄电池组供电，工作过程中，电源电压都将在很大范围内变化。比如单体锂离子电池充足电时的电压为4.2V，放完电后的电压为2.3V，变化范围很大。为了保证供电电压稳定不变，几乎所有的电子设备都采用稳压器供电。小型精密电子设备还要求电源非常干净（无纹波、无噪声），以免影响电子设备正常工作。为了满足精密电子设备的要求，应在电源的输入端加入线性稳压器，以保证电源
15、电压恒定和实现有源噪声滤波。电子系统设计电子系统设计 温州大学瓯江学院电子系统设计电子系统设计 温州大学瓯江学院输入输出电压差输入输出电压差(Dropout Voltage)输入输出电压差是低压差线性稳压器最输入输出电压差是低压差线性稳压器最重要的参数。在保证输出电压稳定的条重要的参数。在保证输出电压稳定的条件下，该电压压差越低，线性稳压器的件下，该电压压差越低，线性稳压器的性能就越好。比如，性能就越好。比如，5.0V的低压差线性的低压差线性稳压器，只要输入稳压器，只要输入5.5V电压，就能使输电压，就能使输出电压稳定在出电压稳定在5.0V。电子系统设计电子系统设计 温州大学瓯江学院 超低功耗
16、超低功耗100mA100mA低压降线性稳压器低压降线性稳压器 TPS76901,TPS76912,TPS76901,TPS76912,TPS76915,TPS76918,TPS76925,TPS76927,TPS76928,TPS76915,TPS76918,TPS76925,TPS76927,TPS76928,TPS76930,TPS76933,TPS76950TPS76930,TPS76933,TPS76950输出电压输出电压1.2V,1.5V,1.8V,2.5V,2.7V,2.8V,3.0V,1.2V,1.5V,1.8V,2.5V,2.7V,2.8V,3.0V,3.3V,5V3.3V,5
17、V及可调及可调 100mA100mA时仅时仅17A17A静态电流静态电流 待机模式时仅待机模式时仅1A1A静态电流静态电流 100mA100mA时降落电压典型值为时降落电压典型值为71mV 71mV 过流限制过流限制 工作结温范围从工作结温范围从40 40 至至125 125 5 5引脚引脚SOT-23(DBV)SOT-23(DBV)封装封装电子系统设计电子系统设计 温州大学瓯江学院 各种蓄电池的工作电压都在一定范围内变化。为了保证蓄电池组输出恒定电压，通常都应当在电池组输出端接入低压差线性稳压器。低压差线性稳压器的功率较低，因此可以延长蓄电池的使用寿命。同时，由于低压差线性稳压器的输出电压与
18、输入电压接近，因此在蓄电池接近放电完毕时，仍可保证输出电压稳定。电子系统设计电子系统设计 温州大学瓯江学院 开关稳压电源的效率很高，但输出纹波电压较高，噪声较大，电压调整率等性能也较差，特别是对模拟电路供电时，将产生较大的影响。在开关稳压器输出端接入低压差线性稳压器，可大大提高输出电压的稳压精度，同时电源系统的效率也不会明显降低。33 电子系统设计电子系统设计 温州大学瓯江学院 在某些应用中，比如无线电通信设备通常只有一只电池供电，但各部分电路常常采用互相隔离的不同电压，因此必须由多只稳压器供电。为了节省电池的电量，通常设备不工作时，都希望低压差线性稳压器工作于睡眠状态。为此，要求线性稳压器具有使能控制端。有单组蓄电池供电的多路输出且具有通断控制功能的供电系统。
