直流穩(wěn)壓電源模塊六270課題一可調(diào)集成穩(wěn)壓電源的安裝與檢測(cè)課題二開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源的安裝與檢測(cè)271課題一

可調(diào)集成穩(wěn)壓電源的安裝與檢測(cè)272學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解直流穩(wěn)壓電源的基本組成。2.了解分立元件直流穩(wěn)壓電源電路的組成及工作原理。3.掌握集成穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用。4.能使用集成穩(wěn)壓器構(gòu)成直流穩(wěn)壓電源。5.了解擴(kuò)展集成穩(wěn)壓器功能的方法。273任務(wù)引入電子設(shè)備中需要的直流穩(wěn)壓電源通常都是將電網(wǎng)提供的50Hz交流電經(jīng)過(guò)變壓、整流、濾波和穩(wěn)壓后得到的。其組成框圖及各部分的波形如圖所示。274直流穩(wěn)壓電源組成框圖及各部分的波形一、分立元件直流穩(wěn)壓電路如圖所示為用分立元件組成的帶放大環(huán)節(jié)的直流穩(wěn)壓電路。電路由基準(zhǔn)電壓電路、取樣電路、比較放大電路和調(diào)整電路四部分組成。三極管VT1（調(diào)整管）接成射極輸出形式，因?yàn)樗c負(fù)載RL

相串聯(lián)，所以下圖所示電路又稱串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路。275相關(guān)知識(shí)276

用分立元件組成的帶放大環(huán)節(jié)的直流穩(wěn)壓電路假設(shè)由于某種原因使輸出電壓Uo

上升，取樣電路將這一變化趨勢(shì)送到比較放大管VT2的基極與發(fā)射極基準(zhǔn)電壓

UZ

進(jìn)行比較，并將二者的差值進(jìn)行放大，VT2集電極電壓

UC2

降低。由于調(diào)整管采用射極輸出形式，所以輸出電壓

Uo必然降低，從而保證

Uo

基本穩(wěn)定。其穩(wěn)定過(guò)程如下：若輸出電壓降低，則有如下穩(wěn)壓過(guò)程：分析上述穩(wěn)壓過(guò)程可見(jiàn)，電路實(shí)質(zhì)上是靠引入深度負(fù)反饋來(lái)穩(wěn)定輸出電壓的。277二、三端固定式集成穩(wěn)壓器分立元件穩(wěn)壓電源存在組裝麻煩、可靠性差、體積大等缺點(diǎn)，隨著半導(dǎo)體集成電路工藝的發(fā)展，集成穩(wěn)壓器得到廣泛應(yīng)用。集成穩(wěn)壓器按穩(wěn)壓原理不同，可分為串聯(lián)調(diào)整式、并聯(lián)調(diào)整式、開(kāi)關(guān)調(diào)整式；按引出端數(shù)目不同，可分為三端集成穩(wěn)壓器和多端集成穩(wěn)壓器；按封裝形式不同，可分為金屬封裝集成穩(wěn)壓器和塑料封裝集成穩(wěn)壓器。如圖所示為常用的三端固定式集成穩(wěn)壓器。278常用的三端固定式集成穩(wěn)壓器a）金屬封裝b）塑料封裝三端固定式集成穩(wěn)壓器屬串聯(lián)調(diào)整式，除了基準(zhǔn)、取樣、比較放大和調(diào)整等環(huán)節(jié)外，還有較完整的保護(hù)電路。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，其型號(hào)含義如下：279三端固定式集成穩(wěn)壓器有輸入端、輸出端和公共端三個(gè)引出端，其引腳排列如圖所示。280三端固定式集成穩(wěn)壓器的引腳排列a）TO-220塑料封裝集成穩(wěn)壓器b）TO-3金屬封裝集成穩(wěn)壓器如圖所示為三端固定式集成穩(wěn)壓器的基本應(yīng)用電路。281三端固定式集成穩(wěn)壓器的基本應(yīng)用電路a）正電壓輸出b）負(fù)電壓輸出三、三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器不僅可調(diào)輸出電壓，且穩(wěn)壓性能優(yōu)于固定式。它的三個(gè)引出端分別為輸入端、輸出端和調(diào)整端。常見(jiàn)的三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器有CW317、CW337等型號(hào)。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，其型號(hào)含義如下：282三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器引腳排列如圖所示。283三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器引腳排列如圖所示為三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器基本應(yīng)用電路。它的輸出端與調(diào)整端之間具有很強(qiáng)的維持1.25V電壓不變的能力，所以R上的電流值基本恒定。又由于調(diào)整端輸出電流極?。?0μA），故可忽略，則輸出電壓為

該穩(wěn)壓器最大輸入電壓為40V，取

R=120Ω，RP=0~3.5kΩ，改變

RP，則輸出電壓在1.25~37V范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。284由于C3容量較大，一旦輸出端斷開(kāi)，C3將會(huì)向穩(wěn)壓器放電，則易使穩(wěn)壓器損壞。在穩(wěn)壓器輸入端和輸出端之間跨接二極管VD1可起到保護(hù)作用。二極管VD2則用于當(dāng)輸出端短路時(shí)為C2提供放電回路，防止C2向穩(wěn)壓器調(diào)整端放電，電容器C2的作用是減小RP兩端的紋波電壓。285

三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器基本應(yīng)用電路課題二開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源的安裝與檢測(cè)286學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源的特點(diǎn)。2.了解開(kāi)關(guān)型集成電路的功能。3.能使用開(kāi)關(guān)型集成電路構(gòu)成開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源。287任務(wù)引入前面所介紹的穩(wěn)壓電路多屬于線性穩(wěn)壓電路，調(diào)整管始終工作于線性放大狀態(tài)，因此本身功耗大、效率低。為了解決散熱問(wèn)題，還要安裝散熱器，這必然要增大電源設(shè)備的體積和質(zhì)量。本任務(wù)將要完成的是開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源的安裝與檢測(cè)。在開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路中，調(diào)整管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)。當(dāng)其截止時(shí)，電流很小，因而管耗很??；當(dāng)其飽和時(shí)，管壓降很小，因而管耗也很小。這樣就提高了效率，同時(shí)可減小體積，減輕質(zhì)量。此外，開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路更易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)保護(hù)，因此在許多電子設(shè)備（如電視機(jī)、計(jì)算機(jī)、航天儀器等）中都得到廣泛應(yīng)用。288一、串聯(lián)開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路如圖所示為串聯(lián)開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路組成框圖，開(kāi)關(guān)調(diào)整管VT與負(fù)載RL

串聯(lián)。289相關(guān)知識(shí)

串聯(lián)開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路組成框圖基準(zhǔn)電壓電路提供穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓

UR，比較放大器U1對(duì)取樣電壓

UF

與基準(zhǔn)電壓

UR

的差值進(jìn)行放大，其輸出電壓

UA

送到電壓比較器U2的同相輸入端。振蕩器產(chǎn)生一個(gè)頻率固定的三角波

uT，它決定了電源的開(kāi)關(guān)頻率。uT

送到電壓比較器U2的反相輸入端，與

UA進(jìn)行比較。當(dāng)UA>uT

時(shí)，U2輸出電壓

uB

為高電平，調(diào)整管VT飽和導(dǎo)通；當(dāng)

UA<uT

時(shí)，輸出電壓

uB

為低電平，調(diào)整管VT截止。UA

、uT

和

uB

的波形如圖a、圖b所示。290291工作波形圖a）UA

、uT

波形b）uB

波形c）uE

波形d）iL

波形設(shè)開(kāi)關(guān)調(diào)整管的導(dǎo)通時(shí)間為

ton，截止時(shí)間為

toff（如上圖c），則脈沖波形的占空比定義為

當(dāng)開(kāi)關(guān)調(diào)整管飽和導(dǎo)通時(shí)，忽略飽和壓降，uE≈Ui，則輸出電壓平均值為Uo=qUi292電路采取LC濾波，VD為續(xù)流二極管。當(dāng)調(diào)整管VT導(dǎo)通時(shí)，二極管VD截止；當(dāng)VT截止時(shí)，電感L的自感電動(dòng)勢(shì)

eL

極性如圖所示。自感電動(dòng)勢(shì)

eL

加在RL

和VD的回路上，二極管VD導(dǎo)通（電容器C同時(shí)放電），負(fù)載RL

中繼續(xù)保持原方向電流。續(xù)流濾波波形如下圖d所示。293

串聯(lián)開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路組成框圖假設(shè)輸出電壓

Uo

升高，取樣電壓同時(shí)增大，比較放大器

U1輸出電壓

UA下降，調(diào)整管VT導(dǎo)通時(shí)間

ton

減小，占空比

q

減小，輸出電壓

Uo

隨之減小，結(jié)果使Uo

基本不變。調(diào)節(jié)過(guò)程可用下式表示：294以上控制過(guò)程是在保持調(diào)整管開(kāi)關(guān)周期T不變的情況下，通過(guò)改變調(diào)整管導(dǎo)通時(shí)間

ton

來(lái)調(diào)節(jié)脈沖占空比，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓的，故稱脈寬調(diào)制式（PWM）穩(wěn)壓電源，簡(jiǎn)化電路如圖所示。295串聯(lián)開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路的簡(jiǎn)化電路二、并聯(lián)開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路并聯(lián)開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路如圖a所示，開(kāi)關(guān)調(diào)整管VT與負(fù)載RL并聯(lián)。296并聯(lián)開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路a）簡(jiǎn)化原理電路b）調(diào)整管飽和導(dǎo)通時(shí)的等效電路c）調(diào)整管截止時(shí)的等效電路當(dāng)PWM電路輸出高電平時(shí)，調(diào)整管VT飽和導(dǎo)通，集電極電位近似為零，電感L儲(chǔ)能，續(xù)流二極管VD截止，電容器C對(duì)負(fù)載RL