《集成稳压器》PPT课件

第七章集成稳压器•第一节概述•第二节集成稳压器典型电路分析•第三节集成稳压器的应用•第四节开关稳压电源工作原理•第五节集成开关稳压器及其应用直流稳压电源是能为负载提供稳定直流电源的电子装置。直流稳压电源的供电电源大都是交流电源，当交流供电电源的电压或负载电阻变化时，稳压器的直流输出电压都会保持稳定。稳压器为稳压电源的核心部件。集成稳压器又叫集成稳压电路，将不稳定的直流电压转换成稳定的直流电压的集成电路，用分立元件组成的稳压电源，固有输出功率大，适应性较广的优点，但因体积大焊点多可靠性差而使其应用范围受到限制，近年来，集成稳压电源已得到广泛应用，其中小功率的稳压电源以三端式串联型稳压器应用最为普遍。稳压电源的组成组成由变压、整流、滤波和稳压四部分组成。变压电路是将输入电压进行降压整流电路是将工频交流电转为具有直流电成分的脉动直流电。滤波电路是将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流成分，增加直流成分。稳压电路对整流后的直流电压采用负反馈技术进一步稳定直流电压。123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:9-Jul-2003SheetofFile:E:\long\T_MD\T_MD71101.schDrawnBy:tv1tvFtvROtv2tvv稳压F滤波v整流v1变压1Rvv2220V整流电路整流电路是将工频交流电转变为具有直流电成分的脉动直流电。由于二极管具有单向导电性，故利用二极管可进行整流。123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:10-Jul-2003SheetofFile:E:\long\T_MD\T_MD71201.schDrawnBy:(c)50Hz1R220VL－＋＋(a)L－50HzD＋(d)R50Hz－220V－＋220V＋＋220VD－－－21D50HzDD＋(b)42－ODALB3＋ADBAB－R＋(c)桥式整流(a)半波整流(b)全波整流常用整流电路半波整流电路图波形图缺点：输出电压波动太大优点：电路简单二极管D导通二极管D截止全波整流电路图波形图优点：输出电压波动减小缺点：变压器绕线太多二极管D1导通二极管D2导通桥式整流电路图波形图工作原理当vi为正半周时，二极管D1、D3导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。当vi为负半周时，二极管D2、D4导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。滤波电路123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:11-Jul-2003SheetofFile:E:\long\T_MD\T_MD71203.schDrawnBy:(c)＋＋CC2(a)＋1C(b)R＋CL滤波电路是将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流成分，增加直流成分。利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同，可实现滤波。常用滤波电路电容滤波LC滤波阻容型滤波电容器C对直流开路，对交流阻抗小，所以C应该并联在负载两端。电感器L对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此L应与负载串联。电容滤波工作原理若电路处于正半周，二极管D1、D3导通，变压器次端电压v2给电容器C充电。此时C相当于并联在v2上，所以输出波形同v2，是正弦形。当v2到达最高点时，v2开始下降。此时二极管D1两端反偏，二极管截止，电容C向负载ＲL放电。当放电的时间常数较大时，电容两端的电压下降较慢。当电路处于负半周时，二极管D2的P端电压开始上升，当上升到大于电容两端的电压时，D2开始导通，变压器次端电压v2再次给电容器C充电，负载两端的电压重新增大。当电容两端的电压增大到大于变压器付边的电压时，二极管D2截止，电容又开始通过负载电阻放电，重复前述的过程。电容滤波当放电时间常数RLC增加时，二极管关断时间加长，导通角减小，见曲线3；反之，RLC减少时，导通角增加，见曲线2。显然，当ＲL很小，即IL很大时，电容滤波的效果不好；反之，当ＲL很大，即IL很小时，电容滤波的效果好，所以电容滤波适合输出电流较小的场合。第一节概述一、集成稳压器的特点及分类(一)集成稳压器的特点(1)稳压控制环路增益高，提高了稳压性能(2)可实现零温度系数的基准电压，保证了输出电压稳定性(3)内设优良的保护电路，具有灵敏、可靠地保护功能，大大降低了电源的故障率(4)体积小、重量轻、外围元器件少，调整简单，有利于电子设备的小型化、轻量化和精密化(5)简化了开关电源的稳压控制电路，有利于充分发挥开关电源的优良特性(二)集成稳压器的分类1.按电路类型分类(1)单片IC稳压器(半导体集成稳压器)把构成稳压电路所需的主要元器件，包括输出管都制作在同一IC芯片上，只要外接整流滤波及少数稳压所需元件便可构成实用的稳压电源。优点：电路简单、体积小，便于大批量生产缺点：难于制作精密电阻，调整元件通常需外接，需要另加整流滤波电路(2)混合集成稳压器采用厚膜集成工艺将桥式整流电路及单片稳压电路组装在一起构成一个完整的集成稳压电源。优点：可获精密电阻，集成度高，部分调整元件不需外接，可获大功率容量电源。2.按调整元件工作状态分类(1)连续方式稳压器调整元件工作于线性放大区，输出电压的自动稳压是靠调节调整元件的导通程度来实现①串联连续型稳压器：调整元件与负载相串联。优点：电路简单、稳定性好，噪声小、响应速度快，控制准确度高；缺点：负载重时，效率低，体积大②并联连续型稳压器：调整元件与负载并联。优点：电路简单、响应速度快；缺点：效率更低，体积大，重量重，功率容量小。(2)开关方式稳压器调整元件工作于开关工作状态，输出电压的自动稳压是靠调节调整元件的饱和导通与截止的时间比值来实现①串联开关型稳压器：调整元件与负载相串联。优点：效率高，可省去电源变压器，体积小，重量轻，稳压范围宽，保护电路安全可靠，容量大；缺点：响应速度受开关频率限制，且易产生噪声干扰。②并联开关型稳压器：调整元件与负载并联。优缺点与串联型基本相同，只是效率更高，电路较复杂。二、集成稳压器的主要参数(一)特性参数1.电压调整率2.电流调整率3.输出阻抗4.纹波抑制比5.输出电压的温度系数6.输出噪声电压(二)工作参数电路正常工作的范围和保证电路正常工作的条件(极限参数)1.最大输入电压2.输出电压范围及输出电压偏差3.最小与最大输入输出电压差4.最小与最大输出电流5.最高结温集成稳压器使用时应注意以下5点。①集成稳压器电路品种很多，从调整方式上有线性的和开关式的；从输出方式上有固定和可调式的。因三端稳压器优点比较明显，使用操作都比较方便，选用时应优先考虑。②在接人电路之前，一定要分清引脚及其作用，避免接错时损坏集成块。输出电压大于6v的三端集成稳压器的输人、输出端需接保护二极管，可防止输入电压突然降低时，输出电容迅速放电引起三端集成稳压器的损坏。③为确保输出电压的稳定性，应保证最小输人输出电压差。如三端集成稳压器的最小压差约2v，一般使用时压差应保持在3v以上。同时又要注意最大输人输出电压差范围不超出规定范围。④为了扩大输出电流，三端集成稳压器允许并联使用。⑤使用时，要焊接牢固可靠。对要求加散热装置的，必须加装符合要求尺寸的散热装置。三、集成稳压器中的基本电路稳压电路串联反馈型稳压电路基准电压源调整管：T比较放大器：A取样电路T电路组成VI↑→VO↑→Vf↑VO1↓→→VE↓VO↓T稳压原理开关型稳压电路开关型稳压电路由调整管、滤波电路、比较器、三角波发生器、比较放大器和基准源等部分构成。调整管比较器滤波电路比较放大器取样电路开关型稳压电路的稳压原理输出电压的变化通过取样电阻输入到比较放大器的输入端，通过与基准电压的比较后放大输出。当三角波的幅度小于比较放大器的输出时，比较器输出高电平，调整管导通，向电感充电；反之输出为低电平，调整管截止，电感通过二极管D进行放电。稳压过程：VI↑→VO↑→FVO↑Vf↓→→Ton↓VO↓开关型稳压电路的输出波形开关电源波形图第二节集成稳压器典型电路分析集成稳压电路主要有两种：线性稳压电路和开关稳压电路。下面主要介绍线性稳压电路。•线性串联型稳压电路的工作原理(1)线性串联型稳压电源的构成线性串联稳压电源的工作原理可用图16.03来说明。显然，VO=VI-VR，当VI增加时，R受控制而增加，使VR增加，从而在一定程度上抵消了VI增加对输出电压的影响。若负载电流IL增加，R受控制而减小，使VR减小，从而在一定程度上抵消了因IL增加，使VI减小，对输出电压减小的影响。图16.03串联稳压电源示意图图16.03串联稳压电源示意图2CR1T2TRZV1R2R3RLRIVOV设R2的下半部分为R2”)()(22332123321BEZOBEZOVVRRRRRVVVRRRRV)(223321BEZOVVRRRRRV稳压原理OV2BEV2CI2CV1BEV1CEVOV可变电阻R是用一个三极管来替代的，控制基极电位，从而就控制了三极管的管压降VCE，VCE相当于VR。典型电路由调整管、放大环节、比较环节、基准电压源几个部分组成。在实际电路中，可变电阻R是用一个三极管来替代的，控制基极电位，从而就控制了三极管的管压降VCE，VCE相当于VR。要想输出电压稳定，必须按电压负反馈电路的模式来构成串联型稳压电路。典型的串联型稳压电路由调整管、放大环节、比较环节、基准电压源几个部分组成。1R2R3RLROVZVIV+-R1OVfV(2)线性串联型稳压电源的工作原理1．输入电压变化，负载电流保持不变输入电压VI的增加，必然会使输出电压VO有所增加，输出电压经过取样电路取出一部分信号Vf与基准源电压VZ比较，获得误差信号ΔV。误差信号经放大后，用VO1去控制调整管的管压降VCE增加，从而抵消输入电压增加的影响。VI↑→VO↑→Vf↑→VO1↓→VCE↑→VO↓1R2R3RLROVZVIV+-R1OVfV2．负载电流变化，输入电压保持不变负载电流IL的增加，必然会使输入电压VI有所减小，输出电压VO必然有所下降，经过取样电路取出一部分信号Vf与基准源电压VREF比较，获得的误差信号使VO1增加，从而使调整管的管压降VCE下降，从而抵消因IL增加，使输入电压减小的影响。IL↑→VI↓→VO↓→Vf↓→VO1↑→VCE↓→VO↑3.输出电压调节范围的计算Vf≈VzZ23321O)(VRRRRRV调节R2显然可以改变输出电压。1R2R3RLROVZVIV+-R1OVfV•三端集成稳压器(1)概述将串联稳压电源和保护电路集成在一起就是集成稳压器。早期的集成稳压器外引线较多，现在的集成稳压器只有三个：输入端、输出端和公共端，称为三端集成稳压器。它的电路符号见图（a)，外形如图(b)所示。图(a)集成稳压器符号要特别注意，不同型号，不同封装的集成稳压器，它们三个电极的位置是不同的，要查手册确定。图(b)外形图照片(2)线性三端集成稳压器的分类三端集成稳压器有如下几种：1.三端固定正输出集成稳压器，国标型号为CW78--/CW78M--/CW78L--2.三端固定负输出集成稳压器，国标型号为CW79--/CW79M--/CW79L--3.三端可调正输出集成稳压器，国标型号为CW117--/CW117M--/CW117L-CW217--/CW217M--/CW217L--CW317--/CW317M--/CW317L--4.三端可调负输出集成稳压器，国标型号为CW137--/CW137M--/CW137L-CW237--/CW237M--CW237L--CW337--/CW337M--/CW337L--5.三端低压差集成稳压器6.大电流三端集成稳压器以上1---为军品级；2---为工业品级；3---为民品级。军品级为金属外壳或陶瓷封装，工作温度范围-55℃～150℃；工业品级为金属外壳或陶瓷封装，工作温度范围-25℃～150℃；民品级多为塑料封装，工作温度范围0℃～125℃。随着半导体工艺的发展，现在已生产并广泛应用的单片集成稳压电源，具有体积小，可靠