1、第十一章 直流稳压电源,11.0 引言 电子电路的工作需要有直流电源为其提供能量,虽然可以 用各种干电池、蓄电池这类化学电源作直流电源,但它们的成本 较高、容量有限、有的需要维护.将电网交流电变换、稳压组成 的直流稳压电源具有价廉容量范围大性能优良等特点,已成为大 多数电子电路的工作用直流电源.本章重点讨论单相小功率直流 电源的组成原理及特点.图11.1示出了直流稳压电源的组成框图.,11.0 引言,11.1 小功率整流滤波电路,一、单相桥式整流电路,VL=0.9V2 (11-1),图 11.3,图 11.2,11.1 小功率整流滤波电路,VRM = 2 V2,(11-4),二、桥式整流、电容
2、滤波电路滤波电路用于滤去整流输出电压中的纹波,一般由电抗元件组成,图11.4给出了常用的滤波电路结构.,11.1 小功率整流滤波电路,图 11.5,设t=0时, 开关闭合,11.1 小功率整流滤波电路,c=RintC,T d=RLC(35)2(11-6),c=(RintRL)CRintC ,11.1 小功率整流滤波电路,C值一定,RL=时, VL=1.4V; C=0时, VL=0.9V,T 当d=RLC(35) 时,2,VL=(1.1 1.2) V2 (11-7),电容滤波电路适用于负载电压较高,负载变动不大的场合.,三、电感滤波电路电感滤波中整流管的导电角较大,峰值电流很小,输出特性,11.
3、1 小功率整流滤波电路,比较平坦.但由于铁心的存在,体积大、笨重,易引起电磁干扰,一般只适用于低电压、大电流的场合.,图 11.8,【例11-1】 P450 例10.1.1 课堂阅读注意:整流、滤波元件的选用问题.,11.2 串联反馈式稳压电路,虽然经过整流滤波之后获得了比较平滑的直流输出电压, 但该电压的数值会随电网电压的波动及负载的变化而变化,稳 定性很差.为了获得稳定性好的直流电压,需要采取稳压措施.在单相小功率直流稳压电源中,常用的稳压电路有硅稳压 管稳压电路、串联反馈(调整)型稳压电路和开关型稳压电路. 串联反馈型稳压电路又有分立元件构成的稳压电路和集成稳 压器之分;开关型稳压电路也
4、有分立元件构成的稳压电路和集 成稳压模块之分.本节重点讨论串联反馈型稳压电路的组成及工作原理.,11.2 串联反馈式稳压电路,一、稳压电源的质量指标,1、输入调整系数,稳压电源的技术指标,特性指标 质量指标,VO= f (VI, IO, T) (11-8),或 VO= KVVI + Ro IO + STT,11.2 串联反馈式稳压电路,电压调整率,(11-9),稳压系数,11.2 串联反馈式稳压电路,2. 输出电阻,3. 温度系数,KV Ro ST,Vo 越稳定,11.2 串联反馈式稳压电路,二、串联反馈式稳压电路的组成及工作原理串联反馈式稳压电路的一般框图如图11.9所示.,由运放组成的串联
5、反馈式稳压电路如图11.10所示.,11.2 串联反馈式稳压电路,VI( IL) VO VF VB(IC) VCE VO ,R2 VF= VO R1+R2,R1 VO(1+)VREF R2,(11-14),11.2 串联反馈式稳压电路,串联型稳压电路中的调整管及比较放大器件均工作于线 性区,所以串联型稳压器件是一种线性稳压器件.它实际上是一 个以基准电压VREF为输入电压,以整流滤波后不稳定的直流电 压VI作工作直流电源的电压负反馈放大电路.串联型稳压电路具有输出电压可调,输出电流范围大,输出 电阻小,稳压性能好,输出纹波小等优点.但由于调整管工作于放 大区,有较大的管压降,所以,这种稳压电路
6、的功率转换效率较低.基准电压VREF是稳压电路的一个重要组成部分,它直接影 响稳压电路的性能.为此要求基准电压源输出电阻小,温度稳定,11.2 串联反馈式稳压电路,性好,噪声低,图11.11是带隙基准电压源电路.,CJ336, CJ329; MC1403, AD580.,VREF= VBE3+IC2 RC2,VT IC1 IC2= ()ln ( ) Re2 IC2,VT RC2 IC1 VREF=VBE3+ ln ( ) Re2 IC2,EG VREF= =1.205V (11-15)q,它广泛用于集成稳压器、A/D、D/A转换器和集成传感器中.,11.2 串联反馈式稳压电路,三、三端集成稳压
7、器,常用的稳压器件,三端固定输出正集成稳压器W78系列 三端固定输出负集成稳压器W79系列 三端电压可调正集成稳压器W317,W117 三端电压可调负集成稳压器W337,W137,1、固定三端集成稳压器以78 系列为例介绍,电路如图11.12所示.它通常由启动电路、基准电压电路、取样比较放大电路、调整电路和保护电路等部分组成.,11.2 串联反馈式稳压电路,VO,R3,1,T1,DZ1,DZ2,D2,D1,T4,T14,T2,T3,T5,T13,R4,R1,R2,T7,R6,R9,T8,T9,R7,R14,T12,DZ3,DZ4,R15,T10,T6,VF,T11,R8,R11,R12,R13
8、,VI,2,3,R5,图 11.12,VREF,IO,R10,11.2 串联反馈式稳压电路,(1) 启动电路由T1、T2和DZ1组成.VIVDZ1 T1 T2VB3 T3, T4、T5 VDZ2,VDZ2=VDZ1,T2,切断了启动电路与 基准电压电路的联系.,(2) 基准电压电路由T4、 DZ2、T3、R3 、R2 、R1和D1 、D2组成.,VZ23VBE VREF= R1 +2VBE (11-16)R1+ R2+ R3,11.2 串联反馈式稳压电路,R1 、R2 、R3 、DZ2正温度系数 T3 、D1 、D2负温度系数,VREF基本不随 温度而变化,DZ2采用恒流源供电,VREF不受V
9、I波动的影响,(3) 取样比较放大电路和调整电路由T4 T11组成. 其中, T10、T11组成复合调整管; R12、R13组成取样电路; T7、T8和T6组成带恒流源的差分放大电路, T4、T5组成的电流源作为其有源负载.T9、R9:缓冲电路.确保T8工作在线性区.,11.2 串联反馈式稳压电路,(4) 保护电路a. 减流式保护电路由T12、R11、R15、R14和DZ3、DZ4组成,R11为检流电阻.主要目的是使调整管(T11)工作在安全区域.PCPCM=ICVCE,R14+R15 R15 IO=VBE12 (VIVO)VZ3VZ4 (11-18)R11R14 R14 R11,(VIVO)
10、(VCE11) IO 限制PC.,11.2 串联反馈式稳压电路,b. 过热保护电路由DZ2、T3、T14和T13组成.常温下: VR30.4 VT14,T13,T,VZ2VR3 VBE14,T14,T13IB10IO,(5) 结构外形,图 11.13,11.2 串联反馈式稳压电路,2 、三端可调式集成稳压器,11.2 串联反馈式稳压电路,三 、三端集成稳压器的应用 1 、三端固定集成稳压器应用举例,C1、C2:频率补偿,防止产生高频自激振荡,抑制高频干扰. C3 :减小低频干扰; D: 保护二极管.,11.2 串联反馈式稳压电路,IO=IO1+IO2,IO IO1 VR3 T3 T2(饱和)
11、VBE1 IC1,2 、三端可调式集成稳压器应用举例,11.2 串联反馈式稳压电路,11.2 串联反馈式稳压电路,章末总结与习题讨论,一、本章小结1、了解小功率直流稳压电源的组成;2、熟悉桥式整流、电容滤波电路的工作原理及整流、滤波元件的选取;3、了解C型滤波、倒L型滤波和型滤波电路的特点及应用场合;4、熟悉串联反馈式稳压电路的组成及工作原理;5、熟悉三端集成稳压器电路的组成及应用. 二、例题讨论,章末总结与习题讨论,【例11-2】 P473-474 题 10.2.3,章末总结与习题讨论,【解】(1) 二极管D1、D4的极性接反;稳压管DZ1、DZ2的极性接反;运放A的同相与反相端接反,不能构
12、成负反馈.(2) VI为桥式整流输出电压,故VI=1.2V2=1.220=24V.DZ2、R1 、T1为启动电路.当该电路启动后, T2 、T3有直流偏置,才能稳定输出.(3) VA=VI=1.2V2=1.220=24V.,VB=12V,VC=VD=VZ1=6V, VE=VB+2VBE=12+1.4=13.4V,章末总结与习题讨论,VCE3=VAVB=2412=6V,(4),【例11-3】 P472-473 题 10.2.2VZ=6.3V,DZ具有正的温度系数+2.2mV/oC; VBE1=0.7V,T1具有负的温度系数2mV/oC.,章末总结与习题讨论,(1)说明电路的稳压过程和温度补偿作用;(2)VREF=?标出电压的极性. 【解】(1) VI(RL)VREF VB(VBE2) IE2 (IC2)IB1 IE1 IL VREF ,IB1=I IC2,(2) VREF=VZ+VBE2=6.3+0.7=7V,极性为上“+”下“”.,
