第七章直流穩(wěn)壓電源

7.1晶體管穩(wěn)壓電源7.2集成穩(wěn)壓器及應(yīng)用電路本章小結(jié)第七章直流穩(wěn)壓電源*7.3開關(guān)穩(wěn)壓電源簡介

7.1.1?串聯(lián)型穩(wěn)壓電路

V：NPN型，相當(dāng)于一只受基極電流控制的可變電位器，利用其電壓的變化來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。

負(fù)載與起調(diào)整作用的三極管相串聯(lián)，故稱串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。

1．電路組成7.1晶體管穩(wěn)壓電源

2．工作原理

假定輸出電壓VO由于某種原因升高，因VZ是穩(wěn)定值，所以三極管的VBE將減小，IB使減小，三極管集—射電壓VCE增大，由于VO=VI-VCE

，因而抑制了輸出電壓的升高，使其趨于穩(wěn)定。

若輸出電壓因某種原因下降時(shí)，其變化過程與此相反。穩(wěn)壓過程可表示為7.1晶體管穩(wěn)壓電源

3．穩(wěn)壓電路工作條件

穩(wěn)壓管VZ的穩(wěn)定是保證輸出電壓穩(wěn)定的前提?？蓪⒋?lián)型穩(wěn)壓電路改成典型射極輸出器的電路。7.1晶體管穩(wěn)壓電源7.1.2?具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型可調(diào)穩(wěn)壓電路

串聯(lián)型可調(diào)穩(wěn)壓電源方框圖如圖所示。7.1晶體管穩(wěn)壓電源

1．電路及各元件作用

組成：調(diào)整部分（調(diào)整管V1）、取樣電路（R1、R2、RP組成分壓器）、基準(zhǔn)環(huán)節(jié)（穩(wěn)壓管VDZ和R3組成的穩(wěn)壓電路）、比較放大級（放大管V2等）。7.1晶體管穩(wěn)壓電源

R1、R2、RP

：組成取樣電路，將輸出電壓的一部分取出加到V2管的基極，與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，其差值電壓經(jīng)過V2放大后，送到調(diào)整管的基極，控制調(diào)整管的工作。

V1：調(diào)整管，起電壓調(diào)整作用；

V2：比較放大管；

VZ

：穩(wěn)壓管，與限流電阻R3組成基準(zhǔn)電源，為V2發(fā)射極提供基準(zhǔn)電壓；

7.1晶體管穩(wěn)壓電源2．穩(wěn)壓原理（2）當(dāng)電網(wǎng)電壓下降或負(fù)載變重時(shí)

可概括為（1）當(dāng)電網(wǎng)電壓升高或RL增大時(shí)

穩(wěn)壓過程為

可概括為7.1晶體管穩(wěn)壓電源（RL）↓3．輸出穩(wěn)定電壓的調(diào)節(jié)

按分壓關(guān)系

整理得

為分壓比，稱為取樣比，用n表示，則

7.1晶體管穩(wěn)壓電源

RP(下)：為可變電阻抽頭下部分阻值。

因V2>>VBE2，則

4．影響串聯(lián)型可調(diào)式穩(wěn)壓電源穩(wěn)壓性能的因素

（1）取樣電路

取樣電路的分壓比n越穩(wěn)定，則穩(wěn)壓性能越好。

（2）基準(zhǔn)環(huán)節(jié)?穩(wěn)壓管應(yīng)選用動態(tài)電阻小、電壓溫度系數(shù)小的硅穩(wěn)壓二極管。

（3）放大環(huán)節(jié)?應(yīng)使比較放大級有較高的增益和較高的穩(wěn)定性。

（4）調(diào)整環(huán)節(jié)?輸出功率大的穩(wěn)定電源，應(yīng)選用大功率三極管作調(diào)整管。7.1晶體管穩(wěn)壓電源7.1晶體管穩(wěn)壓電源

調(diào)整管的并聯(lián)運(yùn)用和串聯(lián)運(yùn)用如圖所示。

調(diào)整管除常用復(fù)合管外，有時(shí)因三極管的極限電流ICM不夠大而采用多管并聯(lián)；或因三極管允許的極限電壓BVCEO不夠高而采用多管串聯(lián)運(yùn)用。7.1.3?提高串聯(lián)型穩(wěn)壓電路性能的措施

（1）問題

（2）措施

1．提高穩(wěn)定度的措施

設(shè)置輔助電源可為比較放大管提供一個穩(wěn)定的集電極電壓，同時(shí)也為調(diào)整管提供穩(wěn)定偏流。可以克服輸入電壓波動對兩者的影響，提高了輸出電壓穩(wěn)定度。

輸入電壓不穩(wěn)定會導(dǎo)致比較放大級的電源電壓和調(diào)整管偏流不穩(wěn)定。7.1晶體管穩(wěn)壓電源

電路如圖所示。7.1晶體管穩(wěn)壓電源

2．提高溫度穩(wěn)定性的措施

（2）措施

（1）問題

產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓的穩(wěn)壓二極管接在V2的基極，取樣電壓接V3基極，差分放大器對兩管基極電壓之差進(jìn)行放大，完成穩(wěn)壓功能。R4為兩管的公共電阻，抑制了溫度對差分管的影響。

溫度變化會使比較放大管的集電極電流和射極電流發(fā)生變化，輸出電壓將隨溫度的變化發(fā)生漂移。7.1晶體管穩(wěn)壓電源

采用能夠抑制溫漂的差分放大電路，如圖所示。7.1晶體管穩(wěn)壓電源

1．限流式保護(hù)電路7.1.4?保護(hù)電路

當(dāng)輸出電流超過額定值時(shí)，保護(hù)電路開始動作，使輸出電流限制在一定的范圍內(nèi)。

（1）功能

（2）電路組成7.1晶體管穩(wěn)壓電源

（3）工作原理

限流電阻取值適當(dāng)，流過限流電阻的電流正常時(shí)，保護(hù)二極管V截止，不影響電路工作；超負(fù)載時(shí)，保護(hù)二極管的電流減小，保護(hù)調(diào)整管不致?lián)p壞。7.1晶體管穩(wěn)壓電源

R：檢測電阻。

2．截流式保護(hù)電路

當(dāng)輸出過載或短路時(shí)，保護(hù)電路開始動作使調(diào)整管截止，從而使通過調(diào)整管的電流減至最小，起到保護(hù)作用。

（1）功能

（2）電路組成

R3、VDZ2：組成簡單的穩(wěn)壓源，為V3基極提供基準(zhǔn)電壓。

V3：保護(hù)管，連同其外圍電阻組成保護(hù)電路。7.1晶體管穩(wěn)壓電源

（3）工作原理

負(fù)載電流處于正常范圍時(shí)，調(diào)整管正常工作，加在檢測電阻R上的電壓處于正常值，保護(hù)管V3截止，保護(hù)電路不發(fā)揮作用。

當(dāng)負(fù)載電流因過載或負(fù)載短路時(shí)，檢測電阻R電壓降增大，導(dǎo)致保護(hù)管V3導(dǎo)通，電流IC3增大，VC3下降，即VB1調(diào)整管下降，使調(diào)整管的VCE1增大，導(dǎo)致輸出電壓VO下降。正反饋過程如下：7.1晶體管穩(wěn)壓電源1．電路組成7.1.5?串聯(lián)型穩(wěn)壓電源舉例

組成：整流（橋式）、濾波（電容濾波）和穩(wěn)壓（串聯(lián)可調(diào)式）三部分。

7.1晶體管穩(wěn)壓電源2．穩(wěn)壓部分特點(diǎn)

（1）電路中的調(diào)整管V1、放大管V2、V3和過流保護(hù)三極管V4均使用PNP型鍺管，輸出電壓的極性為負(fù)。

（5）過載保護(hù)部分由V4等組成三極管截流式保護(hù)電路。（2）因輸出電流較大，所以調(diào)整管由V1和兩個管子組成復(fù)合管。

（3）為提高穩(wěn)壓電路的溫度穩(wěn)定性，放大電路采用由V2、V3組成的差分放大電路。

（4）為提高穩(wěn)壓性能，放大管的集電極負(fù)載電阻R5接至一個輔助電源。7.1晶體管穩(wěn)壓電源7.2.1固定式三端集成穩(wěn)壓器7.2集成穩(wěn)壓器及應(yīng)用電路1．特點(diǎn)輸出電壓固定，外引線有輸入、輸出和接地三個端子。2．型號和規(guī)格

W7800系列是三端固定正電壓輸出的集成穩(wěn)壓器。

系列序號的最末兩位數(shù)表示標(biāo)稱輸出電壓值。如W7812。

W7900系列是三端固定負(fù)電壓輸出的集成穩(wěn)壓器。W7800和W7900系列的外形及管腳排列如圖所示。7.2集成穩(wěn)壓器及應(yīng)用電路W7800W7900

（3）最大輸出電流IOmax

（1）最大輸入電壓VImax

（2）輸出電壓VO

（4）電壓調(diào)整率SV7.2集成穩(wěn)壓器及應(yīng)用電路3．主要性能參數(shù)（W7800系列）

穩(wěn)壓器正常工作時(shí)所允許輸入的最大電壓。

保證穩(wěn)壓器安全工作時(shí)允許輸出的最大電流。

穩(wěn)壓器正常工作時(shí)，能輸出的額定電壓。

在輸入電壓變化量VI為零時(shí)，輸出電壓變化量VO與輸出電流變化量IO的比值。（5）輸出電阻Ro

（1）基本應(yīng)用電路

圖示為三端固定式穩(wěn)壓器的一般接法。輸入、輸出端并聯(lián)高頻旁路電容。接線時(shí)，管腳不能接錯，公共端不得懸空。4．典型應(yīng)用電路7.2集成穩(wěn)壓器及應(yīng)用電路（2）輸入電壓的擴(kuò)展7.2集成穩(wěn)壓器及應(yīng)用電路圖（a）為串入三極管來降低輸入電壓。圖（b）為用電阻來降壓。圖（c）為采用一只穩(wěn)壓器降壓。

W7800系列規(guī)定最大允許的輸入電壓，超過該值就要損壞穩(wěn)壓器?？捎脠D示的三種方案之一來擴(kuò)展輸入電壓。

（3）輸出電壓的擴(kuò)展

如需將輸出電壓提高到所需值，可采用如圖所示電路。7.2集成穩(wěn)壓器及應(yīng)用電路（4）輸出電流的擴(kuò)展7.2集成穩(wěn)壓器及應(yīng)用電路

圖（a）采用并聯(lián)電阻的方法擴(kuò)流。圖（b）用PNP功率管擴(kuò)流。圖（c）用兩只穩(wěn)壓器并聯(lián)輸出，并聯(lián)時(shí)應(yīng)注意兩集成穩(wěn)壓器的參數(shù)要一致。

在需要穩(wěn)壓器輸出電流增大的場合，可采用如圖所示電路。（5）輸出電壓可調(diào)電路

固定式三端集成穩(wěn)壓器與集成運(yùn)放電路適當(dāng)連接，就可組成輸出電壓可調(diào)的穩(wěn)壓電路。7.2集成穩(wěn)壓器及應(yīng)用電路（6）正負(fù)對稱的穩(wěn)壓電源

采用兩只不同型號的三端集成穩(wěn)壓器，可組合成一種正負(fù)對稱輸出電壓的穩(wěn)壓電源。7.2集成穩(wěn)壓器及應(yīng)用電路7.2.2可調(diào)式三端集成穩(wěn)壓器

該集成穩(wěn)壓器不僅輸出電壓可調(diào)，而且穩(wěn)壓性能指標(biāo)均優(yōu)于固定式集成穩(wěn)壓器。調(diào)壓范圍1.2V~37V，常用的正壓系列W117/217/317，負(fù)壓系列W337。其外形和接線如圖所示。7.2集成穩(wěn)壓器及應(yīng)用電路F-1、F-2型S-7型W317三端可調(diào)集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用電路如圖所示。該電路是很實(shí)用的3V便攜式收音機(jī)用電源。7.2集成穩(wěn)壓器及應(yīng)用電路*7.3?開關(guān)穩(wěn)壓電源簡介1．工作特點(diǎn)

開關(guān)型穩(wěn)壓電源是調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)的開關(guān)式穩(wěn)壓電源，其調(diào)整管只工作在飽和與截止兩種狀態(tài)，即開、關(guān)狀態(tài)，使管耗降到最小，使整個電源體積小，效率高，穩(wěn)壓性能好，穩(wěn)壓范圍大。

并聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電源主要由開關(guān)調(diào)整管、儲能電路、取樣比較電路、基準(zhǔn)電路、脈沖調(diào)寬和脈沖發(fā)生電路等組成。2．組成*7.3?開關(guān)穩(wěn)壓電源簡介電路方框圖如圖所示。

調(diào)整管導(dǎo)通期間，儲能電感儲能，并由儲能電容向負(fù)載供電；調(diào)整管截止期間，儲能電感釋放能量對儲能電容充電，同時(shí)向負(fù)載供電。

并聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電源原理電路如圖所示。*7.3?開關(guān)穩(wěn)壓電源簡介*7.3?開關(guān)穩(wěn)壓電源簡介

在有的并聯(lián)型開關(guān)穩(wěn)壓電源中，儲能電感以互感變壓器的形式出現(xiàn)，其電路如圖所示。

它的優(yōu)點(diǎn)是可以通過變壓器的不同抽頭，再加上各自的整流濾波電路，可以得到不同的多路直流電壓輸出。

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