9.2 稳压电路
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9.2 稳压电路
9.2.1 并联型稳压电源9.2.2 串联型稳压电源9.3.3 三端集成稳压器
稳压管稳压电路
开关型数字式稳压电路
线性(模拟)稳压电路
常用稳压电路( 小功率设备 )
以下主要讨论线性稳压电路。
电路最简单,但是带负载能力差,输出功率小。一般只提供基准电压,不作为电源使用。
效率较高,目前广泛使用,这里简单介绍。
9.2 稳压电路
HOMEHOME
9.2.1 并联型稳压电路
图 9.6 并联型直流稳压电路
其稳压过程分述如下:
当 RL 未变动时,若电网电压上升,则 U
i↑→UL↑→IZ↑→I↑→UR↑
→UL↓当电网未波动时,若 RL 减小,则
IL↑→I↑→UR↑→UL
↓→IZ↓→I↓→UR↓→U
L ↑
选择稳压管时,一般可按以下公式估算
UZ=UL
IZmax=(1.5~3)ILmax
Ui=(2 ~ 3)UZ HOMEHOME
max101
10L
L
LL ImA
R
UI
设电网波动引起整流滤波电路的输出电压变化
±10% , RL=1kΩ ,要求 UL=10V ,试确定图 9.
6 中稳压电路元件的参数。解: (1) 根据 UZ=UL=10V得
由式 IZmax=(1.5~3)ILmax ,可查手册选择 2CW17 稳压
管,其参数为: UZ=(9 ~ 10.5)V , IZ=5mA , PZ=250
mW , IZmax=23mA , rz=25Ω 。
例 9.3
HOMEHOME
ΩkI
UUR
Z
Li 76.023
105.27
max
maxmin
ΩkII
UUR
LZ
Li 83.0105
105.22
max
minmax
(2) 取 Ui =25V , Ui 变化 ±10% 时可算得
Uimax=27.5V
Uimin=22.5V
( 3 )求出限流电阻
HOMEHOME
WR
UU
R
UP LiR
R 41.0760
)105.27()( 2
min
2max
2
故可选择标称值为 820Ω/0.5W 的电阻器
并联型稳压电路结构简单,但受稳压
管最大电流限制,又不能任意调节输
出电压,所以只适用于输出电压不需
调节,负载电流小,要求不甚高的场
合。
所以 R 的取值范围为 0.76 kΩ≤R≤0.83kΩ ,其功率为:
HOMEHOME
9.2.2 串联型稳压电路
R4T1
T2
UZ
R3
RW1
RW2
R1
RW
R2
RL UO
+
_
+
_
UI
UB2
(1) 采样单元
采样单元有 R1 、
R2 、和 Rw 组成,
与负载 RL 并联,通过它可以反映输出电压 Uo 的变化。(2) 基准单元 基准单元由限流电阻 R3 与稳压管组成。
( 3 )放大单元 放大单元由三极管 T2 组成。
4 )调整单元
调整单元由三极管 T1
组成,它是串联型稳压电路的核心元件。 T1 必须选择大功率三极管 。
1. 电路组成
图 9.7 串联型稳压电路
HOMEHOME
2. 稳压原理
利用电压负反馈稳定输出电压
当 UI 增加或输出负载变化使 Uo 升高时
Uo UB2 UBE2( = UB2-UZ )
UC2Uo
分立元件温度稳定性差
HOMEHOME
222
21BEZ
W
WO UU
RR
RRRU
22
21max BEZ
WO UU
R
RRRU
22
21min BEZ
W
WO UU
RR
RRRU
(调至最下端)
(调至最上端)
•输出电压的调节
( UBE2 可略)
HOMEHOME
HOMEHOMEHOMEHOME
HOMEHOME
VUR
RRRU Z
wo 1863
2
21max
VURR
RRRU Z
w
wo 96
2
3
2
21min
在图 9.7 中,设稳压管工作电压 UZ=6V ,采样单元中 R1=R2=Rw ,试估算输出电压的调节范围。
故:该串联型稳压电路的输出电压可在 9V~18V 之间调节。
例 9.4
HOMEHOME
电路改进
在运放理想条件下 : UzR
RUo )
'
'1(
2
1
1. 选用差动放大器或运放构成的放大器代替 T2 管构成的放大器,可以解决零点漂移的问题。
图 9.8 串联反馈式稳压电路
UI
T
R1
R2
RLUo
AV+
- RW
R
UZ
注: R1’ 和 R2’中包含 Rw
为电压串联深度负反馈故称串联稳压
UF
HOMEHOME
2. 采用辅助电源 ( 比较放大部分的电源 ) 。
3. 用恒流源负载代替集电极电阻以提高增益。
4. 调整管采用复合三极管以扩大输出电流的范围。
HOMEHOME
9.2.3 三端集成稳压器
目前,集成稳压器已达百余种,并且成为模拟集成电路的一个重要分支。它具有输出电流大,输出电压高,体积小,安装调试方便,可靠性高等优点,在电子电路中应用十分广泛。 集成稳压器有三端及多端两种外部结构形式。输出电压有可调和固定两种形式:固定式输出电压为标准值,使用时不能再调节;可调式可通过外接元件,在较大范围内调节输出电压。此外,还有输出正电压和输出负电压的集成稳压器。 稳压电源以小功率三端集成稳压器应用最为普遍。常用的型号有 W78×× 系列、 W79×× 系列、 W317 系列、 W337系列。
HOMEHOME
注:型号后 XX 两位数字代表输出电压值
输出额定电压值有如下系列 :
5V 、 9V 、 12V 、 18V 、 24V 等 。
三端集成稳压器
固定式
可调式
正稳压 W78XX
负稳压 W79XX
集成稳压电源的分类
HOMEHOME
2 1
(a) 金属菱形式
1 2 3
(c) 塑料截圆式
12
3
(d) 金属圆壳式
三端集成稳压器的外形
1 2 3(b) 塑料直插式
三端集成稳压器的外型
HOMEHOME
1 端 : 输入端2 端 : 公共端3 端 : 输出端
W7800 系列稳压器外形
12
3
1 端 : 公共端2 端 : 输入端3 端 : 输出端
W7900 系列稳压器外形
12
3
注:金属封装和塑料封装管脚定义不同,使用时一定要先查手册。 HOMEHOME
三端集成稳压器的组成
调整管
保护电路
采样电路
基准电源
启动电路
放大电路
+
– –
+
UI UO
输入端 输出端
三端集成稳压器的组成
HOMEHOME
1. 固定输出三端集成稳压器
输出为固定正压时的接法如图所示。
注意:输入与输出端之间的电压不得低于 3V!
+
_
图 9.10 固定输出稳压器基本应用电路
Co
W78XX
CIUI
+
_
Uo
1 3
2
0.1~1F 1µF
( 1 )基本应用电路
HOMEHOME
( 2)扩展输出电压的应用电路
如果需要高于三端集成稳压器的输出电压,可采用如图9.11 所示的升压电路。
图 9.11 提高输出电压电路
W78xx
U0
UI
IQ
1 2
3C1
0.33uF
C0
0.1uFR1
R2
UXX
HOMEHOME
21
2 )1( RIUR
RU QXXo
XXo UR
RU )1(
1
2
图中三端集成稳压器工作在悬浮状态,稳压电路的输出电压为
若 R1 、 R2 阻值较小,则可忽略 IQ R2 ,于是
图 9.11 所示电路的缺点是:当稳压电路输入电压 Ui
变化时, IQ也发生变化,这将影响稳压电路的稳压
精度,特别是 R2 较大时这种影响更明显。 HOMEHOME
图 9.12 所示电路是用 W78XX 和 μA741 组成的输出电压可调的稳压电路。图中集成运放作为电压跟随器使用,它的电源借助于三端集成稳压器的输入直流电压。
图 9.12 输出电压可调电路
W78xx
AC1
0.33μF
1 2
3
UA
R1
Rp
R2
C0
0.1μFUO
Rp1
Rp2
UXX
UI
HOMEHOME
XXp
o UR
RRRU
1
21max
XXURPR
RPRR
1
21 XXo UR
RPRRU
1
21
由图 9.12 可知
当电位器滑动端在最上端时,可得最大输出电压
当电位器滑动端在最下端时,可得最小输出电压
XXP
Po U
RR
RRRU
1
21min
HOMEHOME
15500
451
21
R
RR
15500
50020
1
21
R
RR
在图 9.12 中,若选用三端集成稳压器 W7815 ,已知 RP=500Ω ,欲使输出电压调节范围为 20~45V ,
求 R1 和 R2 的电阻值。
解: 由上式可得
解得 R1= 400Ω ; R2=300Ω
例 9.5
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(3) 扩展输出电流的应用电路
扩展输出电流的应用电路如图 9.13 所示。
图 9.13 扩大输出电流电路
W7800
UI
1 2
3
VD
R200Ω
C210μF
C3
25μF
C4
0.1μF
RL UO
VT
C1
0.33μF
UO’
HOMEHOME
图 9.14 恒流源应用电路
恒流源应用电路如图 9.14 所示。
(4) 恒流源应用电路
HOMEHOME
W7800
U0
UI
IQ
1 2
3C1
0.33μF
C2
0.1μF
R
RL
Uxx
图 9.14 恒流源应用电路
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2. 可调输出的三端集成稳压器 W317W317 (正输出)、(正输出)、 W337W337 (负输出)是近几(负输出)是近几年较新的产品,其最大输入、输出电压差极限为年较新的产品,其最大输入、输出电压差极限为40V40V ,输出电压,输出电压 1.2~35V1.2~35V (或 (或 1.2V ~ 35V 1.2V ~ 35V )连续)连续可调,输出电流可调,输出电流 0.5~1.5A0.5~1.5A ,最小负载电流为,最小负载电流为 5mA5mA ,,输出端与调整端之间基准电压为输出端与调整端之间基准电压为 1.25V1.25V ,调整端,调整端静态电流为静态电流为 5050µµAA 。其外形及符号如图。其外形及符号如图 9.159.15 所示。所示。
图 9.15 可调输出三端集成稳压器
HOMEHOME
(1) 基本应用电路
图 9.16 W317基本应用线路
HOMEHOME
( a )基本应用电路 ( b )加保护二极管的应用电路
图 9.17 W337的应用电路
HOMEHOME
(2) 显示器慢启动应用电路
图 9.18 显示器慢启动应用电路
HOMEHOME
(3) 电子控制应用电路 图 9.19 所示是用 W317 组成的为 TTL门电路供电的应用电路。图中输出电压的“有”、“无”,可由 A 点输入脉冲的高、低电平来控制。
图 9.19 电子控制应用电路HOMEHOME
串联反馈式稳压电路缺点
损耗 (P=UCE IL) 大电源的效率 ( =Po/Pi=UoIL/UiIi) 较低
为了提高效率,可采用开关型稳压电源。
调整管工作在线性放大区,当负载电流较大时 :
HOMEHOME