項(xiàng)目6直流穩(wěn)壓電源

熟悉直流穩(wěn)壓電源的組成和各部分的作用。掌握單相整流、濾波、穩(wěn)壓原理。。掌握串聯(lián)穩(wěn)壓電源的工作原理。熟悉三端穩(wěn)壓器的基本應(yīng)用。了解開關(guān)電源的特點(diǎn)、組成、原理等學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)會(huì)分析常見直流穩(wěn)壓電源的方法。能夠設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的直流穩(wěn)壓電源，并制作調(diào)試成功。技能目標(biāo)【任務(wù)6.1】直流穩(wěn)壓電源的測(cè)試任務(wù)目標(biāo)◆熟悉直流穩(wěn)壓電源的組成和各部分的作用?！粽莆諉蜗嗾?、濾波、穩(wěn)壓原理?！糁绷鞣€(wěn)壓電源分析和計(jì)算。工作任務(wù)◆直流穩(wěn)壓電源分析和計(jì)算。當(dāng)今社會(huì)人們極大的享受著電子設(shè)備帶來的便利，但是任何電子設(shè)備都有一個(gè)共同的電路--電源電路。大到超級(jí)計(jì)算機(jī)、小到手機(jī)，所有的電子設(shè)備都必須在電源電路的支持下才能正常工作?？梢哉f電源電路是一切電子設(shè)備的基礎(chǔ)，沒有電源電路就不會(huì)有如此種類繁多的電子設(shè)備。由于電子技術(shù)的特性，電子設(shè)備對(duì)電源電路的要求就是能夠提供持續(xù)穩(wěn)定、滿足負(fù)載要求的電能，而且通常情況下都要求提供穩(wěn)定的直流電能。提供這種穩(wěn)定的直流電能的電源就是直流穩(wěn)壓電源。常見直流穩(wěn)壓電源如圖5.1.1所示。通常獲得直流電源的方法較多，如干電池、蓄電池等。但相對(duì)而言，最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的還是利用交流電源經(jīng)過變換而成的直流電源。一般情況下，獲取中小功率直流電源的方法是利用220V、50Hz的市電，先過變壓器降壓，再經(jīng)整流和濾波電路后，得到一個(gè)幅值比較平滑的直流電壓，最后再利用穩(wěn)壓電路使輸出的直流電壓穩(wěn)定在負(fù)載需要的電壓值上。圖5.1.1常見直流穩(wěn)壓電源由于電子技術(shù)的特性，電子設(shè)備對(duì)電源電路的要求就是能夠提供持續(xù)穩(wěn)定、滿足負(fù)載要求的電能，而且通常情況下都要求提供穩(wěn)定的直流電能。提供這種穩(wěn)定的直流電能的電源就是直流穩(wěn)壓電源。常見直流穩(wěn)壓電源如圖5.1.1所示。通常獲得直流電源的方法較多，如干電池、蓄電池等。但相對(duì)而言，最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的還是利用交流電源經(jīng)過變換而成的直流電源。一般情況下，獲取中小功率直流電源的方法是利用220V、50Hz的市電，先過變壓器降壓，再經(jīng)整流和濾波電路后，得到一個(gè)幅值比較平滑的直流電壓，最后再利用穩(wěn)壓電路使輸出的直流電壓穩(wěn)定在負(fù)載需要的電壓值上。直流穩(wěn)壓電源是電子電路設(shè)備中直流供電最經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便的能源轉(zhuǎn)換設(shè)備。它由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四部分組成。其構(gòu)成框圖如圖5.1.2所示。圖5.1.2直流穩(wěn)壓電源組成圖

電源變壓器:將交流電網(wǎng)電壓變?yōu)楹线m的交流電壓。整流電路:將交流電壓變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓。濾波電路:將脈動(dòng)直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)槠交闹绷麟妷骸７€(wěn)壓電路:清除電網(wǎng)波動(dòng)及負(fù)載變化的影響,保持輸出電壓的穩(wěn)定。相關(guān)知識(shí)穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)可以分為兩大類：一類是特性指標(biāo)，如輸出電壓、輸出電流及電壓調(diào)節(jié)范圍；另一類是質(zhì)量指標(biāo)，反映一個(gè)穩(wěn)壓電源的優(yōu)劣，包括穩(wěn)定度、等效內(nèi)阻（輸出電阻）、紋波電壓及溫度系數(shù)等。對(duì)穩(wěn)壓電源的性能，主要有以下四個(gè)萬面的要求1.穩(wěn)壓系數(shù)S

穩(wěn)壓系數(shù)S是指當(dāng)環(huán)境溫度和負(fù)載不變時(shí)，穩(wěn)壓電路輸出電壓的相對(duì)變化量與穩(wěn)壓電路輸入電壓的相對(duì)變化量之比，即

（5-1-1）穩(wěn)壓系數(shù)反映了穩(wěn)壓電路克服由于輸入電壓變化而引起輸出電壓變化的能力。此值越小越好，S值越小，說明電路穩(wěn)壓性能越好。2.輸出電阻RO輸出電阻是指當(dāng)穩(wěn)壓電路的輸入電壓與環(huán)境溫度不變時(shí)，穩(wěn)壓電路輸出電壓的變化量與穩(wěn)壓電路輸出電流的變化量之比，即（5-1-2）輸出電阻反映了穩(wěn)壓電路克服由于負(fù)載變化而引起輸出電壓變化的能力。此值越小越好，RO值越小，這種能力越強(qiáng)。輸出電阻可小到1Ω，甚至0.01Ω。3.輸出電壓的溫度系數(shù)STST是指當(dāng)在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)，當(dāng)穩(wěn)壓電路的輸入電壓、負(fù)載不變時(shí)，單位溫度變化所引起的輸出電壓的變化量，即

（5-1-3）ST反映了穩(wěn)壓電路克服由于溫度變化而引起輸出電壓變化的能力。ST值越小，這種能力越強(qiáng)。4.輸出紋波電壓輸出紋波電壓是指穩(wěn)壓電路輸出端交流分量的有效值。一般為毫伏數(shù)量級(jí)，它表示輸出電壓的微小波動(dòng)。技能訓(xùn)練---電源變壓器的仿真測(cè)試

測(cè)試電路如圖5.1.3所示，變壓器的變比為n=20:1，其中U1為220V，50Hz的市電，負(fù)載電阻RL=10K，兩個(gè)交流電壓表V1，V2分別用來測(cè)量U1和負(fù)載電阻兩邊的電壓Uo。①按圖5.1.3所示在Proteus或其他仿真軟件里正確搭建電路。②打開仿真開關(guān)，用示波器觀察變壓器輸入U(xiǎn)1、輸出電壓波形Uo，并記錄：變壓器初級(jí)輸出電壓幅值約為

V，變壓器次級(jí)輸出電壓幅值（峰值）約為

V，因此，初級(jí)輸入電壓和次級(jí)輸出電壓之比約為

。圖5.1.3變壓器測(cè)試仿真電路③觀察到輸入電壓U1是

（雙極性/單極性），輸出電壓Uo是

（雙極性/單極性）。在圖5.1.2所示的直流穩(wěn)壓電源中，變壓器的作用就是講輸入的市電變換成直流電源所需的交流電壓。圖5.1.4所示的是常見的電源變壓器。圖5.1.4常見電源變壓器技能訓(xùn)練---整流電路仿真測(cè)試（半波整流）

測(cè)試電路如圖5.1.5所示，變壓器的變比為n=20:1，其中U1為220V，50Hz的市電，負(fù)載電阻RL=10K，D1普通二極管；兩個(gè)交流電壓表分V1和V2別用來測(cè)量U2和負(fù)載電阻兩邊的電壓Uo。示波器X1用來觀測(cè)變壓器次級(jí)輸出電壓U2、電路輸出電壓波形Uo。訓(xùn)練步驟①按圖5.1.6所示在Proteus或其他仿真軟件里正確搭建電路。圖5.1.5整流電路仿真圖圖5.1.6

U2和Uo波形

訓(xùn)練步驟①按圖5.1.5所示在Proteus或其他仿真軟件里正確搭建電路。②打開仿真開關(guān)，用示波器觀察變壓器輸出U2、電路輸出電壓Uo波形，將波形繪制在圖5.1.6所示的坐標(biāo)軸中，同時(shí)記錄：變壓器初級(jí)輸出電壓幅值（V1所測(cè)）約為

V，變壓器次級(jí)輸出電壓幅值（V2所測(cè)）約為

V，因此，輸出電壓U1和次級(jí)輸入電壓U2之比約為

。③觀察到電壓U2是

（雙極性/單極性），輸出電壓Uo是

（雙極性/單極性）。且是

（全波/半波）波形。圖5.1.8

U2和Uo波形

圖5.1.9單相半波整流電路及波形

（2）電路計(jì)算輸出直流電壓UL是指半波脈動(dòng)電壓在一個(gè)周期內(nèi)的平均值。即

(5-1-4)

(5-1-5)

（1)工作原理

設(shè)u2=√2U2sinωt(v)。當(dāng)u2為正半周時(shí)，電路中a點(diǎn)電位大于b點(diǎn)電位，二極管D1、D3導(dǎo)通，D2、D4截止。電流流經(jīng)的回路為a—D1—RL—D3—b，uL=u2。當(dāng)u2為負(fù)半周時(shí)點(diǎn)b電位高于點(diǎn)a電位，二極管D2、D4導(dǎo)通，D1、D3截止。電流流經(jīng)回路為b—D2—RL—D4—a，u0=-uL。

以上分析可知，隨著u2正、負(fù)半周的交替變化，D1、D3與D2、D4輪流導(dǎo)通，在負(fù)載RL上得到單向全波脈動(dòng)電壓和電流。波形如圖5.1.10（d）所示。圖5.1.10（e）所示為實(shí)際中使用方便將4個(gè)相同二極管封裝在一起的整流橋，俗稱整流堆。圖5.1.10單相橋式整流電路及波形

（a）

（e）整流堆

（b）

（c）

（d）

由于半波整流電路的效率較低，于是人們很自然的想到將電源的負(fù)半周也利用起來，這樣就有了全波整流電路。全波整流電路圖如圖5.1.11。相對(duì)半波整流電路，全波整流電路多用了一個(gè)整流二極管D2，變壓器TR1的次級(jí)也增加了一個(gè)中心抽頭。這個(gè)電路實(shí)質(zhì)上是將兩個(gè)半波整流電路組合到一起。在正半周期，BR1次級(jí)上端為正下端為負(fù)，D1正向?qū)?，電源電壓加到RL上，RL兩端的電壓上正下負(fù)，在負(fù)半周期BR1次級(jí)上端為負(fù)下端為正，D2正向?qū)ǎ娫措妷杭拥絉L上，R1兩端的電壓還是上正下負(fù)，其波形如圖重復(fù)上述過程，這樣電源正負(fù)兩個(gè)半周的電壓經(jīng)過D1、D2整流后分別加到RL兩端，RL上得到的電壓總是上正下負(fù)。圖5.1.11

全波整流電路圖

由于全波整流電路的負(fù)載上得到的是全波脈動(dòng)直流電壓，所以它的輸出電壓Uo比半波是多一倍，也就是Uo=0.9U2。由于兩個(gè)二極管是輪流導(dǎo)通的，所以每個(gè)管子的平均電流只有負(fù)載的一半，也就是，由圖5.1.11可知，一個(gè)二極管導(dǎo)通，另一個(gè)二極管截止，則導(dǎo)通的那只二極管的最大反向電壓UDRM=2√2U2。

全波整流電路只用兩只二極管，就可以實(shí)現(xiàn)全波整流，但需要變壓器二次線圈是雙繞組的，也就是有中心抽頭的，且要求對(duì)稱，這就給制作增加了成本。技能訓(xùn)練---整流電路仿真測(cè)試（全波整流）

測(cè)試電路如圖5.1.12所示，變壓器的變比為n=20:1，其中U1為220V，50Hz的市電，負(fù)載電阻RL=10K，D1和D2為2個(gè)同一型號(hào)的普通二極管；電壓表分V1和V2別用來測(cè)量U2和負(fù)載電阻兩邊的電壓Uo。示波器X1用來觀測(cè)變壓器次級(jí)輸出電壓、電路輸出電壓波形。圖5.1.12

整流電路仿真圖圖5.1.13

U2和Uo波形

訓(xùn)練步驟①按圖5.1.12所示在Proteus或其他仿真軟件里正確搭建電路。②打開仿真開關(guān)，用示波器觀察變壓器輸出U2、電路輸出電壓Uo波形，將波形繪制在圖5.1.13所示的坐標(biāo)軸中，同時(shí)記錄：變壓器初級(jí)輸出電壓幅值（V1所測(cè)）約為

V，變壓器次級(jí)輸出電壓幅值（V2所測(cè)）約為

V，因此，輸出電壓U1和次級(jí)輸入電壓U2之比約為

。③觀察到電壓U2是

（雙極性/單極性），輸出電壓Uo是

（雙極性/單極性）。且是

（全波/半波）波形。雖然少了兩個(gè)二極管，但卻是用了帶抽頭的變壓器。6.1.3濾波電路一、工作原理

圖5.1.17是單相橋式整流電容濾波電路。電容器C稱為濾波電容，通常選用容量較大的電解電容，電容器與負(fù)載并聯(lián)，電解電容有極性，其正極應(yīng)接高電位，負(fù)極接低電位，應(yīng)注意不能接錯(cuò)。圖5.1.17單相橋式整流電容濾波

假設(shè)電容初始電壓為零，電源接通后，u2由零開始升高，整流二極管D1、D3正向?qū)?，電源?duì)RL供電，并同時(shí)向電容C充電。因充電回路時(shí)間常數(shù)很小，所以電容充電速度很快，可以認(rèn)為uC=u2。當(dāng)u2達(dá)到幅值√2U2后，u2又下降，由于電容電壓不突變，u2的下降使uC﹥u2，D1、D3受反向電壓截止。因此電容充電在u2=√2U2時(shí)結(jié)束，充電結(jié)束后，電容開始向RL放電，由于放電時(shí)間常數(shù)較大，uC下降速度慢，當(dāng)u2的負(fù)半周電壓絕對(duì)值|u2|=uC時(shí)，電容放電結(jié)束，隨后|u2|﹥uC，二極管D2、D4正向?qū)?，電源又?duì)電容充電，這樣周而復(fù)始地充、放電，使輸出電壓的起伏明顯減小了，即平滑多了。（2）濾波電容和二極管的選擇放電回路的時(shí)間常數(shù)RLC對(duì)uL的波形影響很大，RLC越大，輸出電壓脈動(dòng)越小，電壓越高。為了獲得比較平滑的電壓，一般取C=(3~5)T/2RL

(5-1-8)

式中T為交流電壓u2的周期。輸出直流電壓UL按下面公式估算UL≈1.2U2(5-1-9)

流過二極管的平均電流仍為負(fù)載電流的一半。ID=0.5IL=0.5UL/RL由于濾波電容的作用，使二極管導(dǎo)通的時(shí)間變短，電流增大，所以二極管的最大整流電流，應(yīng)按下式估算確定IFM=(2~3)ID二極管承受的最高反向電壓仍為u2的最大值。UDRM=√2U2【例5.1】一橋式整流電容濾波電路，已知U2=20V，RL=30Ω，要求輸出電壓脈動(dòng)要小。試選擇濾波電容的標(biāo)稱值，二極管的型號(hào)，并計(jì)算輸出電壓。解：選擇濾波電容電源周期：T=1/f=1/50=0.02s，由公式可得C=5×T/(2RL)=5×0.02/(2×30)≈1670μF電容器的耐壓值可按2U2=2×20V=40V確定。最后選定2200μF/50V的電解電容。估算輸出電壓：UL=1.2U2=1.2×20=24V確定二極管的參數(shù)流過二極管的電流：ID=1/2IL=UL/(2RL)=24/(2×30)=0.4A二極管承受的最高反向電壓：UDRM=√2U2=1.41×20≈28V根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)，考慮留有一定余量，查手冊(cè)，選型號(hào)為2CZ55B的整流二極管四只(其IFM=1A,URM=50V)。技能訓(xùn)練---電容的充放電測(cè)試

測(cè)試電路如圖5.1.14所示，直流電源BATT=12V，充電電阻R1=5K，充電電容C=1000uF,負(fù)載電阻RL=10K負(fù)載電阻RL=10K，示波器X1用來觀測(cè)電容兩端的電壓Uc的波形。圖5.1.14

整流電路仿真圖圖5.1.15Uc波形

訓(xùn)練步驟①按圖5.1.14所示在Proteus或其他仿真軟件里正確搭建電路。②打開仿真開關(guān)，用示波器觀察電容兩端電壓Uc的波形，將Uc的波形繪制在圖5.1.15所示的坐標(biāo)軸中技能訓(xùn)練---濾波電路訓(xùn)練電路測(cè)試電路如圖5.1.16所示，變壓器的變比為n=20:1，其中U1為220V，50Hz的市電，負(fù)載電阻RL=10K，D1~D4為4個(gè)同一型號(hào)的普通二極管；濾波電容C=1000uF，電壓表分V1和V2別用來測(cè)量U2和負(fù)載電阻兩邊的電壓Uo。示波器X1用來觀測(cè)變壓器次級(jí)輸出電壓U2、電路輸出電壓波形Uo。③觀察到電壓U2是

（雙極性/單極性），輸出電壓Uo是

（雙極性/單極性）。且是

（直流/交流）分量。濾波后輸出電壓的直流分量

（大于/等于/小于）濾波前輸出電壓的直流分量。6.1.4穩(wěn)壓電路利用電路的調(diào)整作用使輸出電壓穩(wěn)定的過程稱為穩(wěn)壓。穩(wěn)壓電路在輸入電壓、負(fù)載、環(huán)境溫度、電路參數(shù)等發(fā)生變化時(shí)仍能保持輸出電壓恒定的電路。這種電路能提供穩(wěn)定的直流電源。穩(wěn)壓電路按電路類型分有簡(jiǎn)單穩(wěn)壓電路和反饋型穩(wěn)壓電路。常見的簡(jiǎn)單穩(wěn)壓電路是利用穩(wěn)壓二極管實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓，在前面的項(xiàng)目1里已經(jīng)介紹過。這里主要介紹串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。串聯(lián)型晶體三極管穩(wěn)壓電路的組成框圖如圖5.1.19所示。一般由電壓調(diào)整環(huán)節(jié)，比較放大電路，基準(zhǔn)電壓和采樣電路四部分組成。采樣電路的作用是把輸出電壓及其變化量采集出來加到比較放大電路的輸入端?；鶞?zhǔn)電源的作用是為穩(wěn)壓電路提供穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓。比較放大電路是用于將采樣電路采集的電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較并放大，并推動(dòng)電壓調(diào)整環(huán)節(jié)工作。電壓調(diào)整環(huán)節(jié)是在比較放大電路的推動(dòng)下，根據(jù)調(diào)整量改變輸出電壓，使輸出電壓保持穩(wěn)定。常見的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路如圖5.1.20所示。R1、R2構(gòu)成采樣電路；R1、Dz為基準(zhǔn)電源電路；V1、R4構(gòu)成比較放大電路；V2為電壓調(diào)整環(huán)節(jié)，RL為負(fù)載。由于V2的電流與負(fù)載電流I0近似相等，故可將V2與負(fù)載RL看成是串聯(lián)關(guān)系，所以此電路稱為串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。圖5.1.19

串聯(lián)型穩(wěn)壓電路框圖圖5.1.20串聯(lián)型穩(wěn)壓電路原理圖

圖5.1.21串聯(lián)型穩(wěn)壓電路調(diào)節(jié)范圍

技能訓(xùn)練---串聯(lián)穩(wěn)壓電路仿真測(cè)試

測(cè)試電路如圖5.1.18所示，變壓器的變比為n=20:1，其中U1為220V，50Hz的市電，BR1為整流堆；濾波電容C=1000uF，電位器Rw的改變來仿真穩(wěn)壓電源的輸出電壓（串聯(lián)穩(wěn)壓電源的輸入），電阻R1和穩(wěn)壓管D1為比較器提供基準(zhǔn)電壓源。Q2為電壓調(diào)整管，Q1為比較放大器，R2、Rp，R3構(gòu)成采樣電路,負(fù)載RL=5.1K，，電壓表V1和V2分別用來測(cè)量穩(wěn)壓電源的輸出電壓（串聯(lián)穩(wěn)壓的輸入電壓）和負(fù)載電阻兩邊的電壓Uo。

圖5.1.18濾波電路仿真圖訓(xùn)練步驟①按圖5.1.18所示在Proteus或其他仿真軟件里正確搭建電路。②打開仿真開關(guān)，改變Rw使得輸入電壓UI按表5-1-1所列各電壓值改變。同時(shí)測(cè)出對(duì)應(yīng)的輸入電壓，并記錄在表5-1-1中。表5-1-1輸入電壓改變時(shí)的輸出電壓

仿真結(jié)果表明：當(dāng)輸入電壓變化時(shí)，串聯(lián)式穩(wěn)壓電路

（能/不能）實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。③改變負(fù)載RL使其按表5-1-2所列各電阻值改變。同時(shí)測(cè)出對(duì)應(yīng)的輸出電壓，并記錄在表5-1-2中。輸入電壓UI（V）81012152030輸出電流Uo（V）

5-1-2負(fù)載電阻改變時(shí)的輸出電壓仿真結(jié)果表明：當(dāng)負(fù)載電阻變化時(shí)，串聯(lián)式穩(wěn)壓電路

（能/不能）實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。④改變采用電阻Rw，使其按表5-1-3所列各電阻值改變。同時(shí)測(cè)出對(duì)應(yīng)的輸出電壓，并記錄在表5-3中。表5-1-3采樣電阻改變時(shí)的輸出電壓仿真結(jié)果表明：當(dāng)電位器Rw調(diào)至最低點(diǎn)，，輸出電壓U0達(dá)到最

（大/?。┲?，其值為

。當(dāng)電位器Rw調(diào)至最高點(diǎn)，輸出電壓U0達(dá)到最

（大/?。┲?，其值為

。串聯(lián)式穩(wěn)壓電路

（能/不能）實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。結(jié)論：串聯(lián)式穩(wěn)壓電路的輸出電壓與輸入電壓和負(fù)載電阻

（有/無）關(guān)，與采樣電阻和基準(zhǔn)電壓

（有/無）關(guān)。負(fù)載電阻RL（Ω）1002201K2K4.7K5.1K輸出電流Uo（V）

負(fù)載電阻RL（Ω）1002201K2K4.7K5.1K輸出電流Uo（V）

6.1.5集成穩(wěn)壓器集成穩(wěn)壓器又叫集成穩(wěn)壓電路，是指將不穩(wěn)定的直流電壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓的集成電路，用分立元件組成的穩(wěn)壓電源，其固有輸出功率大，適應(yīng)性較廣的優(yōu)點(diǎn)，但因體積大、焊點(diǎn)多、可靠性差等而使其應(yīng)用范圍受到限制。近年來，集成穩(wěn)壓電源已得到廣泛應(yīng)用，其中小功率的穩(wěn)壓電源以三端式串聯(lián)型穩(wěn)壓器應(yīng)用最為普遍。集成穩(wěn)壓器按接線端子多少和使用情況大致可分為三端固定式、三端可調(diào)式、多端可調(diào)式及單片開關(guān)式等幾種。電路中常用的集成三端穩(wěn)壓器主要有78XX系列、79XX系列、可調(diào)集成穩(wěn)壓器、精密電壓基準(zhǔn)集成穩(wěn)壓器等。一、三端穩(wěn)壓器的特點(diǎn)

把穩(wěn)壓電路及其保護(hù)電路等制作在一塊硅片上，就形成了集成穩(wěn)壓電路。它具有體積小、重量輕、使用調(diào)整方便、運(yùn)行可靠和價(jià)格低廉等一系列優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。目前集成穩(wěn)壓電源的規(guī)格種類繁多，具體電路結(jié)構(gòu)也有差異。最簡(jiǎn)便的是三端集成穩(wěn)壓電路，因其只有三個(gè)引線端，即輸入端、輸出端及公共端，故稱為三端穩(wěn)壓管。常見的三端集成穩(wěn)壓器如圖5.1.23所示。圖5.1.23三端穩(wěn)壓器二、三端穩(wěn)壓器的類型

三端穩(wěn)壓器分為兩大類，即固定式和可調(diào)式。固定式三端穩(wěn)壓器的輸出電壓固定不變，不用調(diào)節(jié)。它的型號(hào)主要有W78XX和W79XX兩個(gè)系列。W78系列為正電壓輸出，W79系列為負(fù)電壓輸出。其中，最后兩位數(shù)“XX”表示穩(wěn)壓器輸出電壓值，如“W7805”表示輸出電壓為+5V，“W7912”表示輸出電壓為-12V。

通常三端穩(wěn)壓器輸出的電壓等級(jí)主要有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等。W78XX系列的1端為輸入端，2端為輸出端，3端為公共端。W79XX系列的1端為公共端，2端為輸出端，3端為輸入端。

可調(diào)式三端集成穩(wěn)壓器的輸出電壓可在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，其外型及表示符號(hào)與固定式完全相同，只是型號(hào)不同。可調(diào)集成穩(wěn)壓器常見的國(guó)內(nèi)型號(hào)有CW117/CW217/CW317和CW137/CW237/CW337，對(duì)應(yīng)國(guó)外型號(hào)為L(zhǎng)M117/LM217/LM317和LM137/LM237/LM337。其中17系列為正電壓穩(wěn)壓器；37系列為負(fù)電壓穩(wěn)壓器。常見的三端可調(diào)穩(wěn)壓器實(shí)物如圖5.1.24所示。三、三端穩(wěn)壓器的基本應(yīng)用電路

三端穩(wěn)壓器的基本應(yīng)用電路如圖5.1.25所示。其中電容C1是在輸入引線較長(zhǎng)時(shí)用于抵消其電感效應(yīng)，以防止產(chǎn)生自激。電容C2用來減小輸出脈動(dòng)電壓并改善負(fù)載的瞬態(tài)效應(yīng)。使用時(shí)，應(yīng)防止公共端開路。圖5.1.24

常見三端可調(diào)穩(wěn)壓器（a）W78××系列實(shí)用接線圖（b）W79××系列實(shí)用接線圖技能訓(xùn)練---串聯(lián)穩(wěn)壓電路仿真測(cè)試訓(xùn)練電路測(cè)試電路如圖5.1.22所示，其中W為三端穩(wěn)壓器7805；BAT為直流電壓源，通過和電位器Rw和電阻R1構(gòu)成的串聯(lián)電路，來模擬加到W輸入電壓UI的變化，負(fù)載電阻RL=K，為整流堆；電壓表分V1和V2別用來測(cè)量三端穩(wěn)壓器7805的輸入電壓UI和負(fù)載電阻兩邊的電壓Uo。訓(xùn)練步驟①按圖5.1.22所示在Proteus或其他仿真軟件里正確搭建電路。②打開仿真開關(guān)，改變Rw使得輸入電壓UI按表5-1-3所列各電壓值改變。同時(shí)測(cè)出對(duì)應(yīng)的輸入電壓，并記錄在表5-1-3中。表5-1-3輸入電壓改變時(shí)的輸出電壓仿真結(jié)果表明：當(dāng)輸入電壓變化時(shí)，三端穩(wěn)壓器的輸出電壓

（變/不變）。③改變負(fù)載RL使其按表5-1-4所列各電阻值改變。同時(shí)測(cè)出對(duì)應(yīng)的輸出電壓，并記錄在表5-1-4中。表5-1-4負(fù)載電阻改變時(shí)的輸出電壓仿真結(jié)果表明：當(dāng)負(fù)載電阻變化時(shí)，三端穩(wěn)壓器的輸出電壓

（變/不變）。結(jié)論：三端穩(wěn)壓器的輸出電壓與輸入電壓和負(fù)載電阻

（有/無）關(guān)。輸入電壓UI（V）6912141618輸出電流Uo（V）

負(fù)載電阻RL（Ω）1001K2K4.7K5.1K10K輸出電流Uo（V）

【任務(wù)6.2】開關(guān)電源的認(rèn)識(shí)和使用任務(wù)目標(biāo)◆了解開關(guān)電源相關(guān)知識(shí)工作任務(wù)◆開關(guān)電源的使用。6.2.1開關(guān)電源的認(rèn)識(shí)開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)管開通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制IC和MOSFET構(gòu)成。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開關(guān)電源技術(shù)也在不斷地創(chuàng)新。目前，開關(guān)電源以小型、輕量和高效率的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用幾乎所有的電子設(shè)備，是當(dāng)今電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的一種電源方式。常見的開關(guān)電源如圖6.2.1所示。在前面介紹的串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路中，由于調(diào)整管工作在線性放大區(qū)，功耗很大，不僅效率低，而且需要散熱，因此體積較大，又笨重。這種穩(wěn)壓電源已無法滿足集成度日益增高，體積日益減小的電子設(shè)備，如計(jì)算機(jī)的需要，開關(guān)式穩(wěn)壓電路而就應(yīng)運(yùn)而生。圖5.2.1開關(guān)電源

開關(guān)穩(wěn)壓電路的工作原理示意圖如圖5.2.2所示，在圖5.5.2(a)中，開關(guān)S表示工作于開關(guān)狀態(tài)的調(diào)整管，稱為調(diào)整開關(guān)。調(diào)整開關(guān)以一定的頻率導(dǎo)通和關(guān)斷，并在負(fù)載上輸出脈沖電壓，如圖5.5.2(b)所示，其輸出電壓平均值圖5.2.2開關(guān)穩(wěn)壓電路工作原理示意圖

（5-2-1)

式中，t1為脈沖寬度，即開關(guān)接通的時(shí)間。T為脈沖的周期，即開關(guān)的工作周期。UI為輸入電壓，q為占空比，即q=t1/T。

從式（5-2-1)可以看出，要想改變輸出電壓，可利用改變脈沖的占空比來實(shí)現(xiàn)。具體有兩種方法來實(shí)現(xiàn)：一種是固定開關(guān)的