第十章

直流穩(wěn)壓電源10.1濾波電路10.1.1電容濾波電路 10.1.2電感濾波電路10.1.3復(fù)合濾波電路 10.2串聯(lián)直流穩(wěn)壓電源10.2.1直流穩(wěn)壓電路的分類及性能指標(biāo)10.2.2串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路10.2.3從零起調(diào)的直流穩(wěn)壓電源10.3集成穩(wěn)壓電路10.3.1固定輸出線性集成穩(wěn)壓器10.3.2可調(diào)輸出線性集成穩(wěn)壓器10.3.3低壓差線性集成穩(wěn)壓器10.3.4集成電壓基準(zhǔn)10.4直流穩(wěn)壓電源仿真10.4.1串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路仿真10.4.2集成穩(wěn)壓器應(yīng)用仿真本章目錄：主要內(nèi)容：本章主要介紹濾波電路、串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路的主要工作原理及其集成電路的應(yīng)用等內(nèi)容。10.2串聯(lián)直流穩(wěn)壓電源10.2.1直流穩(wěn)壓電路的分類及性能指標(biāo)1.直流穩(wěn)壓電路的分類按照結(jié)構(gòu)并聯(lián)型穩(wěn)壓電路串聯(lián)型穩(wěn)壓電路按照調(diào)整元件的的工作方式開關(guān)穩(wěn)壓電路線性穩(wěn)壓電路2.直流穩(wěn)壓電源的性能指標(biāo)1）穩(wěn)壓系數(shù)Sr指在一定的環(huán)境溫度下，保持負(fù)載不變，測得由于穩(wěn)壓電源輸入電壓的變化引起的輸出電壓的相對變化量與輸入電壓相對變化量之比即為穩(wěn)壓系數(shù)。穩(wěn)壓系數(shù)越小，說明穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓性能越高，輸入電壓變化引起的輸出電壓波動越小。2）電壓調(diào)整率Su負(fù)載不變的情況下，測得輸入電壓波動±10%時，穩(wěn)壓電路輸出電壓變化量相對于額定輸出電壓的比值稱為電壓調(diào)整率。電壓調(diào)整率與穩(wěn)壓系數(shù)都是反映穩(wěn)壓電源輸入電壓變化對輸出造成影響的性能參數(shù)，意義相似。3）電流調(diào)整率（負(fù)載調(diào)整率）Si

在保持輸入電壓不變的情況下，使負(fù)載輸出電流從0到額定范圍內(nèi)變化時，測得輸出電壓的相對變化率的最大值即為穩(wěn)壓電源的電流調(diào)整率。電流調(diào)整率反映了穩(wěn)壓電源輸出電壓受負(fù)載變化影響的程度4）輸出電阻ro指在輸入電壓和環(huán)境溫度不變的情況下，改變負(fù)載的大小，測得輸出電壓的變化量與輸出電流的變化量之比即為穩(wěn)壓電源的輸出電阻。輸出電阻越小，負(fù)載變化時輸出電壓的變化越小，穩(wěn)壓性能越好。10.2.2串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路1、電路組成結(jié)構(gòu)與穩(wěn)壓原理組成：輸出電壓采樣電路、電壓基準(zhǔn)電路、比較放大電路及調(diào)整電路串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源輸出電壓穩(wěn)定程度高，紋波小，是許多需要高質(zhì)量穩(wěn)定電源供電設(shè)備的重要組成部分。2.穩(wěn)壓電路分析基準(zhǔn)電路：電阻R2和穩(wěn)壓管VDZ組成，穩(wěn)定電壓為UZ。輸出電壓采樣電路：由R3、R4及RP組成，P點的電壓即為采樣電壓。調(diào)整電路：由三極管V1充當(dāng)，通常稱V1為調(diào)整管，V1的管壓降受控于其基極的偏流的大小。比較電路：由V2實現(xiàn)穩(wěn)壓過程：負(fù)反饋控制過程。3.輸出電壓計算采樣信號當(dāng)采樣電壓等于基準(zhǔn)信號時，考慮V2管的發(fā)射結(jié)壓降UBE2，應(yīng)有由于UBE2較小，在估算時可以忽略當(dāng)改變可變電阻的滑動端子的位置，可得輸出電壓的范圍為4．串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路改進(jìn)增強電壓基準(zhǔn)的穩(wěn)定性：把R2的上端由調(diào)整管集電極移到發(fā)射極增加比較電路的靈敏度恒流源：V3和VDZ2組成達(dá)林頓調(diào)整管：V1用達(dá)林頓管代替5.直流穩(wěn)壓電源的過載保護(hù)負(fù)載短路等情況引起過流→在RS上產(chǎn)生壓降US足夠高→使得V3發(fā)射極和VD1正偏導(dǎo)通→調(diào)整管V1的基極電流被分流→V1的導(dǎo)通程度變差→管壓降上升→輸出電壓下降，電流減小。9.2.3從零起調(diào)的直流穩(wěn)壓電源B點的電壓為UOC點的電壓為UO+UA采樣點P點的電壓為：當(dāng)電路達(dá)到穩(wěn)定時UP=UR，可得當(dāng)RP1最大時為RP，此時UO取得最小值令增加輔助電源UA，并且合理配置電阻R1、R2及RP的值，就可以實現(xiàn)輸出電壓從零起調(diào)。

10.3集成穩(wěn)壓電路利用集成工藝把穩(wěn)壓電路集成在一塊半導(dǎo)體晶片上，封裝后形成的器件即為集成穩(wěn)壓器件。特點：應(yīng)用靈活方便、體積小巧、可靠性高、價格低廉，應(yīng)用廣泛。分類：線性集成穩(wěn)壓器和開關(guān)型集成穩(wěn)壓器10.3.1固定輸出線性集成穩(wěn)壓器1.固定輸出線性集成穩(wěn)壓器簡介78系列集成穩(wěn)壓器輸出電壓：5V、6V、8V、9V、10V、12V、15V、18V及24V等；輸出電流：0.1A、0.5A及1.0A等；封裝形式多樣79系列集成穩(wěn)壓器：負(fù)極性輸出穩(wěn)壓電源芯片輸出電壓：-5V、-6V、-8V、-9V、-10V、-12V、-15V、-18V及-24V等輸出電流：0.1A、0.5A和1.0A78和79系列具有過流保護(hù)和過熱保護(hù)功能2.固定輸出線性集成穩(wěn)壓器基本應(yīng)用1）應(yīng)用LM7805構(gòu)成的+5V穩(wěn)壓電源電路輸出電壓：5V輸出電流：1A2）應(yīng)用79系列器件構(gòu)成負(fù)電壓輸出的穩(wěn)壓電源輸出電壓：-5V輸出電流：1A3）78和79系列元件配對使用產(chǎn)生正負(fù)穩(wěn)壓電源應(yīng)用LM7812和LM7912構(gòu)成的±12V穩(wěn)壓電源。10.3.2可調(diào)輸出線性集成穩(wěn)壓器1）正電壓輸出的三端可調(diào)線性集成穩(wěn)壓器典型產(chǎn)品LM317/217/117：輸出電壓調(diào)整范圍1.2V~37V，輸出最大負(fù)載電流1.5A，輸入電壓最大值40V，芯片內(nèi)置有過熱、過流及短路保護(hù)電路。2）負(fù)電壓輸出的三端可調(diào)線性集成穩(wěn)壓器典型產(chǎn)品LM337/237/137：輸出電壓可調(diào)范圍為-1.2V~-37V，輸出電流1.5A，輸入電壓最低-40V，內(nèi)部集成有過熱、過流及短路保護(hù)電路。1）由LM317構(gòu)成的應(yīng)用電路2）由LM337構(gòu)成的應(yīng)用電路10.3.3低壓差線性集成穩(wěn)壓器維持線性集成穩(wěn)壓器正常工作的輸入端與輸出端的最小壓差稱為穩(wěn)壓器的跌落電壓。低壓差線性穩(wěn)壓電器（LDO-LowDropoutRegulator）相對于傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓器具有很低的跌落電壓，只要輸入電壓比輸出穩(wěn)定電壓稍高即可實現(xiàn)穩(wěn)壓，在低壓差情況下，穩(wěn)壓器工作時的損耗很低，效率較高。1.LM1117系列LM1117基本特性跌落電壓1.2V；輸出電流可達(dá)800mA固定輸出的產(chǎn)品：5V、3.3V、2.85V、2.5V及1.8V；可調(diào)輸出的產(chǎn)品，輸出電壓范圍為1.25V~13.8V；最高輸入電壓20Ｖ；電源調(diào)整率為0.2%，負(fù)載調(diào)整率為0.4%。LM1117典型應(yīng)用舉例（a）圖實現(xiàn)+5V到+3.3V之間的穩(wěn)壓變換，輸出固定。（b）圖為輸出可調(diào)，通過電阻R1和R2設(shè)定輸出電壓的大小2.TPS7B69系列TI公司生產(chǎn)的超低靜態(tài)電流低壓差線性穩(wěn)壓器；輸出電流可達(dá)150mA，輸出電流100mA時，跌落電壓不超過800