直流稳压电源组装与调试-模拟电子产品安装与测试课件.ppt
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1、3:直流稳压电源的组装与调试:直流稳压电源的组装与调试 本项目在前面已学的整本项目在前面已学的整流滤波的基础上,简单介绍流滤波的基础上,简单介绍实际稳压电源,得出直流稳实际稳压电源,得出直流稳压电源的组成;重点对硅稳压电源的组成;重点对硅稳压二极管稳压电路、串联型压二极管稳压电路、串联型稳压电路和集成稳压电路进稳压电路和集成稳压电路进行分析;然后进行串联型稳行分析;然后进行串联型稳压电路进行组装和调试,从压电路进行组装和调试,从而掌握直流稳压电源工作原而掌握直流稳压电源工作原理。理。项目三:直流稳压电源的组装与调试项目三:直流稳压电源的组装与调试 直流稳压电源的认识直流稳压电源的认识1 分立元
2、器件稳压电路分析分立元器件稳压电路分析2 集成稳压电路分析集成稳压电路分析3 直流稳压电源的组装与调试直流稳压电源的组装与调试43.1 3.1 直流稳压电源的认识直流稳压电源的认识 在日常生活中,我们经常使用的随后听、手机充电器在日常生活中,我们经常使用的随后听、手机充电器等电子产品都带有一个稳压电源,通过接入等电子产品都带有一个稳压电源,通过接入220V220V的市电中,的市电中,就可以方便地给各种电子产品提供所需的直流电压。由于就可以方便地给各种电子产品提供所需的直流电压。由于稳压电源应用极为广泛,图稳压电源应用极为广泛,图3-13-1为几种常用的稳压电源外为几种常用的稳压电源外观图。观图
3、。图图3-1 常用稳压电源的外观图常用稳压电源的外观图 3.1 3.1 直流稳压电源的认识直流稳压电源的认识 稳压电源形外多种多样,但其内部均是由电子元器件通稳压电源形外多种多样,但其内部均是由电子元器件通过一定的电路来实现的,图过一定的电路来实现的,图3-23-2为分立元器件的串联可调直为分立元器件的串联可调直流稳压电源的电路板实物图。流稳压电源的电路板实物图。图图3-2 分立元件的串联可调式直流稳压实物图分立元件的串联可调式直流稳压实物图序号序号标号标号类型类型参数参数作用作用1B1变压器变压器变压,将变压,将220V交流电变为交流电变为15V的交流电的交流电2D1-D4整流二极管整流二极
4、管IN4001整流,将交流电变为直流电整流,将交流电变为直流电3DZ稳压二极管稳压二极管6.2V称压,保证其阴极为称压,保证其阴极为6.2V的基准电压的基准电压4C1电解电容电解电容1000uF/25V滤波,滤除整流后所含的交流成分滤波,滤除整流后所含的交流成分5C2瓷片电容瓷片电容100pF滤波,滤除交流成分滤波,滤除交流成分6C3电解电容电解电容100uF/25V滤波,滤除交流成分滤波,滤除交流成分7R1电阻电阻3K分压,为三极管工作提供合适的工作电压分压,为三极管工作提供合适的工作电压8R2电阻电阻560分压,与稳压二极管组成二极管稳压电路分压,与稳压二极管组成二极管稳压电路9R3电阻电
5、阻510分压,为三极管工作提供合适的工作电压分压,为三极管工作提供合适的工作电压10R4电阻电阻510分压,为三极管工作提供合适的工作电压分压,为三极管工作提供合适的工作电压11R5电阻电阻560分压,为三极管工作提供合适的工作电压分压,为三极管工作提供合适的工作电压12R6电阻电阻5.6K分压,为三极管工作提供合适的工作电压分压,为三极管工作提供合适的工作电压13R7电阻电阻2分压,为三极管工作提供合适的工作电压分压,为三极管工作提供合适的工作电压14Rp可变电阻(电位器)可变电阻(电位器)470调压,调节调压,调节VT2基极电压基极电压15VT1NPN三极管三极管BU406调整放大管调整放
6、大管16VT2NPN三极管三极管CS9013取样放大管取样放大管17VT3NPN三极管三极管CS9013过流保护三极管过流保护三极管表表3-1 3-1 直流稳压电源分立元件列表直流稳压电源分立元件列表3.1 3.1 直流稳压电源的认识直流稳压电源的认识 通过插头插入通过插头插入220V220V的交流电源中,经过电路稳压后便的交流电源中,经过电路稳压后便可输出稳定的直流电压。根据不同的需要通过调节电压调可输出稳定的直流电压。根据不同的需要通过调节电压调节旋钮节旋钮RPRP可以实现不同的直流电压输出。可以实现不同的直流电压输出。 通常是由交流电源经电源变压器降压后,再经整流通常是由交流电源经电源变
7、压器降压后,再经整流滤波得到的直流电源电压,往往会因为电网电压的波动、滤波得到的直流电源电压,往往会因为电网电压的波动、负载电流等因素的变化而变化,因此,整流滤波电路后,负载电流等因素的变化而变化,因此,整流滤波电路后,还需要接稳压电路,才能使电路正常工作。为了获得稳定还需要接稳压电路,才能使电路正常工作。为了获得稳定性好的直流电压,在交流电经变压器变压、整流和滤波后,性好的直流电压,在交流电经变压器变压、整流和滤波后,还需要采取稳压措施,以保证负载得到稳定的直流电压。还需要采取稳压措施,以保证负载得到稳定的直流电压。图图3-33-3为本直流稳压电源的原理图。为本直流稳压电源的原理图。3.1
8、3.1 直流稳压电源的认识直流稳压电源的认识图图3-3 分立元件的串联可调式直流稳压原理图分立元件的串联可调式直流稳压原理图 变压器将工频交流电变换为所需的交流电压,经整流电变压器将工频交流电变换为所需的交流电压,经整流电路整流后得到单向脉动直流电,滤波电路将单向脉动直流电路整流后得到单向脉动直流电,滤波电路将单向脉动直流电中的脉动成分滤除,送入到稳压电路进行稳压,在负载上将中的脉动成分滤除,送入到稳压电路进行稳压,在负载上将得到稳定的直流电压,图得到稳定的直流电压,图3-43-4为直流电源的方框图。为直流电源的方框图。3.1 3.1 直流稳压电源的认识直流稳压电源的认识图图3-4 直流电源的
9、方框图直流电源的方框图 变压、整流和滤波在前面已作介绍,因此在此不再讲变压、整流和滤波在前面已作介绍,因此在此不再讲解。稳压电路种类较多,常用的稳压电路有硅稳压二极管解。稳压电路种类较多,常用的稳压电路有硅稳压二极管稳压电路、串联型稳压电路、集成稳压电路等。稳压电路、串联型稳压电路、集成稳压电路等。3.2 3.2 分立元器件稳压电路分析分立元器件稳压电路分析硅稳压二极管稳压电路硅稳压二极管稳压电路1 1硅稳压二极管稳压电路的构成硅稳压二极管稳压电路的构成 图图3-53-5所示为硅稳压二极管稳压电路,由于稳压二极所示为硅稳压二极管稳压电路,由于稳压二极管管VZVZ与负载与负载R RL L并联,所
10、以称为并联型稳压电路。并联,所以称为并联型稳压电路。图图3-5 硅稳压二极管稳压电路硅稳压二极管稳压电路 稳压二极管稳压二极管VZVZ长期工作在反向长期工作在反向击穿区,利用其反向电流可大范围击穿区,利用其反向电流可大范围变化而反向电压基本不变的特性进变化而反向电压基本不变的特性进行稳压。行稳压。R R为限流电阻,由图可以为限流电阻,由图可以得出:得出:U UO O=U=UI I-I-IR R=U=UZ Z而输出电压而输出电压U UO O就就是稳压二极管两端的电压是稳压二极管两端的电压U UZ Z。3.2 3.2 分立元器件稳压电路分析分立元器件稳压电路分析 串联型稳压电路串联型稳压电路1 1
11、串联型稳压电路的构成串联型稳压电路的构成图图3-63-6为分立元件的串联型稳压电路。为分立元件的串联型稳压电路。图图3-6 串联型稳压电源串联型稳压电源串联型稳压电源电路中各元件作用如下:串联型稳压电源电路中各元件作用如下: R RP P、R R3 3、R R4 4构成取样电路。构成取样电路。 R R2 2、V VZ Z组成基准电路。组成基准电路。 VTVT2 2是比较放大管。是比较放大管。 VTVT1 1为调整元件,也称调整管。为调整元件,也称调整管。3.2 3.2 分立元器件稳压电路分析分立元器件稳压电路分析 串联型稳压电源主要由基准电压、取样电路、比较放串联型稳压电源主要由基准电压、取样
12、电路、比较放大、调整管四个部分组成。图大、调整管四个部分组成。图3-73-7为串联型稳压电源的方框为串联型稳压电源的方框图。图。图图3-7 串联型稳压电源的方框图串联型稳压电源的方框图2 2串联型稳压电路的工作原理串联型稳压电路的工作原理 设负载设负载R RL L不变,当输入电压不变,当输入电压U UI I减小时,输出电压减小时,输出电压U UO O存在存在 3.2 3.2 分立元器件稳压电路分析分立元器件稳压电路分析 下降趋势,由于取样电阻的分压使得比较放大管的基极电下降趋势,由于取样电阻的分压使得比较放大管的基极电位位U UB2B2下降,比较放大管的发射极电压不变(下降,比较放大管的发射极
13、电压不变(U UE2E2=U=UZ Z),所以),所以U UBE2BE2也下降,比较放大管导通能力减弱,也下降,比较放大管导通能力减弱,U UC2C2升高,调整管导升高,调整管导通能力增强,调整管通能力增强,调整管VTVT1 1集射这间的电阻集射这间的电阻R RCE1CE1减小,管压降减小,管压降U UCE1CE1下降,使输出电压下降,使输出电压U UO O上升,保证了上升,保证了U UO O基本不变。基本不变。当输入电压增大时,稳压过程与上述分析相反。当输入电压增大时,稳压过程与上述分析相反。3.2 3.2 分立元器件稳压电路分析分立元器件稳压电路分析 设输入电压设输入电压U UI I不变,
14、当负载不变,当负载R RL L增大时,引起输出电压增大时,引起输出电压U UO O增长,则电路中变化过程为:增长,则电路中变化过程为:当负载当负载R RL L减小时,稳压过程与上述分析相反。减小时,稳压过程与上述分析相反。因此,稳压过程的实质是通过负反馈使输出电压维持稳定。因此,稳压过程的实质是通过负反馈使输出电压维持稳定。3 3串联型稳压电路的输出电压计算串联型稳压电路的输出电压计算 图图3-63-6所示稳压电路中电位器所示稳压电路中电位器R RP P串接在串接在R R3 3和和R R4 4之间,通之间,通过调过调R RP P来改变输出电压来改变输出电压U UO O,设计该电路时一定要满足,
15、设计该电路时一定要满足I I2 2IIB2B2,忽略忽略I IB2B2,使,使I I1 1II2 2,则,则3.2 3.2 分立元器件稳压电路分析分立元器件稳压电路分析 43P4PRRRRR4P43PRRRRR4P43PRRRRRUB2=UOUO=UB2=(UZ+UBE2) 其中,其中,U UZ Z为稳压管的稳压值;为稳压管的稳压值;U UBE2BE2为为VTVT2 2发射结电压;发射结电压;为图为图3-63-6中电位器滑动触点下半部分的电阻值。电位器中电位器滑动触点下半部分的电阻值。电位器R RP P调到最上端时,输出电压最小,其值为调到最上端时,输出电压最小,其值为4P43PRRRRR U
16、OminOmin =(UZ Z+UBE2BE2)电位器电位器R RP P调到最下端时,输出电压最大,其值为调到最下端时,输出电压最大,其值为UOmax =(UZ+UBE2)443PRRRR 3.2 3.2 分立元器件稳压电路分析分立元器件稳压电路分析例例3-33-3:串联型稳压电路如图串联型稳压电路如图3-63-6所示,所示,U UZ Z=2V=2V,R R3 3=R=R4 4=2k=2k,R RP P=10k=10k,试求输出电压的最大值、最小值为多少?,试求输出电压的最大值、最小值为多少?分析:分析:忽略忽略VTVT2 2的管压降,的管压降,U UBE2BE200,I IB2B200,则,
17、则 U UB2B2UUZ Z 当当R RP P调到最上端时,此时输出电压调到最上端时,此时输出电压U UO O最小,最小,得得4P43PRRRRR4P43PRRRRR2102210UOmin =(UZ+UBE2) UZ=2=2.4V当当R RP P调到最下端时,此时输出电压调到最下端时,此时输出电压U UO O最大,得最大,得443PRRRR443PRRRR22210UOmax =(UZ+UBE2) UZ=2=14V3.3 3.3 集成稳压电路分析集成稳压电路分析 随着电子电路集成化的发展和功率集成技术的提高,出随着电子电路集成化的发展和功率集成技术的提高,出现了各种各样的集成稳压器。集成稳压
18、器是指将调整管、取现了各种各样的集成稳压器。集成稳压器是指将调整管、取样放大、基准电压、启动和保护电路等全部集成在一块半导样放大、基准电压、启动和保护电路等全部集成在一块半导体芯片上而形成的一种稳压集成块,称为单片集成稳压器。体芯片上而形成的一种稳压集成块,称为单片集成稳压器。它具有体积小、可靠性高、使用简单等特点,尤其是集成稳它具有体积小、可靠性高、使用简单等特点,尤其是集成稳压器具有多种保护功能,包括过流保护、过压保护和过热保压器具有多种保护功能,包括过流保护、过压保护和过热保护等。集成稳压电路种类很多,按引出端的数目可分为三端护等。集成稳压电路种类很多,按引出端的数目可分为三端集成稳压器
19、和多端集成稳压器。其中,三端集成稳压器的发集成稳压器和多端集成稳压器。其中,三端集成稳压器的发展应用最广,采用和三极管同样的封装,使用和安装也和三展应用最广,采用和三极管同样的封装,使用和安装也和三极管一样方便。三端稳压器由于使用简单,外接元件少,性极管一样方便。三端稳压器由于使用简单,外接元件少,性能稳定,因此广泛应用于各种电子设备中。能稳定,因此广泛应用于各种电子设备中。三端稳压器可分三端稳压器可分为固定式和可调式两类。为固定式和可调式两类。3.3 3.3 集成稳压电路分析集成稳压电路分析 三端集成稳压器的主要参数三端集成稳压器的主要参数 集成稳压器的参数可分为性能参数、工作参数和极限参集
20、成稳压器的参数可分为性能参数、工作参数和极限参数三类。数三类。 性能参数性能参数 集成稳压器的性能参数是指在给定的工作条件下,集集成稳压器的性能参数是指在给定的工作条件下,集成稳压器本身所能达到的性能指标。其中主要有电压调整成稳压器本身所能达到的性能指标。其中主要有电压调整率、电流调整率和输出电阻等。这些参数的定义与前述直率、电流调整率和输出电阻等。这些参数的定义与前述直流稳压电源相应的技术指标相同。流稳压电源相应的技术指标相同。 工作参数工作参数 最大输入最大输入- -输出电压差(输出电压差(U UI I- -U UO O)maxmax 输入输入- -输出电压差是指集成稳压器输入端和输出端之
21、间输出电压差是指集成稳压器输入端和输出端之间的电压降。的电压降。3.3 3.3 集成稳压电路分析集成稳压电路分析 最小输入最小输入- -输出电压差(输出电压差(U UI IU UO O)minmin 能保持集成稳压器正常稳压的输入能保持集成稳压器正常稳压的输入- -输出电压降的最小值输出电压降的最小值 输出电压范围(输出电压范围(U UOminOminU UOmaxOmax) 对于固定输出集成稳压器,其输出电压在器件型号中以对于固定输出集成稳压器,其输出电压在器件型号中以标称值给出。标称值给出。 静态工作电流静态工作电流I IQ Q 静态工作电流是指在加上输入电压以后,集成稳压器内静态工作电流
22、是指在加上输入电压以后,集成稳压器内部电路的工作电流。当部电路的工作电流。当 极限参数极限参数 极限参数是表示集成稳压器被破坏的工作参数,反映极限参数是表示集成稳压器被破坏的工作参数,反映集成稳压器的安全工作条件。集成稳压器的安全工作条件。3.3 3.3 集成稳压电路分析集成稳压电路分析 最大输入电压最大输入电压U UImaxImax 最大输入电压是保证集成稳压器能安全工作的最大输最大输入电压是保证集成稳压器能安全工作的最大输入电压值。入电压值。 最大输出电流最大输出电流I IOmaxOmax 集成稳压器能正常工作的最大输出电流定义为最大输集成稳压器能正常工作的最大输出电流定义为最大输出电流出
23、电流 最大功耗最大功耗P PM M 集成稳压器的最大功耗集成稳压器的最大功耗P PM M表示它所能承受的最大耗散表示它所能承受的最大耗散功率。稳压器的功耗可表示为功率。稳压器的功耗可表示为P PM M(U UI IU UO O)I IO O 3.3 3.3 集成稳压电路分析集成稳压电路分析 三端固定式集成稳压器三端固定式集成稳压器1 1三端固定式集成稳压器的外形及管脚排列三端固定式集成稳压器的外形及管脚排列 三端固定式集成稳压器是目前应用最普遍的中小功率三端固定式集成稳压器是目前应用最普遍的中小功率稳压器,其外形及管脚排列见图稳压器,其外形及管脚排列见图3-83-8所示。由于它只有输入、所示。
24、由于它只有输入、输出和公共端三个端子,故称为输出和公共端三个端子,故称为三端稳压器三端稳压器。7878系列:系列:1-1-输入端输入端 2-2-公共端公共端 3-3-输出端输出端7979系列:系列:1-1-公共端公共端 2-2-输入端输入端 3-3-输出端输出端图图3-8 三端固定式集成稳压器外形及管脚排列三端固定式集成稳压器外形及管脚排列3.3 3.3 集成稳压电路分析集成稳压电路分析 2 2三端固定式集成稳压器的型号组成及含义三端固定式集成稳压器的型号组成及含义国标稳压器用数字表示输出电压值最大输出电流:L为0.1A,M为0.5A,无字母表示1.5A(带散热片)78:输出固定正电压79:输
25、出固定正电压C W 78(79) L XX 国产的三端固定集成稳压器有国产的三端固定集成稳压器有CW78CW78正电压系列和正电压系列和CW79CW79负电压系列,其输出电压有负电压系列,其输出电压有5V5V、6V6V、9V9V、12V12V、18V18V、24V24V等,其最大输出电流为等,其最大输出电流为0.1A0.1A、0.5A0.5A、1A1A、1.5A1.5A、2.0A2.0A等。等。3 3三端固定式集成稳压器的应用三端固定式集成稳压器的应用 输出固定电压稳压器输出固定电压稳压器3.3 3.3 集成稳压电路分析集成稳压电路分析 实际应用中,根据所需输入电压、电流,选用符合要求实际应用
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