第7章 集成稳压电源课件

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1、2020/7/21,集成电路原理及应用 中国计量学院光电学院,1,第7章 集成稳压电源,7.1 线性集成稳压电源,7.2 新型低压差集成稳压器,7.3 开关型稳压电源,7.4 新型单片开关电源,2020/7/21,集成电路原理及应用 中国计量学院光电学院,2,7.1 线性集成稳压电源,7.1.1 线性集成稳压器的基本结构,7.1.2 集成稳压器的参数,7.1.3 集成稳压器的分类及使用注意事项,7.1.4 三端集成稳压器,7.1.5 三端可调输出稳压器,2020/7/21,集成电路原理及应用 中国计量学院光电学院,3,7.1.1 线性集成稳压器的基本结构,主要由基准电压、比较放大器、取样电路、

2、调整电路、启动电路和保护电路组成。,图7-1-1 线性集成稳压器的基本构成,2020/7/21,集成电路原理及应用 中国计量学院光电学院,4,7.1.2 集成稳压器的参数,1. 电压调整率SV 2. 电流调整率SI 3. 输出阻抗Z0 4. 输出电压长期稳定性ST 5. 输出电压温漂SP 6. 纹波抑制比SRR,7. 最大输入电压UImax 8. 最小输入输出电压差（UI Uo） 9. 输出电压Uo 10. 最大输出电流Io 11. 稳压器最大功耗PM,2020/7/21,集成电路原理及应用 中国计量学院光电学院,5,集成稳压器使用时应注意以下5点：,集成稳压器电路品种很多，从调整方式上有 线

3、性的和开关式的；从输出方式上有固定和可调式的。因三端稳压器优点比较明显，使用操作都比较方便，选用时应优先考虑。,在接入电路之前，一定要分清引脚及其作用，避免 接错时损坏集成块。输出电压大于6V的三端集成稳压器的输入、输出端需接保护二极管，可防止输入电压突然降低时，输出电容对输出端放电引起三端集成稳压器的损坏。,2020/7/21,集成电路原理及应用 中国计量学院光电学院,6,为确保输出电压的稳定性，应保证最小输入输出压差。如三端集成稳压器的最小压差约2V，一般使用时压差应保持在3V以上。同时又要注意最大输入输出压差范围不超出规定范围。,为了扩大输出电流，三端集成稳压器允许并联使用。,使用时，要

4、焊接牢固可靠。对要求加散热装置的，必须加装符合要求尺寸的散热装置。,2020/7/21,集成电路原理及应用 中国计量学院光电学院,7,7.1.4 三端集成稳压器,1. 78XX/79XX系列的特点,图7-1-2 三端集成稳压器的封装形式和引脚功能,2020/7/21,集成电路原理及应用 中国计量学院光电学院,8,2.典型应用电路,输入电压的选择是：Umax UI Uo+2V,图7-1-3 78XX的基本应用电路,式中，UImax为产品允许的最大输入电压；Uo为输出电压；2V为最小输入输出电压差。电路中的外接二极管VD起输入短路保护作用。,2020/7/21,集成电路原理及应用 中国计量学院光电

5、学院,9,图7-1-4 采用稳压管提高输出电压电路,Uo = Uoo+UZ （7-1-2）,式中，Uoo为78XX系列产品输出电压，UZ为稳压二极管VDZ的稳定电压。,2020/7/21,集成电路原理及应用 中国计量学院光电学院,10,图7-1-5 采用电阻升压法提高输出电压电路,I2 = I1 + ID,Uo = Uoo + I2 R2,= Uoo + (I1 + ID) R2,2020/7/21,集成电路原理及应用 中国计量学院光电学院,11,图7-1-6 扩大输出电流的电路,Io = Io1 + Ioo (7-1-6),VT1是外接扩流功率管，它能提供的输出电流为Io1，而稳压器本身输出

6、电流为Ioo，则总的输出电流Io,VT2和Rs组成限流保护电路。,2020/7/21,集成电路原理及应用 中国计量学院光电学院,12,图7-1-7提高输入电压的电路图,图7-1-9 电阻降压法电路,UI = UZ - UBE,2020/7/21,集成电路原理及应用 中国计量学院光电学院,13,图7-1-10 稳压器降压法电路,图7-1-11 恒流源电路,输出电流 Io = 5V/R + ID,式中，ID = 1.5mA（采用7805）。因此，改变R可调整输出电流的大小。,2020/7/21,集成电路原理及应用 中国计量学院光电学院,14,利用CW7815和CW7915集成稳压器，可以非常方便地

7、组成15V输出、电流1.5A的稳压电源。仅用了一组整流电路，节约了成本。,正、负对称固定输出的稳压电源,2020/7/21,集成电路原理及应用 中国计量学院光电学院,15,正、负对称固定输出的稳压电源,2020/7/21,集成电路原理及应用 中国计量学院光电学院,16,恒流源电路,三端集成稳压器CW7805工作于悬浮状态，接在CW7805输出端和公共端之间的电阻R决定了恒流源的输出电流I0,流过电阻R的电流为：,流过负载RL的电流为：,其中IQ为集成稳压器的静态工作电流。当电阻R较小，IR较大的情况下，IQ的影响可忽略不计。可见，调节电阻R的大小，可以改变恒流源电流的大小。,2020/7/21

8、,集成电路原理及应用 中国计量学院光电学院,17,7.1.5 三端可调输出稳压器 1. 三端可调输出稳压器的特点,图7-1-12 三端可调稳压器的外形与管脚配置,2020/7/21,集成电路原理及应用 中国计量学院光电学院,18,2. 典型应用电路 (1)一般应用电路,输出电压 Uo =1.25(1+RRPR1)+IDRRP,图7-1-13 一般应用电路,2020/7/21,集成电路原理及应用 中国计量学院光电学院,19,图7-1-15 加外接保护电路,不加可调输出电阻网络，得到 1.25V 固定低压输出的电路，温度漂移很低，只由内部基准电压源的温漂决定。,(3)加外接保护电路,2020/7/

9、21,集成电路原理及应用 中国计量学院光电学院,20,从零伏开始连续可调的稳压电源,3.应用实例,2020/7/21,集成电路原理及应用 中国计量学院光电学院,21,扩大输出电流的电路。,图7-1-17 采用外接PNP功率管扩大电流的实用电路,2020/7/21,集成电路原理及应用 中国计量学院光电学院,22,恒流源电路,图7-1-18 恒流源电路,输出电流为1A的恒流源电路,输出电流可调的恒流源电路,2020/7/21,集成电路原理及应用 中国计量学院光电学院,23,跟踪式稳压电源,2020/7/21,集成电路原理及应用 中国计量学院光电学院,24,第一级集成稳压器IC1的调整端通过电阻R2

10、接到第二只集成稳压器IC2的输出端，这就限定了IC2集成稳压器的输入输出电压差。该电压差为：,在图给定的参数下，Ud2=5V。第二级集成稳压器的输出电压为:,故第一级集成稳压器的输出电压为,可见在调节电阻R4改变第二级输出电压UO2时，第一级输出电压UO1自动跟踪UO2电压变化。,2020/7/21,集成电路原理及应用 中国计量学院光电学院,25,7.2 新型低压差集成稳压器,7.2.1 新型低压差78系列/MIC5156的应用,1. KA78系列低压差稳压器,图7-2-1 KA78L05内部结构框图,2020/7/21,集成电路原理及应用 中国计量学院光电学院,26,图7-2-3 KA78R

11、05/12 典型应用电路,图7-2-2 KA78R05/12的内部结构框图与管脚配置,2020/7/21,集成电路原理及应用 中国计量学院光电学院,27,图7-2-5 采用MIC5156构成的 电源电路,图7-2-6 采用MIC5158 构成的电源电路,2. MIC5156的应用,2020/7/21,集成电路原理及应用 中国计量学院光电学院,28,7.2.2 超微功耗线性稳压器,1. BAF033线性稳压器 BAF033是一种超微功耗线性稳压器集成电路。 由该器件组成的稳压器有以下主要特点： 超低静态电流，其典型值为1.1A。 压差低，在输出电流Io = 30mA时，压差小于0.6V。 输出精

12、度高，最大允差为2.5%。 输出电压温度参数低，典型值为1104()1。 较好的线性调整率，典型值为0.001V1。 尺寸小，SOT-23封装。,2020/7/21,集成电路原理及应用 中国计量学院光电学院,29,图7-2-7 BAF033内部结构,图7-2-8 BAF033典型应用电路,2020/7/21,集成电路原理及应用 中国计量学院光电学院,30,2. BAL029/030线性稳压控制器,(1) 内部结构及引脚功能,图7-2-9 BAL系列内部结构框图,图7-2-10 BAL系列应用电路,(2) 应用电路,2020/7/21,集成电路原理及应用 中国计量学院光电学院,31,1. TPS

13、73系列的基本特点,TPS73系列有3.3V，4.85V和5V固定电压输出，及输出为1.29.75V可设定输出电压等四个品种，最大输出电流可达500mA。该系列主要特点有：,7.2.3 单片机用低压差稳压器,输出电压精度高(20%)； 输出噪声低(2A)； 压差低，在输出为100mA时，最大压差为35mV(TPS7350)； 静态电流小，典型值为340A(与负载电流大小有关)； 有关闭电源控制端，在关闭电源状态时，耗电仅0.5； 内部有监视输出电压电路，降到门限电压时，复位端输出低电平复位信号； 内部有过流限制及过热保护。,2020/7/21,集成电路原理及应用 中国计量学院光电学院,32,图

14、7-2-11 TPS7350 管脚排列,2. 封装与管脚功能,3. TPS7350系列的 典型应用电路,图7-2-12 TPS7350 典型应用电路,2020/7/21,集成电路原理及应用 中国计量学院光电学院,33,图7-2-15 用电位器代替R1的电路,图7-2-14 TPS7301 典型应用电路,4.TPS7301的典型应用电路,2020/7/21,集成电路原理及应用 中国计量学院光电学院,34,7.3 开关型稳压电源,近20年来，集成开关电源的发展方向主要分为交流直流（AC/DC）与直流直流（DC/DC）两大类。AC/DC开关电源的输入电压要通用，要广泛适应世界各国电网的电压规格。例如

15、，交流输入80264V。而DC/DC开关电源要以电池作为后备输入电源。,开关电源的发展趋势可概括为：高频化、高效率、无 污染、智能化、模块化。,目前，开关频率已从20kHz左右提高到几百千赫至几兆赫。与此同时，供开关电源使用的元器件也获得长足发展。,2020/7/21,集成电路原理及应用 中国计量学院光电学院,35,7.3.1 开关电源的基本原理和类型,开关稳压电源的调整管及所有的晶体管大都工作在高频开关状态，截止期间，晶体管无电流，因此不消耗功率，而导通时，晶体管的功耗为饱和压降乘以电流，因此电路的功耗很小，效率很高，可达80%90%。比普通线性稳压电源提高了近一倍。故开关电源SPS（Swi

16、tching Power Supply）被誉为高效节能型电源。,2020/7/21,集成电路原理及应用 中国计量学院光电学院,36,开关电源的基本电路及工作波形如图7-3-1所示，其中VT为开关调整管。VD为续流二极管。电感L为储能之件，C为滤波电容，RL为负载电阻。,图7-3-1 开关电源基本 电路及工作波形,1.开关电源的基本原理,2020/7/21,集成电路原理及应用 中国计量学院光电学院,37,在一个周期内，开关管导通期间电感L储存的能量等于开关管截止期间释放的能量，即开关管饱和期间通过电感电流的增量IL1与开关管截止期间电感电流的减少量IL2相等时，电路达到动态平衡，获得一个稳定输出Uo。,根据稳定条件IL1 = IL2可得： （UiUo）T1L = UoT2L （7-3-2）,即： Uo = UIT1(T1T2)= (T1T)Ui ， = T1T （7-3-3）,由式（7-3-3）可见，可以通过控制开关管激励脉冲的占空系数 来调整开关电源的输出电压Uo。,2020/7/21,集成电路原理及应用 中国计量学院光电学