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1、项目3：直流稳压电源的组装与调试 本项目在前面已学的整 流滤波的基础上，简单介绍 实际稳压电源，得出直流稳 压电源的组成；重点对硅稳 压二极管稳压电路、串联型 稳压电路和集成稳压电路进 行分析；然后进行串联型稳 压电路进行组装和调试，从 而掌握直流稳压电源工作原 理。项目三：直流稳压电源的组装与调试 直流稳压电源的认识1分立元器件稳压电路分析2集成稳压电路分析3直流稳压电源的组装与调试43.1 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 等电子产品都带有一个稳压电源，通过接入220V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 于稳压电源应用极为广泛，图3
2、-1为几种常用的稳压电源 外观图。图3-1 常用稳压电源的外观图 3.1 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 过一定的电路来实现的，图3-2为分立元器件的串联可调直 流稳压电源的电路板实物图。图3-2 分立元件的串联可调式直流稳压实物图序号标标号类类型参数作用1B1变压变压 器变压变压 ，将220V交流电变为电变为 15V的交流电电2D1-D4整流二极管IN4001整流，将交流电变为电变为 直流电电3DZ稳压稳压 二极管6.2V称压压，保证证其阴极为为6.2V的基准电压电压4C1电电解电电容1000uF/25 V滤滤波，滤滤除整流后所含的交流成分5C2瓷片电电容
3、100pF滤滤波，滤滤除交流成分6C3电电解电电容100uF/25V滤滤波，滤滤除交流成分7R1电电阻3K分压压，为为三极管工作提供合适的工作电压电压 8R2电电阻560分压压，与稳压稳压 二极管组组成二极管稳压电稳压电 路 9R3电电阻510分压压，为为三极管工作提供合适的工作电压电压10R4电电阻510分压压，为为三极管工作提供合适的工作电压电压11R5电电阻560分压压，为为三极管工作提供合适的工作电压电压12R6电电阻5.6K分压压，为为三极管工作提供合适的工作电压电压13R7电电阻2分压压，为为三极管工作提供合适的工作电压电压14Rp可变电变电 阻（电电位器 ）470调压调压 ，调节
4、调节 VT2基极电压电压15VT1NPN三极管BU406调调整放大管16VT2NPN三极管CS9013取样样放大管17VT3NPN三极管CS9013过过流保护护三极管表3-1 直流稳压电源分立元件列表3.1 直流稳压电源的认识通过插头插入220V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 节旋钮RP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，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
5、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。 图3-3为本直流稳压电源的原理图。3.1 直流稳压电源的认识图3-3 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 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 得到稳定的直流电压，图3-4为直流电源的方框图。3.1 直流稳压电源的认识图3-4 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 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。3.2 分立元器件
6、稳压电路分析硅稳压二极管稳压电路1硅稳压二极管稳压电路的构成图3-5所示为硅稳压二极管稳压电路，由于稳压二极管 VZ与负载RL并联，所以称为并联型稳压电路。图3-5 硅稳压二极管稳压电路稳压二极管VZ长期工作在反向 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 行稳压。R为限流电阻，由图可以 得出：UO=UI-IR=UZ而输出电压UO就 是稳压二极管两端的电压UZ。3.2 分立元器件稳压电路分析串联型稳压电路1串联型稳压电路的构成 图3-6为分立元件的串联型稳压电路。图3-6 串联型稳压电源串联型稳压电源电路中各元件作用如下： RP、R3、R4构成取样电路。 R2、VZ组成基
7、准电路。 VT2是比较放大管。 VT1为调整元件，也称调整管 。3.2 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、比较放大 、调整管四个部分组成。图3-7为串联型稳压电源的方框图 。图3-7 串联型稳压电源的方框图2串联型稳压电路的工作原理 设负载RL不变，当输入电压UI减小时，输出电压UO存在 3.2 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 位UB2下降，比较放大管的发射极电压不变（UE2=UZ），所以 UBE2也下降，比较放大管导通能力减弱，UC2升高，调整管导 通能力增强，调整管VT1集射这间的电阻RCE1减小，管压降 UCE1下降，
8、使输出电压UO上升，保证了UO基本不变。当输入电压增大时，稳压过程与上述分析相反。3.2 分立元器件稳压电路分析 设输入电压UI不变，当负载RL增大时，引起输出电压UO 增长，则电路中变化过程为：当负载RL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 。3串联型稳压电路的输出电压计算图3-6所示稳压电路中电位器RP串接在R3和R4之间，通过 调RP来改变输出电压UO，设计该电路时一定要满足I2IB2， 忽略IB2，使I1I2，则3.2 分立元器件稳压电路分析UB2=UOUO=UB2=(UZ+UBE2)其中，UZ为稳压管的稳压值；UBE2为VT2发射结电压
9、； 为图3-6中电位器滑动触点下半部分的电阻值。电位器RP调 到最上端时，输出电压最小，其值为UOmin =(UZ+UBE2)电位器RP调到最下端时，输出电压最大，其值为UOmax =(UZ+UBE2)3.2 分立元器件稳压电路分析例3-3：串联型稳压电路如图3-6所示，UZ=2V，R3=R4=2k， RP=10k，试求输出电压的最大值、最小值为多少？ 分析：忽略VT2的管压降，UBE20，IB20，则 UB2UZ当RP调到最上端时，此时输出电压UO最小，得UOmin =(UZ+UBE2)UZ=2=2.4V当RP调到最下端时，此时输出电压UO最大，得UOmax =(UZ+UBE2)UZ=2=1
10、4V3.3 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 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 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 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 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 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
11、。三端稳压器可分 为固定式和可调式两类。3.3 集成稳压电路分析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 数三类。 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 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 流稳压电源相应的技术指标相同。 工作参数 最大输入-输出电压差（UI-UO）max输入-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。3.3 集成稳压电路分析 最小输入-输出电压差（UIUO）min能保持集成稳压器正常稳压的输入-输出电压降的最小值 输出电压范围（UOminUOmax
12、）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。 静态工作电流IQ静态工作电流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 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 集成稳压器的安全工作条件。3.3 集成稳压电路分析 最大输入电压UImax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。 最大输出电流IOmax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 最大功耗PM集成稳压器的最大功耗PM表示它所能承受的最大耗散功 率。稳压器的功耗可表示为PM（UIUO）IO 3.3 集成稳压电路分析三端固定式集成稳压器1三端固定式集成稳压器的
13、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稳 压器，其外形及管脚排列见图3-8所示。由于它只有输入、 输出和公共端三个端子，故称为三端稳压器。78系列：1-输入端 2-公共端 3-输出端 79系列：1-公共端 2-输入端 3-输出端图3-8 三端固定式集成稳压器外形及管脚排列3.3 集成稳压电路分析2三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CW78正电压系列和 CW79负电压系列，
14、其输出电压有5V、6V、9V、 12V、18V、24V等，其最大输出电流为0.1A、0.5A 、1A、1.5A、2.0A等。3三端固定式集成稳压器的应用 输出固定电压稳压器3.3 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 的CW78或CW79系列产品。常用电路如图3-9所示。图3-9 输出固定电压稳压器电路左图是用CW7812组成的输出 12V固定电压的稳压电路。图中Ci 用以减小纹波以及抵消输入端接 线较长时的电感效应，防止自激 振荡，并抑制高频干扰。一般取 0.11F。Co用以改善负载的瞬 态响应减小脉动电压并抑制高频 干扰，可取1F。电子电路中使 用时要防止公共端
15、开路，同时Ci 和Co应紧靠集成稳压器安装。3.3 集成稳压电路分析 扩大输出电压的电路当所需稳压电源输出电压高于集成稳压器的标准输出电 压时，可以采用外接稳压管来提高输出电压的电路，如图3- 9所示。图3-10 扩大输出电压的电路由图3-10(a)可以看出UOUUZ，式中U是集 成稳压器的输出电压，UZ是稳压管的稳定电压。电阻R是稳 压二极管的限流电阻，防止稳压二极管通过集成稳压器的3.3 集成稳压电路分析调整端和输出端接地，形成通路，损坏集成稳压器，在输 出端接入二极管VD保护稳压器，正常工作时VD处于反向截 止状态，当输出端短路时，电流可通过二极管流到输出回 路，避免了电流由稳压器的接地
16、端倒流进稳压器而造成稳 压器损坏。图3-10(b)是利用外接电阻提高输出电压的电路，R1上的 电压就是集成稳压器的标准输出电压。当忽略稳压器的静态 工作电流IQ时UOU 从上式可看出是所提高的电压部分，由R1和R2的比值来决定 。 3.3 集成稳压电路分析 扩大输出电流的电路如需负载电流大于三端稳压器输出电流时，可采用图3- 10所示电路。(a) 大电流输出的稳压电源电路 (b) 三端集成稳压器的并联运用CW7800系列的最大输出电流为1.5A，若要求稳压电源 的输出电流大于1.5A时，则必须采取扩展输出电流的办法 。这可用外接功率管来解决。但要注意所接的三极管只能 用图3-11 扩大输出电流的电路3.3 集成稳压电路分析PNP型晶体管，若必须采用NPN晶体管，则可用PNP型晶体管 与它接成复合管的形式。图3-
