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1、电脑开关电源设计及工作原理直流稳压电源的组成直流稳压电源是将交流电变换成功率较小的直流电的电路，一般由降压、整流、滤波 和稳压等几部分组成(见图 16-1)。整流电路用来将交流电压变换为单向脉动的直流电压； 滤波电路用来滤除整流后单向脉动电压中的交流成分，使之成为平滑的直流电压；稳压电路 的作用是输入交流电源电压波动、负载和温度变化时，维持输出直流电压的稳定。图 16-1 直流稳压电源组成电源VI整流V2滤波V3稳压变压器电路电路电路桥式整流电路图16-2为桥式整流电路，图中V、V2、V3、V4四只整流二极管接成电桥形式，故称为 桥式整流。1工作原理和输出波形设变压器二次电压u =u2,V3截
2、止，电容C向负载电阻RL放电，由于放电时223间常数t=RlC 一般较大，电容电压uc按指数规律缓慢下降，当下降到lu2卜uc时，V2、V4导 通，电容 C 再次被充电，输出电压增大，以后重复上述充放电过程。其输出电压波形近似为一锯齿波直流电压。uO图 16-3 桥式整流滤波简化电路2）波形及输出电压空载时即负载电阻为无穷大：U = ;2U ;带负载时：0.9 U U ；2U0 2 2 0 2通常取 U = 1.2 U , RC越大U越大，为了获得良好的滤波效果。 0 2 0浪涌电流图 16-4 整流电压输出波形和二极管电流波形 2其他形式滤波电路（1）电感滤波电路电路如图16-5所示，电感L
3、起着阻止负载电流变化使之趋于平直的作用。直流分量被 电感 L 短路，交流分 量主要降在 L 上 ，电感越大，滤波效果越好 。一般电感滤波电路 只使用于低电压、大电流的场合。（2）n型滤波为了进一步减小负载电压中的纹波可采用n型LC滤波电路（见图16-6）。由于C、C对12交流容抗小，而电感对交流阻抗很大，因此，负载rl上的纹波电压很小。L图16-5电感滤波电路负载电 潦小时图16-6兀型LC滤:彼电路稳压电路16.4.1 并联稳压电路 调整管并与负载并联的稳压电路，称为并联型晶体管稳压电路。硅稳压二极管稳压电路的电路图如图 16-7所示。它是利用稳压二极管的反向击穿特性稳压的，由于反向特性陡直
4、，较大的电流变化，只 会引起较小的电压变化。1当输入电压变化时如何稳压图16-7硅稳压二极管稳压电路根据电路图 16-7 可知： V = V = V - V = V - I R I = I + I 输入电压v的增加，必然引起 v的增加，即vzr增加，从而使iz增加，Ir增加，使Vr增 加，从而使输出电压VO减小。这一稳压过程可概括如： viTvoTvztizTirTvrtvo；这里V。减小应理解为，由于输入电压VI 的增加，在稳压二极管的调节下，使V。的增加 没有那么大而已。V。还是要增加一点的，这是 一个有差调节系统。2. 当负载电流变化时如何稳压负载电流IL的增加，必然引起1口的增加，LR
5、即Vr增加，从而使Vz = VO减小，IZ减小。IZ的减小必然使IR减小，Vr减小，从而使输出 电压V。增加。这一稳压过程可概括如下：VrTVzJ(Vop TzL/rJVrJVof、 稳压二极管的缺点是工作电流较小，稳定电压值不能连续调节。16.4.2 线性串联型稳压电路1. 线性串联稳压电源原理采用三极管作为调整管 并与负载串联的稳压电路，称为串联型晶体管稳压电路；当调 整管工作在线性放大状态则称为线性稳压器。线性串联稳压电源的工作原理可用图16-8来说明。显然，VO=VfVR，当Vi增加时，R受控制而增加，使VR增加，从而在一定程度上 抵消了 Vi增加对输出电压的影响。若负载电流IL增加，
6、R受控制而减小，使Vr减小，从而ILR在一定程度上抵消了因IL增加，使vi减小，对输出电压减小的影响。f-f1匚二c_；图 16-8 线性串联稳压电源的工作原理 图 16-9 串联型稳压电路2. 实际串联稳压电路组成在实际电路中，可变电阻 R 是用一个三极管来替代的，控制基极电位，从而就控制了 三极管的管压降VCE，VCE相当于VR。要想输出电压稳定，必须按电压负反馈电路的模式来 构成串联型稳压电路。3. 典型的串联型稳压电路典型的串联型稳压电路如图 16-9所示。它由调整管、放大环节、比较环节、基准电压源， 采样电路几个部分组成。(1)输入电压变化，负载电流保持不变输入电压V的增加，必然会使
7、输出电压V。有所增加，输出电压经过取样电路取出一部分信号Vf与基准源电压VREF比较，获得误差信号AV。误差信号经放大后，用VO1去控制调fREFO1整管的管压降VCE增加，从而抵消输入电压增加的影响。CE(2) 负载电流变化，输入电压保持不变负载电流IL的增加，必然会使输入电压V有所减小，输出电压V。必然有所下降，经过 取样电路取出一部分信号Vf与基准源电压Vref比较，获得的误差信号使VO1增加，从而使 调整管的管压降VCE下降，从而抵消因IT增加，使输入电压减小的影响。I 一 v CE f v v i-lv 一 V 一 v tLIOfO1CEO(3) 输出电压调节范围的计算根据图 16-
8、9 可知 VfWref，”“(1 r + r 、”f REFV u V= (1 + i2 ) V调节R2显然可以改变输出电压。 O1R 3 + R ”2 REF图16-10为实际的串联型稳压电源电路，分别由整流电路、滤波电路、调整管、 基准电压电路、比较放大电路、采样电路等部分组成-220 V50 Hz图 16-10 串联型稳压电源电路其中：整流电路：DD ;滤波电路：C ;调整管：T、T ；基准电压电路：1 4 1 1 2R、D 、 R、 DZ; 比较放大电路： A; 取样电路： R1、 R2、 R3。 为了使电路引入负反馈，集成运放的输入端上为“-”下为“”。输出电压的表达式为：+ R +
9、 R23 - UR +RZ23R + R1 2R3线性串联型稳压电源的工作电流较大，输出电压一般可连续调节，稳压性能优越。目前这种稳压电源已经制成单片集成电路，广泛应用在各种电子仪器和电子电路之中。线性串 联型稳压电源的缺点是损耗较大，效率低。16.4.3 三端集成稳压电路1线性三端集成稳压器的分类 线性三端集成稳压器主要有以下几种类型：三端固定正输出集成稳压器，国标型号为CW78、CW78M、CW78L三端固定负输出集成稳压器，国标型号为CW79、CW79M、CW79L三端可调正输出集成稳压器，国标型号为CW117、CW117M、CW117L、CW217、CW217M、CW217L、 CW3
10、17、 CW317M、 CW317L、三端可调负输出集成稳压器，国标型号为 CW137、 CW137M、 CW137L、 CW237、 CW237M、CW237L、 CW337、 CW337M、 CW337L2CW7800 系列（正电源）， CW7900 系列（负电源） 输出电压： 5 v/ 6 v/ 9 v/ 12 v/ 15 v/ 18 v/ 24 v输出电流：78L XX / 79L XX 输出电流100 mA； 78MXX / 9MXX 输出电 流500 mA ； 78 XX / 79 XX 输出电流1.5 A。如CW7805 输出5 V,最大电流1.5 A； CW78M05 输出5
11、V,最大电流0.5 A； CW78L05 输出5 V,最大电流0.1 A。封装和符号如图16-1 1 所示CW78051 2 33ZjGND i70 GND 衍 %塑料封装金属封装图16-11 CW7800系列、CW7900系列封装和符号3三端可调输出集成稳压器三端可调输出集成稳压器是在三端固定输出集成稳压器的基础上发展起来的,集成片的输入电流几乎全部流到输出端,流到公共 端的电流非常小,因此可以用少量的外部 元件方便地组成精密可调的稳压电路,应 用更为灵活。图 16-12 为可调输出集成 稳压器封装。图中ADJ称为电压调整端， 因所有偏置电路和放大器的静态工作点电 流都流到稳压器的输出端，所以没有单独CW117CW13712 312 3图 16-12 可调输出集成稳压器封装引出接地端。CW117、CW217、CW317中CW后第一个数字1、2、3意义如下：1-为军品级； 2-为工业品级； 3-为民品级。军品级为金属外壳或陶瓷封装，工作 温度范围-55C150C；工业
