直流稳压电源的组装与调试_模拟电子产品安装与测试_

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。 ⑴ 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。
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。
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 C W 78(79) L XX
国标
用数字表示输出电压值
稳压器
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)
2．串联型稳压电路的工作原理 ① 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，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
② 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 I2>>IB2，忽略IB2，使I1≈I2，则
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3-5 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。 串联型稳压电源电路中各元件作用如下：
图3-9 输出固定电压稳压器电路
的瞬态响应减小脉动电压并抑制
高频干扰，可取1μF。电子电路
中使用时要防止公共端开路，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
⑵ 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39所示。
电阻
560Ω
分压，为三极管工作提供合适的工作电压
电阻
5.6KΩ
分压，为三极管工作提供合适的工作电压
电阻
2Ω
分压，为三极管工作提供合适的工作电压
可变电阻（电位器） 470Ω
调压，调节VT2基极电压
NPN三极管
BU4Leabharlann Baidu6
调整放大管
NPN三极管
CS9013
取样放大管
NPN三极管
CS9013
过流保护三极管
3.1 直流稳压电源的认识
图3-10 扩大输出电压的电路
由图3-10(a)可以看出UO＝U××＋UZ，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端倒流进稳压器而造成 稳压器损坏。
3.2 分立元器件稳压电路分析
UB2=UO
RP´ R4 RP R3 R4
UO=UB2
RP R3 R4 RP´ R4
=(UZ+UBE2)
RP R3 R4 RP´ R4
其中，UZ为稳压管的稳压值；UBE2为VT2发射结电压； 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
称值给出。 ④ 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 ⑶ 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
① 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。 ② 最大输出电流IOmax
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
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
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
1 直流稳压电源的认识 2 分立元器件稳压电路分析 3 集成稳压电路分析 4 直流稳压电源的组装与调试
3.1 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3-1为几种常用的稳压电 源外观图。
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 ③ 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≈（UI－UO）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。
电解电容
1000uF/25V 滤波，滤除整流后所含的交流成分
瓷片电容
100pF
滤波，滤除交流成分
电解电容
100uF/25V 滤波，滤除交流成分
电阻
3KΩ
分压，为三极管工作提供合适的工作电压
电阻
560Ω
分压，与稳压二极管组成二极管稳压电路
电阻
510Ω
分压，为三极管工作提供合适的工作电压
电阻
510Ω
分压，为三极管工作提供合适的工作电压
=2×10
2 2

2
=14V
3.3 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。三端稳压器可分 为固定式和可调式两类。
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
图3-11 扩大输出电流的电路
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
表3-1 直流稳压电源分立元件列表
标号
B1 D1-D4
DZ C1 C2 C3 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 Rp VT1 VT2 VT3
类型
参数
作用
变压器
变压，将220V交流电变为15V的交流电
整流二极管
IN4001
整流，将交流电变为直流电
稳压二极管
6.2V
称压，保证其阴极为6.2V的基准电压
UOmin =(UZ+UBE2)
RP R3 R4 RP R4
电位器RP调到最下端时，输出电压最大，其值为
UOmax =(UZ+UBE2) RP R3 R4 R4
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=2kΩ，RP=10kΩ，试求输出电压的最大值、最小值 分为析多：少忽？略VT2的管压降，UBE2≈0，IB2≈0，则 UB2≈UZ
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
UO≈
1＋
R2 R1
U××
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
⑶ 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-
① RP、R3、R4构成取样电路。 ② R2、VZ组成基准电路。 ③ VT2是比较放大管。 ④ VT1为调整元件，也称调整管。
图3-6 串联型稳压电源
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
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。
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0.1～1μF。Co用以改善负载
78：输出固定正电压 79：输出固定正电压
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，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 ⑴ 输出固定电压稳压器
⑵ 工作参数
① 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
② 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
③ 输出电压范围（UOmin～UOmax） 对于固定输出集成稳压器，其输出电压在器件型号中以标
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。
当RP调到最上端时，此时输出电压UO最小，得
UOmin
=(UZ+UBE2)
RP RP
R3
R4
R4≈UZ
RP R3 R4 RP R4
=2×1010
2
2
2
=2.4V
当RP调到最下端时，此时输出电压UO最大，得
UOmax
=(UZ+UBE2)RP

R3 R4

R4
≈UZ
RP R3 R4 R4