稳压电路Word文档下载推荐.docx

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無負載時的電壓輸出VFL：

滿載時的電壓輸出

例:

如上圖的穩壓器，在沒有負載時其輸出電壓爲7.5V，而在額定電流輸出時，其輸出電壓爲7.4V，求此穩壓器的電壓穩定度。

VR=1.35%

限流電阻的計算：

限流電阻（RS）：

-

（1）提供VZ之工作電流。

（2）保護VZ不受過流損壞。

兩個極端情況：

1.VS=VS（Min），IL=IL（Max）

2.VS=VS（Max），IL=IL（Min）VRS=VS-VZ

IS=IL+IZ

當VS=VS（Min），IL=IL（Max）時，

，RS=RS（最大值），IZ（Min）=最低工作電流。

當VS=VS（Max），IL=IL（Min）時，

，RS=RS（最小值），IZ（Max）=最大工作電流。

例1:

如輸入電壓的變化爲15V~18V，負載電流變化爲5mA~15mA，而然納二極體之VZ=12V，IZ（Min）=0.25mA，IZ（Max）=50mA，求RS的數值。

解：

VS（Max）=18V，VS（Min）=15V，IZ（Min）=0.25mA，IZ（Max）=50mA

RS=100Ω或200Ω

例2：

如上圖：

VS=16V，RS=1K，VZ=10V，RL=2K，計算VO，VR，IZ，PZ

VO=VZ=10V=10V

VR=VS–VZ=16V–10V=6V

IZ=IRS–IL

PZ=IZ´

VZ=1mA´

10V=10mW

基本串聯式穩壓器：

-

利用控制基極電流IB而改變集極的電流IC，使能獲得特性優越的大容量穩壓電路。

圖中的輸出電壓Vout=然納電壓–射基極電壓

Vout=VZ–VBE

輸入電壓（VS）的改變，會同時引致基極電壓改變，

然納管的電壓穩定作用可使到輸出電壓（VOUT）恒定不變。

例：

在上圖若輸入電壓是18V，然納二極體的然納電壓是12.6V，VBE=0.7V，

負載電流是1.5A，求輸出電壓和Q所損耗的功率。

輸出電壓=12.6V–0.7V=11.9V

Q所損耗的功率=（18V–11.9V）´

1.5A=9.15W

串聯穩壓器電路：

-控制元件和負載成串聯。

VSISRS=VLTRANSISTOR

VSIL（IS）­

RS¯

（VRS不變）=VLTRANSFER+RESISTOR

方塊圖：

電路：

電路分爲四部份：

1.回輸取樣電路：

由分壓電路（R1，R2）組成，從輸出端抽取樣本,監視輸出端電壓之變化，把變化（Vf）送到誤差放大器，此電路由（R1，R2）電阻組成。

2.基準電壓電路：

由一電阻和一個然納二極體組成，利用然納二極體的穩壓特性輸出一穩定的參考電壓Vref.。

R4用以限制然納二極體的工作電流。

取樣電路基準電壓電路

3.誤差放大：

由一負載電阻和電晶體所構成的共射極放大器組成，把回輸電壓和參考電壓作出比較，把誤差電壓輸出到控制元件。

4.控制元件：

由一個電晶體構成，電晶體的內阻受輸入基極的誤差電壓所影響，

當其內阻變大時，輸出電壓便下降，反之則上升。

所以控制元件可看成一個

可變電阻，而電阻值由誤差電壓所控制，誤差電壓愈高，Q1的內阻便愈低，

流經Q1的電流便愈大。

誤差放大控制元件

輸出電壓：

由上式:

當R1=0時，Vo的輸出爲最低。

串聯穩壓電路的改良：

1.控制元件Q1使用達靈頓管：

提高電流增益。

2.前置穩壓器：

誤差電壓Ve除受參考電壓Vref之變化而改變外，也受輸入電壓VS的影響，爲使輸出電壓不受輸入電壓VS影響，可把R3的阻值加大，當R3爲無限大時，

Ve便不受VS的影響，但R3不可能無限大，因此用一恒流源代替R3，此恒流源稱爲

前置穩壓器，在上圖中DA，QA，RA1，RA2組成一個前置穩壓器。

3.短路保護：

QC，RC組成限流保護器，當Io增大RC兩端的電壓增加，若VRC的電壓增加至0.6V時，QC便會導通，相當數量的Q1基極電流轉移到QC集極，使Q1的電流固定在一定的數值內，改變RC的電阻值，便可設定穩壓器的最大輸出電流。

例：

以上圖的電路，設計一最大輸出爲2.5A的穩壓器。

V=IR，V=0.6V，I=2.5A

V=IR

0.6V=2.5A´

R

R=0.24Ω

以運算放大器構成的串聯式穩壓器：

參考電壓VZ接到運算放大器的正相輸入，而取樣電壓VF則接到反相輸入，

當輸出電壓正常時，VZ=VF，若調整電阻R3，Ve將會升高，這時Vo也向上升，直至VZ=VF，Vo才可以穩定下來。

開關式穩壓器（SwitchingRegulator）

特點：

線性穩壓器的控制元件….電晶體因在線性區工作，故其消耗功率很大，

特別是輸出電壓很低時，其消耗工率P=（Vin–Vo）´

Io，故其功率大部份消耗在電晶體上，輸出效率在10%至50%之間，平均約40%。

但開關式穩壓的輸出效率約60%至90%，平均可達90%，效率大大提高。

在各種電子設備中廣泛應用。

優點：

1.輸出效率約60%至90%，平均可達80%，效率很高。

2.由於損耗較低，故發出熱量亦較低。

3.體積較小和較輕。

缺點：

1.産生噪音。

2.發出高頻電磁波，做成干擾。

3.成本較高。

調整管之開關動作由一連串脈波控制，然後調整管之輸出脈衝電壓，

經LC濾波電路變為一平穩之直流電壓輸出。

1.當Q1導通時，綫圈L產生一感應電勢，二極管D1因反偏壓而截止，電容C將充電，IL作綫性增加。

（輸出+充電）

2.當Q1截止，L之感應電勢極性顛倒，使D1導通，貯存在L之能量輸送到負載，

IL作綫性下降，當IL下降到負載電流以下，負載電流由Ｃ供應。

電感L，

電容C和續流二極管D1構成了儲能電路。

3.當VOUT增加或減少時，Q1開的時間減少或增加，電容充電減少或增加，

使輸出下降或上升至原有之值。

4.輸出電壓為：

T為Q1開關之週期，亦為頻率之倒數，即

。

此周期亦為電晶體開與關時間之總和，即：

4.由於晶體管Q1只工作於導通和截止兩種狀態，在導通時，因VCE只在1V以下，

故此其損耗很低，在截止時，由於完全沒有電流通過，所以損耗為零，

故其整體效率達90%，由於其電壓輸出由L和C的充電和放電取得，

所以其輸出電壓會含有紋波成份。

結構：

控制元件：

開關晶體管Q1。

低通濾波器：

L1和C1組成，使輸出電壓由脉衝變為平穩直流。

續流二極管：

D1。

取樣電路：

抽取輸出電壓高低變化的樣本。

基準電路：

產生一基準電壓作為參考。

誤差放大器：

將取樣電路所得的輸出變化電壓與基準電路之參考電壓互相比較，

得出一誤差訊號到比較器。

鋸齒波產生器：

產生一鋸齒波。

比較器：

把誤差訊號與鋸齒波比較，輸出一另一鋸齒波，其寬度與差訊號有的鋸齒波。

脈衝寬度調節器：

輸出一頻率固定，但脈衝寬度受比較訊號控制的脈衝波，

它控制了開關晶體管Q的開關時間。

線路：

假設可調Vo增加時，比較器就產生更高的輸出電壓，因此提升三角波對

脈波轉換的參考電壓。

即更狹的脈波推動控制管的基極。

因為工作週期較低，

所以濾波輸出減少，而抵消原來想要增加的電壓值。

反之一樣。

當VTR>

Vm，Q1將會導通。

VOVm1Vpt（收窄）VO

VOVm2Vpt（增闊）VO

穩壓專用積體集成電路–μA723

下圖是μA723的方塊圖，整個IC的組成包括：

（A）參考電壓輸出，第六腳輸出7.15V。

（B）由運算放大器組成的誤差放大器。

（C）Q14，Q15組成的串聯達靈頓晶體管。

（D）用作限流的Q16晶體管。

（E）輸入電壓範圍：

9.5V~40V。

（F）輸出電壓範圍：

2V~37V。

（G）參考電壓輸出：

7.15V。

（H）最大輸出電流：

150mA。

（I）輸出電阻：

0.1。

（J）溫度系數：

0.003%/oC。

（K）%V.R.=0.03%（50mA）。

特性表：

Parameter

Symbol

Value

Unit

PulseVoltageFromV+toV-（50ms）

VI（P）

50

VPEAK

ContinuousVoltagefromV+toV-

VI

40

V

Input-OutputVoltageDifferential

VI-VO

MaximumOutputCurrent

IO

150

mA

DifferentialInputVoltage

VID

±

5

VoltageBetweenNon-InvertingInputandV-

VIE

8

CurrentFromVZ

IZ

25

CurrentFromVREF

IREF

15

PowerDissipation

PD

1000

mV

OperatingTemperatureRange

TOPR

0~+70

C

StorageTemperatureRange

TSTG

-65~+150

ElectricalCharacteristics

（Unlessotherwisespecified,TA=25C,VIN=V+=VC=12V,V-=O,VOUT=5V,IL=1mA,RSC=0,CI=100pF,CREF=0anddividerimpedanceasseenbyerroramplifier10Kconnectedasshown）

Conditions

Min.

Typ.

Max.

LineRegulation

VO

VI=12Vto15VVI=12Vto40V

0.01

0.1

0.5

%

TMINTATMAX

VI=12Vto15V

0.3

LoadRegulation

IO=1mAto50mA

0.03

0.2

TMINTTMAX

IO=1to50mA

0.6

RippleRejection

dB

f=100kHzto10kHz,CREF=0

74

f=100kHzto10kHz,CREF=5F

86

AverageTemperatureCoefficientof

OutputVoltage

VO/T

TMINTTMAX

0.003

0.015

%/C

ShortCircuitCurrentLimit

ISC

RSC=10,VO=0

65

ReferenceVoltage

VREF

6.80

7.15

7.50

OutputNoiseVoltage

VN

f=100kHzto10kHz,CREF=0

20

Vms

f=100kHzto10kHz,CREF=5F

2.5

Long-termStability

ST

%/

1000HR

StandbyCurrentDrain

ID

IL=0,VI=30V

2.0

4.0

InputVoltageRange

9.5

OutputVoltageRange

VO

37

VD

3.0

38

Notes:

1.Lineandloadregulationspecificationsaregivenfortheconditionofconstantchiptemperature.

2.Temperaturedriftsmustbetakenintoaccountseparatelyforhitdissipationconditions.

典型電路：

可選擇輸出（S2a）

0.7~6volts或3~30volts.

三端點電壓調整器：

編號末二位數字，代表輸出電壓之大小。

可分為5V，6V，8V，12V，18V和24V等七種。

負載電流可高至1.5A。

VREG=定值輸出電壓。

由於外接電晶體，使能供應比調整器更多的負載電流。

電阻R1決定Q1是否導通，

而將調整器旁路。

穩壓電路堂課姓名：

1.在串聯式穩壓器線路中，下列那一項是用作參考電壓。

A.電阻B.電容C.然納二極管D.二極管

2.開關式電源穩壓器的主要優點為：

A.成本低B.雜音低C.效率高D.電路簡單

3.然納二極管在正常工作情況下是：

A.順向偏壓B.反向偏壓C.電壓為零D.電流為零

4.以下那一種穩壓器因紋波較大，不適用於一般放大電路，而適用於數碼邏輯電路。

A.然納二極管穩壓器B.串聯式穩壓器

C.IC723穩壓器D.開關式穩壓器

5.一般開關式電源穩壓器的直流轉換效率是：

A.90%B.50%C.100%D.75%

6.

（a）上圖電阻R的作用是甚麼？

（b）設VBE=0.6V，若最大輸出電流為3A，求R數值。

7.請將下列開關式穩壓器結構圖的空白方塊填上正確名稱。

穩壓電路功課

1.下圖穩壓電路中：

試計算：

（a）然納電壓VZD。

（b）負載電流IL。

2.求下圖Vo之電壓值，設VBE=0.7V。

3.求下圖Vo之電壓值，設VBE=0.7V。

4.下圖的穩壓電路：

VZ=12V，VS=30V±

3V，IZ（Min）=5mA，IZ（Max）=23mA，RL=2KΩ。

求RS=?

Ω