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  • 什么线性稳压电源及其特点

    什么线性稳压电源及其特点

    根据调整管的工作状态,我们常把稳压电源分成两类:线性稳压电源和开关稳压电源。此外,还有一种使用稳压管的小电源。 这里说的线性稳压电源,是指调整管工作在线性状态下的直流稳压电源。调整管工作在线性状态下,可这么来理解:RW(见下面的分析)是连续可变的,亦即是线性的。而在开关电源中则不一样,开关管(在开关电源中,我们一般把调整管叫做开关管)是工作在开、关两种状态下的:开——电阻很小;关——电阻很大。工作在开关状态下的管子显然不是线性状态。 线性稳压电源是比较早使用的一类直流稳压电源。线性稳压直流电源的特点是:输出电压比输入电压低;反应速度快,输出纹波较小;工作产生的噪声低;效率较低(现在经常看的LDO就是为了解决效率问题而出现的);发热量大(尤其是大功率电源),间接地给系统增加热噪声。 工作原理:我们先用下图来说明线性稳压电源调节电压的原理。如下图所示,可变电阻RW跟负载电阻RL组成一个分压电路,输出电压为: Uo="Ui"×RL/(RW+RL),因此通过调节RW的大小,即可改变输出电压的大小。请注意,在这个式子里,如果我们只看可调电阻RW的值变化,Uo的输出并不是线性的,但如果把RW和RL一起看,则是线性的。还要注意,我们这个图并没有将RW的引出端画成连到左边,而画在右边。虽然这从公式上看并没有什么区别,但画在右边,却正好反映了“采样”和“反馈”的概念----实际中的电源,绝大部分都是工作在采样和反馈的模式下的,使用前馈方法很少,或就是用了,也只是辅助方法而已。 让我们继续:如果我们用一个三极管或者场效应管,来代替图中的可变阻器,并通过检测输出电压的大小,来控制这个“变阻器”阻值的大小,使输出电压保持恒定,这样我们就实现了稳压的目的。这个三极管或者场效应管是用来调整电压输出大小的,所以叫做调整管。 像图1所示的那样,由于调整管串联在电源跟负载之间,所以叫做串联型稳压电源。相应的,还有并联型稳压电源,就是将调整管跟负载并联来调节输出电压,典型的基准稳压器TL431就是一种并联型稳压器。所谓并联的意思,就是象图2中的稳压管那样,通过分流来保证衰减放大管射极电压的“稳定”,也许这个图并不能让你一下子看出它是“并联”的,但细心一看,确实如此。不过,大家在此还要注意一下:此处的稳压管,是利用它的非线性区工作的,因此,如果认为它是一个电源,它也是一个非线性电源。为了便于大家理解,回头我们找一个理适合的图来看,直到可以简明地看懂为止。 由于调整管相当于一个电阻,电流流过电阻时会发热,所以工作在线性状态下的调整管,一般会产生大量的热,导致效率不高。这是线性稳压电源的一个最主要的一个缺点。想要更详细的了解线性稳压电源,请参看模拟电子线路教科书。这里我们主要是帮助大家理清这些概念以及它们之间的关系。 一般来说,线性稳压电源由调整管、参考电压、取样电路、误差放大电路等几个基本部分组成。另外还可能包括一些例如保护电路,启动电路等部分。下图是一个比较简单的线性稳压电源原理图(示意图,省略了滤波电容等元件),取样电阻通过取样输出电压,并与参考电压比较,比较结果由误差放大电路放大后,控制调整管的导通程度,使输出电压保持稳定。 常用的线性串联型稳压电源芯片有:78XX系列(正电压型),79XX系列(负电压型)(实际产品中,XX用数字表示,XX是多少,输出电压就是多少。例如7805,输出电压为5V);LM317(可调正电压型),LM337(可调负电压型);1117(低压差型,有多种型号,用尾数表示电压值。如1117-3.3为3.3V,1117-ADJ为可调型)。

    时间:2018-12-13 关键词: 电源技术解析 线性稳压电源

  • 线性稳压电源工作原理详解

    线性稳压电源工作原理详解

    工作原理:我们先用下图来说明线性稳压电源调节电压的原理。 如下图所示,可变电阻RW跟负载电阻RL组成一个分压电路,输出电压为: Uo=Ui×RL/(RW+RL),因此通过调节RW的大小,即可改变输出电压的大小。请注意,在这个式子里,如果我们只看可调电阻RW的值变化,Uo的输出并不是线性的,但如果把RW和RL一起看,则是线性的。还要注意,我们这个图并没有将RW的引出端画成连到左边,而画在右边。虽然这从公式上看并没有什么区别,但画在右边,却正好反映了“采样”和“反馈”的概念----实际中的电源,绝大部分都是工作在采样和反馈的模式下的,使用前馈方法很少,或就是用了,也只是辅助方法而已。 让我们继续:如果我们用一个三极管或者场效应管,来代替图中的可变阻器,并通过检测输出电压的大小,来控制这个“变阻器”阻值的大小,使输出电压保持恒定,这样我们就实现了稳压的目的。这个三极管或者场效应管是用来调整电压输出大小的,所以叫做调整管。 像图1所示的那样,由于调整管串联在电源跟负载之间,所以叫做串联型稳压电源。相应的,还有并联型稳压电源,就是将调整管跟负载并联来调节输出电压,典型的基准稳压器TL431就是一种并联型稳压器。所谓并联的意思,就是象图2中的稳压管那样,通过分流来保证衰减放大管射极电压的“稳定”,也许这个图并不能让你一下子看出它是“并联”的,但细心一看,确实如此。不过,大家在此还要注意一下:此处的稳压管,是利用它的非线性区工作的,因此,如果认为它是一个电源,它也是一个非线性电源。为了便于大家理解,回头我们找一个理适合的图来看,直到可以简明地看懂为止。 由于调整管相当于一个电阻,电流流过电阻时会发热,所以工作在线性状态下的调整管,一般会产生大量的热,导致效率不高。这是线性稳压电源的一个最主要的一个缺点。想要更详细的了解线性稳压电源,请参看模拟电子线路教科书。这里我们主要是帮助大家理清这些概念以及它们之间的关系。   图1 一般来说,线性稳压电源由调整管、参考电压、取样电路、误差放大电路等几个基本部分组成。另外还可能包括一些例如保护电路,启动电路等部分。下图是一个比较简单的线性稳压电源原理图(示意图,省略了滤波电容等元件),取样电阻通过取样输出电压,并与参考电压比较,比较结果由误差放大电路放大后,控制调整管的导通程度,使输出电压保持稳定。   图2 常用的线性串联型稳压电源芯片有:78XX系列(正电压型),79XX系列(负电压型)(实际产品中,XX用数字表示,XX是多少,输出电压就是多少。例如7805,输出电压为5V);LM317(可调正电压型),LM337(可调负电压型);1117(低压差型,有多种型号,用尾数表示电压值。如1117-3.3为3.3V,1117-ADJ为可调型)。

    时间:2018-04-02 关键词: 线性稳压 线性稳压电源 三极管 可变阻器

  • 5v/12v线性稳压电源(原理)

    5v/12v线性稳压电源(原理)

    一、技术说明:输入交流电压 220vV 0.5A。 输出电压 5V 和连续可调电压1.5V~30V/1.5A 两组直流。   二、制作说明: 1、成品用金属盒或者塑料盒包装成产品。 2、电压表V、电流表A 和调节电压用的电位器Rw 安装在包装盒的面板上。 3、电源变压器固定在包装盒的底座上,电路板固定在包装盒的底座上。 4、电压调节的三端稳压集成块7805 和317 加装散热器。   1.5 直流稳压电源 我们最熟悉的电源是220伏交流市电,但若直接使用这个市电,则最多能够点亮一盏灯或转动一个电风扇等。若要在一个电子电路或计算机上使用市电,则必须首先将其转换为直流稳压电源后才能使用。   图1.23 线性直流稳压电源电路图 如图1.23所示为一种典型的线性直流稳压电源的电路图,它由电源开关K、保险管、AC—DC适配器、集成稳压器和后级滤波器组成。当输入220V交流电且开关K闭合时,输出一个稳定的直流电压,且稳定输出在一定范围内不受220V交流电网的波动和电子电路负载轻重的影响。 整流器的作用是将降低后的工频交流电压变换为直流电压。图1.25展示了整流器的工作原理。在交流的正半周,变压器次级上正下负,电流从正极经D1、负载和D3流回变压器的负极,这样若忽略二极管的导通电压,在负载上得到一个大小与变压器次级相同的电压波形,极性为上正下负;在交流的负半周,变压器次级上负下正,电流从正极经D2、负载和D4流回变压器的负极,这样在负载也得到一个大小与变压器次级相同的电压波形,极性与正半周一样,也为上正下负。因此在交流信号的正负半周的分别作用下,整流器均输出单极性的脉动电压,该输出的直流成份已大于零。   图1.25 整流器工作原理示意图 前级滤波器由大电容C1和小电容C2并联组成,我们知道电容能够滤除交流信号,整流器输出的单极性脉动电压经过该滤波器后,就变成了直流信号了。大电容C1的作用主要是交流成份和储存电能,小电容C2的作用是滤除高频干扰。 AC—DC适配器输出的直流电压是不稳定的,它的输出电压值会随着电网电压的波动和负载的轻重而变化,并不适合直接应用于计算机系统和电子电路,因此还必须进行稳压。 稳压电源的输出电压可用下式计算,Vo=1.25(1+R2/R1)。仅仅从公式本身看,R1、R2的电阻值可以随意设定。然而作为稳压电源的输出电压计算公式,R1和R2的阻值是不能随意设定的。1,2脚之间为1.25V电压基准。为保证稳压器的输出性能,R1应小于240欧姆。改变R2阻值即可调整稳压电压值。D1,D2用于保护LM317。 首先317稳压块的输出电压变化范围是Vo=1.25V—37V(高输出电压的317稳压块如LM317HVA、LM317HVK等,其输出电压变化范围是Vo=1.25V—45V),所以R2/R1的比值范围只能是0—28.6。它的使用非常简单,仅需两个外接电阻来设置输出电压。此外它的线性调整率和负载调整率也比标准的固定稳压器好。LM117/LM317 内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。 其次是317稳压块都有一个最小稳定工作电流,有的资料称为最小输出电流,也有的资料称为最小泄放电流。最小稳定工作电流的值一般为1.5mA。由于317稳压块的生产厂家不同、型号不同,其最小稳定工作电流也不相同,但一般不大于5mA。当317稳压块的输出电流小于其最小稳定工作电流时,317稳压块就不能正常工作。当317稳压块的输出电流大于其最小稳定工作电流时,317稳压块就可以输出稳定的直流电压。如果用317稳压块制作稳压电源时(如图所示),没有注意317稳压块的最小稳定工作电流,那么你制作的稳压电源可能会出现下述不正常现象:稳压电源输出的有载电压和空载电压差别较大。 1.要解决317稳压块最小稳定工作电流的问题,可以通过设定R1和R2阻值的大小,而使317稳压块空载时输出的电流大于或等于其最小稳定工作电流,从而保证317稳压块在空载时能够稳定地工作。此时,只要保证Vo/(R1+R2)≥1.5mA,就可以保证317稳压块在空载时能够稳定地工作。上式中的1.5mA为317稳压块的最小稳定工作电流。当然,只要能保证317稳压块在空载时能够稳定地工作,Vo/(R1+R2)的值也可以设定为大于1.5mA的任意值。 2.经计算可知R1的最大取值为R1≈0.83KΩ。又因为R2/R1的最大值为28.6。所以R2的最大取值为R2≈23.74KΩ。在使用317稳压块的输出电压计算公式计算其输出电压时,必须保证R1≥0.83KΩ,R2≤23.74KΩ两个不等式同时成立,才能保证317稳压块在空载时能够稳定地工作。 通常 LM117/LM317 不需要外接电容,除非输入滤波电容到 LM117/LM317 输入端的连线超过 6 英寸(约 15 厘米)。使用输出电容能改变瞬态响应。调整端使用滤波电容能得到比标准三端稳压器高的多的纹波抑制比。 输入至少要比输出高2V,否则不能调压。输入电要最高不能超过40V吧。输出电流不超过1A。输入12V的话,输出最高就是10V左右。由于它内部还是线性稳压,因此功耗比较大。当输入输入电压差比较大且输出电流也比较大时,注意317的功耗不要过大。一般加散热片后功耗也不超过20W。因此压差大时建议分档调压

    时间:2017-10-25 关键词: 线性稳压 线性稳压电源 5v稳压电源原理

  • 线性稳压电源(LDO)与开关电源的区别

    线性稳压电源(LDO)是通过改变晶体管的导通程度来改变和控制其输出的电压和电流,在线性稳压电源(LDO)中晶体管相当于一个可变电阻,串接在供电回路中。由于可变电阻与负载流过相同的电流,因此要消耗掉大量的能量并导致升温,电压转换效率低。线性稳压电源(LDO)有一个共同的特点就是它的功率器件调整管工作在线性区,靠调整管极间的电压降来稳定输出。由于调整管静态损耗大,需要安装一个很大的散热器给它散热。由于线性电源的变压器工作在工频 (50Hz)上,所以质量较大。 线性稳压电源(LDO)常用于低压场合,像LDO需要满足一定的电压差。输出电压调整率和纹波比较好,效率比较低,需要的外围元器件比较少,成本低。电路比较简单。 线性稳压电源(LDO)优点是稳定性高,纹波小,可靠性高,易做成多路输出连续可调的电源。缺点是体积大、较笨重、效率相对较低。这类稳压电源又有很多种,从输出性质可分为稳压电源、稳流电源和集稳压、稳流于一身的稳压稳流(双稳)电源。从输出值来看可分固定输出电源、波段开关调整式和电位器连续可调式几种。从输出指示上可分指针指示型和数字显示式型等。 开关电源适用于全电压范围,不需要压差,可以采用不同的电路拓扑实现不同的输出要求。调整率和输出纹波不如线性电源,效率高。需要外围元件多,成本高。电路相对复杂。开关型直流稳压电源它的电路型式主要有单端反激式、单端正激式、半桥式、推挽式和全桥式。它和线性稳压电源(LDO)的根本区别在于电路中的变压器不工作在工频而是工作在几十千赫兹到几兆赫兹。功率管不是工作在线性区,而是饱和及截止区,即工作在开关状态;开关型直流稳压电源也因此而得名。 线性稳压电源(LDO)和开关电源最大的区别是线性稳压电源(LDO)中管子(无论是双极型还是MOSFET)工作于线性状态,而开关电源中管子工作于开关状态。线性稳压电源(LDO)和开关电源也因此而得名。

    时间:2017-02-17 关键词: 线性稳压电源

  • DC/DC转换器MC34063的应用

    DC/DC转换器MC34063的应用

    线性稳压电源效率低,所以通常不适合于大电流或输入、输出电压相差大的情况。开关电源的效率相对较高,而且效率不随输入电压的升高而降低,电源通常不需要大散热器,体积较小,因此在很多应用场合成为必然之选。开关电源按转换方式可分为斩波型、变换器型和电荷泵式,按开关方式可分为软开关和硬开关。 斩波型开关电源 斩波型开关电源按其拓扑结构通常可以分为3种:降压型(Buck)、升压型(Boost)、升降压型(Buck-boost)。降压型开关电源电路通常如图1所示。 图1中,T为开关管,L1为储能电感,C1为滤波电容,D1为续流二极管。当开关管导通时,电感被充磁,电感中的电流线性增加,电能转换为磁能存储在电感中。设电感的初始电流为iL0,则流过电感的电流与时间t的关系为: iLt= iL1 (Vi-Vo-Vs)t/L,Vs为T的导通电压。 当T关断时,L1通过D1续流,从而电感的电流线性减小,设电感的初始电流为iL1,则则流过电感的电流与时间t的关系: iLt=iL1-(Vo Vf)t/L,Vf为D1的正向饱和电压。   图1 降压型开关电源基本电路 MC34063的特殊应用 ● 扩展输出电流的应用 DC/DC转换器MC34063开关管允许的峰值电流为1.5A,超过这个值可能会造成MC34063永久损坏。由于通过开关管的电流为梯形波,所以输出的平均电流和峰值电流间存在一个差值。如果使用较大的电感,这个差值就会比较小,这样输出的平均电流就可以做得比较大。例如,输入电压为9V,输出电压为3.3V,采用220μH的电感,输出平均电流达到900mA,峰值电流为1200mA。 单纯依赖MC34063内部的开关管实现比900mA更高的输出电流不是不可以做到,但可靠性会受影响。要想达到更大的输出电流,必须借助外加开关管。图2和图3是外接开关管降压电路和升压电路。   图2 升压型达林顿及非达林顿接法   图3 降压型达林顿及非达林顿接法 采用非达林顿接法,外接三极管可以达到饱和,当达到深度饱和时,由于基区存储了相当的电荷,所以三极管关断的延时就比较长,这就延长了开关导通时间,影响开关频率。达林顿接法虽然不会饱和,但开关导通时压降较大,所以效率也会降低。可以采用抗饱和驱动技术,图4所示,此驱动电路可以将Q1的Vce保持在 0.7V以上,使其导通在弱饱和状态。   图4 抗饱和驱动电路 利用一片MC34063就可以产生三路电压输出,如图5所示。   图5 输出3路电压的MC34063电路 VO的输出电压峰值可达2倍V_IN,-VO的输出电压可达-V_IN。需要注意的是,3路的峰值电路不能超过1.5A,同时两路附加电源的输出功率和必须小于V_IN•I•(1-D),其中I为主输出的电流,D为占空比。在此两路输出电流不大的情况下,此电路可以很好地降低实现升压和负压电源的成本。 ● 具有关断功能的MC34063电路 MC34063本身不具有关断功能,但可以利用它的过流饱和功能,增加几个器件就可以实现关断功能,同时还可以实现延时启动。 图6是具有关断功能的34063电路,R4取510Ω,R6取3.9kΩ。当控制端加一个高电平,则MC34063的输出就变成0V,同时不影响它的过流保护功能的正常工作。 将此电路稍加改动,就可以得到具有延时启动功能的MC34063电路,如图7所示。 取C11为1μF,R10为510Ω,就可以达到200~500ms的启动延时(延时时间和输入电压有关)。这个电路的缺点就是当峰值电流过流时无法起到保护作用,只能对平均电流过流起保护作用。 ● 恒流恒压充电电路 恒压恒流充电电路如图8所示,可用于给蓄电池进行充电,先以500mA电流恒流充电,充到13.8V后变为恒压充电,充电电流逐渐减小。 MC34063的局限性 由MC34063构成的开关电源虽然价格便宜、应用广泛,但它的局限性也是显而易见的。主要有以下几点:[!--empirenews.page--] 1)效率偏低。对于降压应用,效率一般只有70%左右,输出电压低时效率更低。这就使它不能用在某些对功耗要求严格的场合,比如USB提供电源的应用。 2)占空比范围偏小,约在15%~80%,这就限制了它的动态范围,某些输入电压变化较大的应用场合则不适用。 3)由于采用开环误差放大,所以占空比不能锁定,这给电路参数的选择带来麻烦,电感量和电容量不得不数倍于理论计算值,才能达到预期的效果。虽然34063有许多缺点,但对产品利润空间十分有限的制造商来说,它还是设计开关电源的很好选择。   图6 具有关断功能的MC34063电路   图7 具有延时启动功能的MC34063电路   图8 恒压恒流充电电路 开关电源的频率和ADSL性能 对于ADSL来说,上行信道分布在30~100kHz之间,下行信道分布在100kHz~1.1MHz之间。长线连接速率常常是衡量ADSL性能的一个重要指标,但在线路很长的时候,下行信道中高频信道衰减得很厉害,所以此时下行低频段的信噪比对长线连接速率就起着至关重要的作用。 开关电源的输出含有开关频率基频及其谐波的纹波成分,一般从基波到10次谐波的能量都比较大。如果开关频率为20kHz,它的谐波为40kHz、60kHz、80kHz…。这样,从100~300kHz的下行信道中就会有10个干扰的频率点。而如果开关频率为100kHz,则干扰点就下降为2个,如果开关频率为1MHz,则下行信道就不会受到干扰,这样就能极大提高下行信道的性能。 器件选择要点 1)只如果外接开关管,最好选择开关三极管或功率MOS 管,注意耐压和功耗。 2)如果开关频率很高,电感可选用多线并绕的,以降低趋肤效应的影响。 3)续流二极管一般选恢复时间短、正向导通电压小的肖特基二极管,但要注意耐压。如果输出电压很小(零点几伏),就必须使用MOS管续流。输出滤波电容一般使用高频电容,可减小输出纹波同时降低电容的温升。在取样电路的上臂电阻并一个0.1~1μf电容,可以改善瞬态响应。 PCB布局和布线的要点 开关导通和关断都存在一个电流环路,这两个环路都是高频、大电流的环路,所以在布局和布线时都要将此二环路面积设计得最小。用于反馈的取样电压要从输出电容上引出,并注意芯片或开关管的散热。

    时间:2015-05-15 关键词: 电源技术解析 线性稳压电源 dc转换器 mc34063

  • 开关稳压电源和线性稳压电源

    根据调整管的工作状态,我们常把稳压电源分成两类:线性稳压电源和开关稳压电源。 线性稳压电源,是指调整管工作在线性状态下的稳压电源。而在开关电源中则不一样,开关管(在开关电源中,我们一般把调整管叫做开关管)是工作在开、关两种状态下的:开——电阻很小;关——电阻很大。 开关电源是一种比较新型的电源。它具有效率高,重量轻,可升、降压,输出功率大等优点。但是由于电路工作在开关状态,所以噪声比较大。 通过下图,我们来简单的说说降压型开关电源的工作原理。如图所示,电路由开关K(实际电路中为三极管或者场效应管),续流二极管D,储能电感L,滤波电容C等构成。当开关闭合时,电源通过开关K、电感L给负载供电,并将部分电能储存在电感L以及电容C中。由于电感L的自感,在开关接通后,电流增大得比较缓慢,即输出不能立刻达到电源电压值。一定时间后,开关断开,由于电感L的自感作用(可以比较形象的认为电感中的电流有惯性作用),将保持电路中的电流不变,即从左往右继续流。这电流流过负载,从地线返回,流到续流二极管D的正极,经过二极管D,返回电感L的左端,从而形成了一个回路。通过控制开关闭合跟断开的时间(即PWM——脉冲宽度调制),就可以控制输出电压。如果通过检测输出电压来控制开、关的时间,以保持输出电压不变,这就实现了稳压的目的。     在开关闭合期间,电感存储能量;在开关断开期间,电感释放能量,所以电感L叫做储能电感。二极管D在开关断开期间,负责给电感L提供电流通路,所以二极管D叫做续流二极管。 在实际的开关电源中,开关K由三极管或场效应管代替。当开关断开时,电流很小;当开关闭合时,电压很小,所以发热功率U×I就会很小。这就是开关电源效率高的原因。 看过完两个关于电源的FAQ后,大家可能对电源的效率计算还不了解。在后面的FAQ中,我们将专门给大家介绍。 常见的用于开关电源的芯片有:TL494,LM2575,LM2673,34063,51414等等。 根据调整管的工作状态,我们常把稳压电源分成两类:线性稳压电源和开关稳压电源。此外,还有一种使用稳压管的小电源。 这里说的线性稳压电源,是指调整管工作在线性状态下的直流稳压电源。调整管工作在线性状态下,可这么来理解:RW(见下面的分析)是连续可变的,亦即是线性的。而在开关电源中则不一样,开关管(在开关电源中,我们一般把调整管叫做开关管)是工作在开、关两种状态下的:开——电阻很小;关——电阻很大。工作在开关状态下的管子显然不是线性状态。 线性稳压电源是比较早使用的一类直流稳压电源。线性稳压直流电源的特点是:输出电压比输入电压低;反应速度快,输出纹波较小;工作产生的噪声低;效率较低(现在经常看的LDO就是为了解决效率问题而出现的);发热量大(尤其是大功率电源),间接地给系统增加热噪声。 工作原理:我们先用下图来说明线性稳压电源调节电压的原理。如下图所示,可变电阻RW跟负载电阻RL组成一个分压电路,输出电压为: Uo=Ui×RL/(RW+RL),因此通过调节RW的大小,即可改变输出电压的大小。请注意,在这个式子里,如果我们只看可调电阻RW的值变化,Uo的输出并不是线性的,但如果把RW和RL一起看,则是线性的。还要注意,我们这个图并没有将RW的引出端画成连到左边,而画在右边。虽然这从公式上看并没有什么区别,但画在右边,却正好反映了“采样”和“反馈”的概念----实际中的电源,绝大部分都是工作在采样和反馈的模式下的,使用前馈方法很少,或就是用了,也只是辅助方法而已。 让我们继续:如果我们用一个三极管或者场效应管,来代替图中的可变阻器,并通过检测输出电压的大小,来控制这个“变阻器”阻值的大小,使输出电压保持恒定,这样我们就实现了稳压的目的。这个三极管或者场效应管是用来调整电压输出大小的,所以叫做调整管。 像图1所示的那样,由于调整管串联在电源跟负载之间,所以叫做串联型稳压电源。相应的,还有并联型稳压电源,就是将调整管跟负载并联来调节输出电压,典型的基准稳压器TL431就是一种并联型稳压器。所谓并联的意思,就是象图2中的稳压管那样,通过分流来保证衰减放大管射极电压的“稳定”,也许这个图并不能让你一下子看出它是“并联”的,但细心一看,确实如此。不过,大家在此还要注意一下:此处的稳压管,是利用它的非线性区工作的,因此,如果认为它是一个电源,它也是一个非线性电源。为了便于大家理解,回头我们找一个理适合的图来看,直到可以简明地看懂为止。 由于调整管相当于一个电阻,电流流过电阻时会发热,所以工作在线性状态下的调整管,一般会产生大量的热,导致效率不高。这是线性稳压电源的一个最主要的一个缺点。想要更详细的了解线性稳压电源,请参看模拟电子线路教科书。这里我们主要是帮助大家理清这些概念以及它们之间的关系。     图1 一般来说,线性稳压电源由调整管、参考电压、取样电路、误差放大电路等几个基本部分组成。另外还可能包括一些例如保护电路,启动电路等部分。下图是一个比较简单的线性稳压电源原理图(示意图,省略了滤波电容等元件),取样电阻通过取样输出电压,并与参考电压比较,比较结果由误差放大电路放大后,控制调整管的导通程度,使输出电压保持稳定。     图2 常用的线性串联型稳压电源芯片有:78XX系列(正电压型),79XX系列(负电压型)(实际产品中,XX用数字表示,XX是多少,输出电压就是多少。例如7805,输出电压为5V);LM317(可调正电压型),LM337(可调负电压型);1117(低压差型,有多种型号,用尾数表示电压值。如1117-3.3为3.3V,1117-ADJ为可调型)。 1.DC to DC包括boost(升压)、buck(降压)、 Boost/buck(升/降压)和反相结构,具有高效率、高输出电流、低静态电流等特点,随着集成度的提高,许多新型DC-DC 转换器的外围电路仅需电感和滤波电容;但该类电源控制器的输出纹波和开关噪声较大、成本相对较高。 2.LDO:低压差线性稳压器的突出优点是具有最低的成本,最低的噪声和最低的静态电流。它的外围器件也很少,通常只有一两个旁路电容。新型LDO可达到 以下指标:30μV 输出噪声、60dB PSRR、6μA 静态电流及100mV 的压差。LDO 线性稳压器能够实现这些特性的主要原因在于内部调整管采用了P 沟道场效应管,而不是通常线性稳压器中的PNP 晶体管。P 沟道的场效应管不需要基极电流驱动,所以大大降低了器件本身的电源电流;另一方面,在采用PNP 管的结构中,为了防止PNP 晶体管进入饱和状态降低输出能力,必须保证较大的输入输出压差;而P 沟道场效应管的压差大致等于输出电流与其导通电阻的乘积,极小的导通电阻使其压差非常低。当系统中输入电压和输出电压接近时, LDO 是最好的选择,可达到很高的效率。所以在将锂离子电池电压转换为3V 电压的应用中大多选用LDO,尽管电池最后放电能量的百分之十没有使用,但是LDO 仍然能够在低噪声结构中提供较长的电池寿命。 什么是开关稳压器? 开关稳压器使用输出级,重复切换“开”和“关”状态,与能量存贮部件(电容器和感应器)一起产 生输出电压。它的调整是通过根据输出电压的反馈样本来调整切换定时来实现的。在固定频率的稳压器中,通过调节开关电压的脉冲宽度来调节切换定时 ? 这就是所谓的 PWM 控制。在门控振荡器或脉冲模式稳压器中,开关脉冲的宽度和频率保持恒定,但是,输出开关的“开”或“关”由反馈控制。 根据开关和能量存贮部件的排列,产生的输出电压可以大于或小于输入电压,并且可以用一个稳压器产生多个输出电压。在大多数情况下,在同样的输入电压和输出电压要求下,脉冲(降压)开关稳压器比线性稳压器转换电源的效率更高。 什么是 LDO(低压降)稳压器? LDO 是一种线性稳压器。线性稳压器使用在其线性区域内运行的晶体管或 FET,从应用的输入电压中减去超额的电压,产生经过调节的输出电压。所谓压降电压,是指稳压器将输出电压维持在其额定值上下 100mV 之内所需的输入电压与输出电压差额的最小值。正输出电压的 LDO(低压降)稳压器通常使用功率晶体管(也称为传递设备)作为 PNP。这种晶体管允许饱和,所以稳压器可以有一个非常低的压降电压,通常为 200mV 左右;与之相比,使用 NPN 复合电源晶体管的传统线性稳压器的压降为 2V 左右。负输出 LDO 使用 NPN 作为它的传递设备,其运行模式与正输出 LDO 的 PNP设备类似。 更新的发展使用 CMOS 功率晶体管,它能够提供最低的压降电压。使用 CMOS,通过稳压器的唯一电压压降是电源设备负载电流的 ON 电阻造成的。如果负载较小,这种方式产生的压降只有几十毫伏。 线性稳压器与开关稳压器的比较如何? 线性电压稳压器开关电压稳压器 优点: 简单 输出纹波电压低 出色的 line 和负载稳压 对负载和 line 的变化响应迅速 电磁干扰 (EMI) 低 效率高(降低了冷却所需的源电源需求) 能够处理较高的电源密度 拓扑学结果可用于传递单个或多个输出电压,大于或小于生成的输出电压 缺点: 效率低 如果需要冷却设备,则要求较大的空间 输出纹波电压高 瞬时恢复时间较慢 产生电磁干扰(EMI) LDO是低压差的器件,因此,输出多为固定电压,否则失去了低压差的意义,尽管输入电压可以在一定的范围。 DCtoDC是电压转换,有升压、降压等,一般升压电路的输出电流不可能做大,而降压的电流可以做得较大。 TI公司有各种上述电路,可以到TI公司的网站查,数据多数是英文的。其他公司的用得不多,不好说。 DC-DC,其实内部是先把DC直流电源转变为交流电电源AC。通常是一种自激震荡电路,所以外面需要电感等分立元件。 然后在输出端再通过积分滤波,又回到DC电源。由于产生AC电源,所以可以很轻松的进行升压跟降压。两次转换,必然会产生损耗,这就是大家都在努力研究的如何提高DC-DC效率的问题。 LDO是low dropout regulator,意为低压差线性稳压器,是相对于传统的线性稳压器来说的。传统的线性稳压器,如78xx系列的芯片都要求输入电压要比输出电压高出 2v~3V以上,否则就不能正常工作。但是在一些情况下,这样的条件显然是太苛刻了,如5v转3.3v,输入与输出的压差只有1.7v,显然是不满足条件 的。针对这种情况,才有了LDO类的电源转换芯片。生产LDO芯片的公司很多,常见的有ALPHA, Linear(LT), Micrel, National semiconductor,TI等。 扩展阅读:什么是稳压电源及其性能与功能介绍

    时间:2013-05-02 关键词: 开关稳压电源 线性稳压电源

  • 高稳定度低纹波的线性稳压电源设计

    高稳定度低纹波的线性稳压电源设计

    本文设计制作了一款基于LT1083/LT1033 系列大功率低压差三端稳压芯片的高稳定度低纹波直流电源,介绍了降压、整流滤波、线性稳压、LC 低通滤波等主要构成模块。测试结果表明,本电源具有输出电压稳定度高、输出电流大、低纹波、低功耗等特点。 线性稳压电源被广泛应用于科研、电力电子、电镀、广播电视发射、通信等领域, 是大专高等院校、实验室等进行电子电路研究不可或缺的仪器设备。但是传统线性稳压电源存在变压器转换效率低、稳压芯片压差大、滤波电路不够完善等缺点, 时常出现输出纹波大、效率低、发热量大、间接地给系统增加热噪声等问题。在历年的电子设计竞赛中, 作品在比赛场地测试正常, 但在指定测试场地测评时, 电路突然烧毁或者性能指标达不到原先水平的现象时有发生, 一个重要的原因就是测评场地提供的稳压电源电压波动大、供电电流不稳定、正负电压不匹配。因此, 高稳定性、低纹波的稳压电源是科研创新和电子设计竞赛不可或缺的保障。 1 系统总体方案设计 本设计由降压模块、整流滤波模块、线性稳压模块和低通滤波模块组成, 如图1 所示。变压器将220 V/50 Hz 交流电分别降压到±16 V、±6 V、+6 V, 通过整流桥堆整流以及大容量电容滤波后, 进入正( 负) 线性稳压模块, 再经过低通滤波模块滤除直流以外的干扰信号, 分别输出±15 V、±5 V、+5 V 的稳定电压。     图1 系统结构框图 2 主要功能模块分析 2.1 整流滤波模块 整流滤波电路主要由整流桥堆和大容量滤波电容组成, 如图2 所示。整流桥堆具有体积小巧、输出电流大、安装方便等优势, 并能代替由4 只二极管组成的传统桥式整流电路。滤波电路采用大容量电解电容滤波,增加了输出电压的稳定性。根据式(1) 可求出所需滤波电容容量。     当输出电压为5 V、电流为2 A 时,R=U/I=2.5 Ω, 此时,C= kT/2R =20 000 μF,其中,k=5 .电容耐压Umax≥√2Ui≈24.038 V.其中,Ui=17 V, 因此Umax取值为25 V.在电解电容C6 两端并联一个0.01 μF 的瓷片电容C10 可以有效抑制高频干扰。     图2 桥式整流滤波电路 2.2 线性稳压模块 LT1083/LT1033 系列正负可调稳压器的效率大大高于现有器件,可以提供7.5 A、5 A 和3 A 输出电流,并能在低至1 V 的压差条件下运行,压降在最大电流条件下保证在1.5 V 以内。负载电流减小时允许压差同时减小,可在多种电流水平条件下通过片内修整电路,提供所保证的最小压差,并能够使输出电压准确度调节至1%.其电压调整率为0.015%,负载调整率为0.01%,对电流限值也进行了修整,最大限度地减小了过载条件下稳压器和电源电路上承受的应力,具有热功耗限制保护[10].LT1083/LT1033 系列器件的引脚与老式三端稳压器兼容,与大多数稳压器设计中的10 μF 输出电容器以及PNP 稳压器多达10%的输出电流作为静态电流消耗不同,LT1083/LT1033 系列的静态电流流入负载, 大大降低了电源功耗。此芯片电压调整率小、负载调整率小的特点能够保证输出电压稳定度高。正负线性稳压模块电路如图3 所示,其中R1=R3,R2=R4.电路中的电阻参数可根据输出可调电压公式确定:     其中,Uref=1.25 V,IADJ=50 μA,R1=200 Ω。     图3 正负线性稳压模块电路 2.3 低通滤波模块 低通滤波电路采用LC 滤波电路, 滤波电容为4 700 μF电解电容和0.01 μF 瓷片电容, 能有效减少直流的纹波和高频干扰, 两个33 μH/3A 功率电感并联可以隔离交流并提高输出电流。截止频率:     其中,L=33 μH,C=4 700 μF, 图4 为低通滤波器电路图。     图4 LC 滤波电路 3 电源性能测试 测试仪器采用固纬4 位半数字万用表(GDM-8245) 、上海爱仪交流毫伏表(AS2294D) 和调压变压器(TDGC -0.5/0.5) .负载电阻采用水泥电阻(2.5Ω/20 W、5Ω/20 W、15Ω/20 W) .电源性能参数如表1 所示。可以看出, 负载调整率和电压调整率反映出了电源较高的稳定度, 纹波系数指标反映出低纹波特性。     表1 电源性能参数表 4 总结 传统稳压电源因其电压波动大、效率低、体积庞大等缺点影响了电子产品的各项性能指标。本文设计制作的电源不仅具有高稳定性、低纹波的优点, 而且输出电压可调、电压波动小、带负载能力强、体积小巧。由于本文所设计的电源具有非常小的电压调整率, 一旦设置好电压, 即使电网波动, 电源也能保证输出电压与设置电压相同, 为微弱信号和高频信号的处理提供有力的保障, 不仅能有效地避免在电子竞赛测评时由于更换电源而导致的作品性能指标下降甚至烧毁的事件发生, 而且对于电子线路的各项研究有十分重要的意义。

    时间:2013-04-01 关键词: 电源技术解析 线性稳压电源

  • 什么是线性稳压电源?有什么特点?

    根据调整管的工作状态,我们常把稳压电源分成两类:线性稳压电源和开关稳压电源。此外,还有一种使用稳压管的小电源。 这里说的线性稳压电源,是指调整管工作在线性状态下的直流稳压电源。调整管工作在线性状态下,可这么来理解:RW(见下面的分析)是连续可变的,亦即是线性的。而在开关电源中则不一样,开关管(在开关电源中,我们一般把调整管叫做开关管)是工作在开、关两种状态下的:开——电阻很小;关——电阻很大。工作在开关状态下的管子显然不是线性状态。 扩展阅读:稳压电源与ups电源哪个好? 线性稳压电源是比较早使用的一类直流稳压电源。线性稳压直流电源的特点是:输出电压比输入电压低;反应速度快,输出纹波较小;工作产生的噪声低;效率较低(现在经常看的LDO就是为了解决效率问题而出现的);发热量大(尤其是大功率电源),间接地给系统增加热噪声。 工作原理:我们先用下图来说明线性稳压电源调节电压的原理。如下图所示,可变电阻RW跟负载电阻RL组成一个分压电路,输出电压为: Uo=Ui×RL/(RW+RL),因此通过调节RW的大小,即可改变输出电压的大小。请注意,在这个式子里,如果我们只看可调电阻RW的值变化,Uo的输出并不是线性的,但如果把RW和RL一起看,则是线性的。还要注意,我们这个图并没有将RW的引出端画成连到左边,而画在右边。虽然这从公式上看并没有什么区别,但画在右边,却正好反映了“采样”和“反馈”的概念----实际中的电源,绝大部分都是工作在采样和反馈的模式下的,使用前馈方法很少,或就是用了,也只是辅助方法而已。 让我们继续:如果我们用一个三极管或者场效应管,来代替图中的可变阻器,并通过检测输出电压的大小,来控制这个“变阻器”阻值的大小,使输出电压保持恒定,这样我们就实现了稳压的目的。这个三极管或者场效应管是用来调整电压输出大小的,所以叫做调整管。 像图1所示的那样,由于调整管串联在电源跟负载之间,所以叫做串联型稳压电源。相应的,还有并联型稳压电源,就是将调整管跟负载并联来调节输出电压,典型的基准稳压器TL431就是一种并联型稳压器。所谓并联的意思,就是象图2中的稳压管那样,通过分流来保证衰减放大管射极电压的“稳定”,也许这个图并不能让你一下子看出它是“并联”的,但细心一看,确实如此。不过,大家在此还要注意一下:此处的稳压管,是利用它的非线性区工作的,因此,如果认为它是一个电源,它也是一个非线性电源。为了便于大家理解,回头我们找一个理适合的图来看,直到可以简明地看懂为止。 由于调整管相当于一个电阻,电流流过电阻时会发热,所以工作在线性状态下的调整管,一般会产生大量的热,导致效率不高。这是线性稳压电源的一个最主要的一个缺点。想要更详细的了解线性稳压电源,请参看模拟电子线路教科书。这里我们主要是帮助大家理清这些概念以及它们之间的关系。 图1 一般来说,线性稳压电源由调整管、参考电压、取样电路、误差放大电路等几个基本部分组成。另外还可能包括一些例如保护电路,启动电路等部分。下图是一个比较简单的线性稳压电源原理图(示意图,省略了滤波电容等元件),取样电阻通过取样输出电压,并与参考电压比较,比较结果由误差放大电路放大后,控制调整管的导通程度,使输出电压保持稳定。 图2 常用的线性串联型稳压电源芯片有:78XX系列(正电压型),79XX系列(负电压型)(实际产品中,XX用数字表示,XX是多少,输出电压就是多少。例如7805,输出电压为5V);LM317(可调正电压型),LM337(可调负电压型);1117(低压差型,有多种型号,用尾数表示电压值。如1117-3.3为3.3V,1117-ADJ为可调型)。 【更多资源】

    时间:2013-01-30 关键词: 线性稳压电源

  • 线性稳压电源系列电路

    线性稳压电源系列电路

    图(a)电路输出电压由电位器Rp调节,并且具有线性调节特性。图(b)示出输出电压偏差Ua同负载电流Ia(0-70mA)的关系曲线,图(c)为同输入电压Ue的关系曲线。 主要的技术数据: 输入电压:Ue=11~20V 输出电压:Ua=8~18V 最大输出电流:Ia=70mA 电压调整率(Ue=1V,Ue=15V,Ua=10V,Ia=40mA); 负载调整率(Ia=0~60mA,Ue=15V,Ua=10V); 动态内阻:R1=60m欧 输出电压的温度系数:3~5X10-5 V/K

    时间:2012-08-02 关键词: 电路 线性稳压 线性稳压电源

  • VMOS管线性稳压电源

    VMOS管线性稳压电源

    时间:2011-02-13 关键词: 线性稳压电源 vmos 综合电源

  • MAX8863低噪声超小型3V线性稳压电源

    MAX8863低噪声超小型3V线性稳压电源

    时间:2011-02-13 关键词: Max 低噪声 线性稳压电源 综合电源 8863

  • 用MAX8860构成的低压差线性稳压电源

    用MAX8860构成的低压差线性稳压电源

    MAX8860是一种低压差、低噪声线性稳压器集成电路,主要特点有;输入电压范围2.5~6.5V;电压输出采用两种模式(DUAL MODETM),即固定电压输出和设定电压输出;无论是那种模式,其输出电流均可达200mA压差低,在输出200mA电流时,压差典型值为105mV;输出噪声电压低,其典型值为60mYrms;静态电流小,其典型值为120μA;输出电容仅需2.2μF,可减小印制板尺寸及降低成本;有关闭电源控制。在关闭电源状态时耗电甚微,其典型值为10nA;有电源失效信号输出;有完善的保护措施,即过热保护,短路保护及电池反装保护。此稳压器特别适用于移动通信装置,数字信号处理器(DSP)核心部分电源。PCMCIA卡,便携式电子仪器仪表等。 MAX8860的内部结构、管脚排列如图(a)所示。它由1.25V基准电压源,误差放大器,MOSFET驱动器、P沟道MOSFET调整管、双模式电压比较器、电源失效检测器及内部反馈的电压分压器组成。 图(b)、(c)是MAX8860的两种输出模式的应用电路,前者为固定输出模式,后者为设定电压输出模式。  

    时间:2008-05-29 关键词: Max 线性稳压 低压差 8860 线性稳压电源

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