河北科技大学信息科学与工程学院

1. 数字化测量技术 河北科技大学信息科学与工程学院 2009.4

2. 第六章 通用集成稳压电源 稳压电源是各种电子设备的动力之源。 稳压器是稳压电源的核心部分，它属于非隔离式DC/DC变换器，利用稳压器可将一种直流电压转换成另一种或几种直流电压。若给稳压器配上变压器、整流滤波器等电路，即可构成与电网隔离的稳压电源。

3. 第六章 通用集成稳压电源 第一节 集成稳压电源的分类第二节 三端固定式线性稳压器的原理与应用 第三节 三端可调式线性稳压器的原理与应用 第四节 低压差线性稳压器的基本原理 第五节 低压差线性稳压器的应用技巧及设计要点 第六节 由脉宽调制器构成的开关电源 第七节 单片开关式稳压器的原理与应用 第八节 散热器的设计 第九节 稳压电源测量技术

4. 三端固定式 固定式 多端固定式 标准线性稳压器 效率为45%左右 三端可调式 线 性 电 源 可调式 多端可调式 PNP型低压差线性稳压器 集 成 稳 压 器 效率80%～95% 低压差线性稳压器 准低压差线性稳压器 超低压差线性稳压器 开 关 电 源 脉宽调制器 脉频调制器 效率70%～90% 开关稳压器 单片开关电源 第一节 集成稳压电源的分类

5. 三端固定式 固定式 多端固定式 标准线性稳压器 效率为45%左右 三端可调式 线 性 电 源 可调式 多端可调式 PNP型低压差线性稳压器 集 成 稳 压 器 效率80%～95% 低压差线性稳压器 准低压差线性稳压器 超低压差线性稳压器 开 关 电 源 脉宽调制器 脉频调制器 效率70%～90% 开关稳压器 单片开关电源 第一节 集成稳压电源的分类 美国仙童公司（现更名为飞兆公司）于20世纪70年代初首先推出μA7800系列和μA7900系列三端固定式集成稳压器。它能以最简方式（类似于三极管）接入电路，并具有较完善的过电流、过电压、过热保护功能。目前，7800系列和7900系列已成为世界通用系列，是用途最广、销量最大的集成稳压器。其优点是使用方便，不需作任何调整，外围电路简单，工作安全可靠，适合制作通用型、标称输出的稳压电源。其缺点是输出电压不能调整，不能直接输出非标称值电压，电压稳定度还不够高。

6. 三端固定式 固定式 多端固定式 标准线性稳压器 效率为45%左右 三端可调式 线 性 电 源 可调式 多端可调式 PNP型低压差线性稳压器 集 成 稳 压 器 效率80%～95% 低压差线性稳压器 准低压差线性稳压器 超低压差线性稳压器 开 关 电 源 脉宽调制器 脉频调制器 效率70%～90% 开关稳压器 单片开关电源 第一节 集成稳压电源的分类 可调式是20世纪70年代末至80年代初发展起来的、由美国国家半导体公司（NSC）首创的第二代三端集成稳压器。它既保留了三端固定式稳压器结构简单之优点，又克服了电压不可调整的缺点，并且在电压稳定度上比前者提高了一个数量级。适合制作实验室电源及多种供电方式的直流稳压电源。它也可以设计成固定式来代替三端固定式稳压器，进一步改善稳压性能。

7. 三端固定式 固定式 多端固定式 标准线性稳压器 效率为45%左右 三端可调式 线 性 电 源 可调式 多端可调式 PNP型低压差线性稳压器 集 成 稳 压 器 效率80%～95% 低压差线性稳压器 准低压差线性稳压器 超低压差线性稳压器 开 关 电 源 脉宽调制器 脉频调制器 效率70%～90% 开关稳压器 单片开关电源 第一节 集成稳压电源的分类 低压差集成稳压器（LDO）属于高效率线性集成稳压器，其输入-输出压差约为500mV，电源效率明显高于NPN型线性稳压器。超低压差线性稳压器（VLDO）是21世纪初在LDO的基础上发展起来的新型线性集成稳压器。它采用通态电阻非常低的场效应管来代替PNP型功率管作为调整管，其输入-输出压差可低至45～150mV。

8. 三端固定式 固定式 多端固定式 标准线性稳压器 效率为45%左右 三端可调式 线 性 电 源 可调式 多端可调式 PNP型低压差线性稳压器 集 成 稳 压 器 效率80%～95% 低压差线性稳压器 准低压差线性稳压器 超低压差线性稳压器 开 关 电 源 脉宽调制器 脉频调制器 效率70%～90% 开关稳压器 单片开关电源 第一节 集成稳压电源的分类 开关电源亦称低损耗电源，由于内部器件工作在高频开关状态，所以本身消耗的能量很低。单片开关电源属于AC/DC电源变换器。单片开关电源集成电路自20世纪90年代中期问世以来便显示出强大的生命力。单片开关电源具有高集成度、高性价比、最简外围电路、最佳性能指标等优点，现已成为开发中、小功率开关电源、精密开关电源及开关电源模块的优选集成电路。

9. 三端固定式 固定式 多端固定式 标准线性稳压器 效率为45%左右 三端可调式 线 性 电 源 可调式 多端可调式 PNP型低压差线性稳压器 集 成 稳 压 器 效率80%～95% 低压差线性稳压器 准低压差线性稳压器 超低压差线性稳压器 开 关 电 源 脉宽调制器 脉频调制器 效率70%～90% 开关稳压器 单片开关电源 第一节 集成稳压电源的分类

10. 第二节 三端固定式线性稳压器的原理与应用 一、三端固定式线性稳压器的产品分类 三端固定式线性稳压器分为78和79两个系列，其中78系列输出电压为正极性，79系列输出电压为负极性。一般有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等七个电压档次。输出电流分为1.5A，L：0.1A，M：0.5A三个档次。 LM78L05：输出电压+5V，最大输出电流0.1A； CW7915：输出电压-15V，最大输出电流1.5A。

11. 二、标准线性稳压器的基本原理 UI（RL）↑→UO↑→UQ↑→Ur↓→UB↓→UO↓

12. 二、标准线性稳压器的基本原理

13. 二、标准线性稳压器的基本原理 最小压差ΔU＝UI－UO＝2UBE＋UCES

14. 三、三端固定式线性稳压器的工作原理 a）TO-220封装 b）TO-3封装

15. CW7800电路原理图

16. CW7800的原理框图

18. 电压调整率：给稳压电源接上额定负载，首先测出在标称输入电压时的输出电压值UO，然后连续调节输入电压，使之从规定的最小值一直变化到最大值，记下输出电压与标称值的最大偏差△UO，则电压调整率为电压调整率：给稳压电源接上额定负载，首先测出在标称输入电压时的输出电压值UO，然后连续调节输入电压，使之从规定的最小值一直变化到最大值，记下输出电压与标称值的最大偏差△UO，则电压调整率为

19. 负载调整率：若将输入电压固定在标称值上，分别测量稳压电源在满载与空载下的输出电压值U1、U2，则负载调整率为负载调整率：若将输入电压固定在标称值上，分别测量稳压电源在满载与空载下的输出电压值U1、U2，则负载调整率为

20. 三、三端固定式线性稳压器的应用技巧 ———————典型应用 电容CI用来滤除高频纹波，防止电路产生自激振荡；CO为输出电容，利用其两端压降不能突变的特性可改善负载的瞬态响应。

21. 线性稳压电源的组成 电源变压器：把高压或220V电网电压降至所需电压。

22. 线性稳压电源的组成 整流电路：利用二极管的单向导电性，把交流电压 转换成脉动的直流电压。

23. 线性稳压电源的组成 滤波电路：利用电容上的电压或者电感上的电流不 能突变的特性构成，以减小脉动使输出 电压平滑。

24. 线性稳压电源的组成 稳压电路：在电网电压波动或负载电流变化时保持 输出电压基本不变。

25. 整流电路 正半周时，D1、D3导通， D２、D４截止。 负半周时，D2、D４导通， D1、D3截止。

26. 滤波电路 整流电路的输出信号虽为单一方向的直流信号，但脉动较大。为了进一步平滑输出信号，利用滤波电路，消除输出信号的交流成分。

27. 电容滤波电路 当RLC=(3~5)T/2时: 当负载开路时：

28. 三、三端固定式线形稳压器的应用技巧 —————正、负压固定输出 许多电子仪器设备、运算放大器需要正、负对称的双电源供电。将7800与7900搭配使用，即可构成同时输出正压和负压的稳压电源。

29. 三、三端固定式线形稳压器的应用技巧 —————正、负压可调输出 电路实质上是通过改变公共端的电位，来控制稳压器输出电位的高低。需要注意的是，当|±UO|＜2.5V时，稳压器可能无法正常工作，此时输出电压不确定。

30. 三、三端固定式线形稳压器的应用技巧 —————恒流源电路 恒流原理：因为稳压器的输出电压UO稳定不变，所以通过R的电流（亦即通过外部负载RL上的电流）IH也不变。计算IH的公式为 IH＝UO/R

31. 三、三端固定式线形稳压器的应用技巧 —————提高输入电压的方法 偏置电阻R的阻值：

32. 三、三端固定式线形稳压器的应用技巧 —————提高输出电压的方法 如果实际需要的电压高于现有三端稳压器的输出电压，可用升压电路来解决。设稳压值为UZ U'O＝UO＋UZ

33. 三、三端固定式线形稳压器的应用技巧 —————扩展输出电流的方法 外部功率调整管的偏置电阻

35. 第三节 三端可调式线性稳压器的原理与应用 可调式是20世纪70年代末至80年代初发展起来的、由美国国家半导体公司（NSC）首创的第二代三端集成稳压器。它既保留了三端固定式稳压器结构简单之优点，又克服了电压不可调整的缺点，并且在电压稳定度上比前者提高了一个数量级。适合制作实验室电源及多种供电方式的直流稳压电源。它也可以设计成固定式来代替三端固定式稳压器，进一步改善稳压性能。

36. 一、三端可调式线性稳压器的产品分类

37. 二、三端可调式线性稳压器的工作原理 LM317的主要技术指标为UI＝2～40V，UO＝1.25～37V，IOM＝1.5A。其电压调整率SV＝0.02％，负载调整率SI＝0.1％，比7800系列提高近一个数量级。

38. 输出电压的计算公式为 UO＝1.25×（1＋ ） 三、三端可调式线性稳压器的应用技巧 ——————典型应用

39. 三、三端可调式线性稳压器的应用技巧 ——————典型应用 R1的阻值有两种取法： ①取R1＝240Ω，此时IL＝1.25V/240Ω≈5mA，R2选用6.8kΩ可调电阻； ②取R1＝120Ω，IL≈10mA，R2可选3.4kΩ。 调整R2时均可获得1.25～37V的稳压输出。

40. 三、三端可调式线性稳压器的应用技巧 —————软启动线性稳压器 刚通电时由于C2上的压降不能突变，使VT处于导通状态，R2被短路，UO＝1.25V。随着UO经过R1、R3给C2充电，VT的基极电位逐渐升高，使之从导通状态过渡到截止状态，UO也从1.25V逐渐升高到额定值＋15V。UO的上升速率取决于时间常数τ＝（R1＋R3）C2。

41. 三、三端可调式线性稳压器的应用技巧 —————宽范围跟踪式线性稳压器 当－UO变得更负时，会使UB降低，导致UC和UADJ升高，＋UO也随之升高，最终使＋UO＝|－UO|，正、负压输出达到平衡。

43. 第一节 数字仪表的在线测量电路 在线测量技术亦称等电位隔离技术。它能在不破坏电路完整性的前提下，准确测量电子设备印制线路中的电流、电阻、晶体管等参数。近年来在线测量技术正在逐步推广应用，它不仅简便易行，而且能够测量印制板上的电流分布情况，还能对单元电路及元器件进行故障诊断。因此，在线测量技术具有很高的实用价值，也为设计、检修仪器仪表或家用电器提供了新的测试手段。

44. 一、在线测量直流电流 1.测量原理 采用四线制以减小接触电阻，并且利用两组双探针和运算放大器一起对电路进行隔离，被测在线电流经过I/U转换后，由毫安表直接测出电流值。

45. 一、在线测量直流电流 UO＝－KUI＝－KIxR0＝I1RI I1＝－ ＝－ I1＝IX 1.测量原理

46. 一、在线测量直流电流 1.测量原理 局部短路测量法：用I1去抵消R0上的电流Ix，使R0上的压降为零，a、b两点呈等电位。因R0很小，故不会影响Ix。

47. 一、在线测量直流电流 2. 在线电流测量仪的电路设计 UO＝UI

48. 二、在线测量电阻 1.测量原理 在线测量电阻Rx的基本原理是，无论电路多么复杂，总可以把与Rx相并联的元件等效为两只互相串联的电阻R1和R2，由此构成三角形电阻网络。只要使R1（或R2）两端呈等电位，此时UR1＝０，则R1相当于开路，R2变成运放的负载电阻，R1和R2就不起分流作用，这样即可直接测量Rx的阻值。E为测试电压，IS为测试电流。

49. 二、在线测量电阻 IS＝Ix＋I1＋IIB IS＝Ix IS＝E/R0 1.测量原理

50. 二、在线测量电阻 2. 4量程在线电阻测量仪 在线测量电阻的误差是由运放的输入偏流IIB和R1上的电流I1所引起的。I1的形成是由于Ucd≠0，Ucd与运放失调电压UI0和开环电压增益AVD有关。因此所用运放的UI0要尽量低，而AVD要足够大。