線性穩(wěn)壓電源工作原理

我們先用下圖來說明線性穩(wěn)壓電源調(diào)節(jié)電壓的原理。如圖所示，可變電阻RW跟負載電阻RL組成一個分壓電路，輸出電壓為：

Uo="Ui"×RL/(RW RL)，因此通過調(diào)節(jié)RW的大小，即可改變輸出電壓的大小。請注意，在這個式子里，如果我們只看可調(diào)電阻RW的值變化，Uo的輸出并不是線性的，但如果把RW和RL一起看，則是線性的。還要注意，我們這個圖并沒有將RW的引出端畫成連到左邊，而畫在右邊。雖然這從公式上看并沒有什么區(qū)別，但畫在右邊，卻正好反映了“采樣”和“反饋”的概念----實際中的電源，絕大部分都是工作在采樣和反饋的模式下的，使用前饋方法很少，或就是用了，也只是輔助方法而已。

讓我們繼續(xù)：如果我們用一個三極管或者場效應(yīng)管，來代替圖中的可變阻器，并通過檢測輸出電壓的大小，來控制這個“變阻器”阻值的大小，使輸出電壓保持恒定，這樣我們就實現(xiàn)了穩(wěn)壓的目的。這個三極管或者場效應(yīng)管是用來調(diào)整電壓輸出大小的，所以叫做調(diào)整管。

像圖1所示的那樣，由于調(diào)整管串聯(lián)在電源跟負載之間，所以叫做串聯(lián)型穩(wěn)壓電源。相應(yīng)的，還有并聯(lián)型穩(wěn)壓電源，就是將調(diào)整管跟負載并聯(lián)來調(diào)節(jié)輸出電壓，典型的基準穩(wěn)壓器TL431就是一種并聯(lián)型穩(wěn)壓器。所謂并聯(lián)的意思，就是象圖2中的穩(wěn)壓管那樣，通過分流來保證衰減放大管射極電壓的“穩(wěn)定”，也許這個圖并不能讓你一下子看出它是“并聯(lián)”的，但細心一看，確實如此。不過，大家在此還要注意一下：此處的穩(wěn)壓管，是利用它的非線性區(qū)工作的，因此，如果認為它是一個電源，它也是一個非線性電源。為了便于大家理解，回頭我們找一個理適合的圖來看，直到可以簡明地看懂為止。

由于調(diào)整管相當于一個電阻，電流流過電阻時會發(fā)熱，所以工作在線性狀態(tài)下的調(diào)整管，一般會產(chǎn)生大量的熱，導(dǎo)致效率不高。這是線性穩(wěn)壓電源的一個最主要的一個缺點。想要更詳細的了解線性穩(wěn)壓電源，請參看模擬電子線路教科書。這里我們主要是幫助大家理清這些概念以及它們之間的關(guān)系。

一般來說，線性穩(wěn)壓電源由調(diào)整管、參考電壓、取樣電路、誤差放大電路等幾個基本部分組成。另外還可能包括一些例如保護電路，啟動電路等部分。下圖是一個比較簡單的線性穩(wěn)壓電源原理圖（示意圖，省略了濾波電容等元件），取樣電阻通過取樣輸出電壓，并與參考電壓比較，比較結(jié)果由誤差放大電路放大后，控制調(diào)整管的導(dǎo)通程度，使輸出電壓保持穩(wěn)定。

線性穩(wěn)壓直流電源的特點是：輸出電壓比輸入電壓低；反應(yīng)速度快，輸出紋波較小；工作產(chǎn)生的噪聲低；效率較低(現(xiàn)在經(jīng)?？吹腖DO就是為了解決效率問題而出現(xiàn)的)；發(fā)熱量大（尤其是大功率電源），間接地給系統(tǒng)增加熱噪聲。

根據(jù)調(diào)整管的工作狀態(tài)，我們常把穩(wěn)壓電源分成兩類：線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)穩(wěn)壓電源。此外，還有一種使用穩(wěn)壓管的小電源。 這里說的線性穩(wěn)壓電源，是指調(diào)整管工作在線性狀態(tài)下的直流穩(wěn)壓電源。調(diào)整管工作在線性狀態(tài)下，可這么來理解：RW（見下面的分析）是連續(xù)可變的，亦即是線性的。而在開關(guān)電源中則不一樣，開關(guān)管（在開關(guān)電源中，我們一般把調(diào)整管叫做開關(guān)管）是工作在開、關(guān)兩種狀態(tài)下的：開——電阻很??；關(guān)——電阻很大。工作在開關(guān)狀態(tài)下的管子顯然不是線性狀態(tài)。線性穩(wěn)壓電源是比較早使用的一類直流穩(wěn)壓電源。

常用的線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源芯片有：78XX系列（正電壓型），79XX系列（負電壓型）（實際產(chǎn)品中，XX用數(shù)字表示，XX是多少，輸出電壓就是多少。例如7805，輸出電壓為5V）；LM317（可調(diào)正電壓型），LM337（可調(diào)負電壓型）；1117（低壓差型，有多種型號，用尾數(shù)表示電壓值。如1117-3.3為3.3V，1117-ADJ為可調(diào)型）。

WYJ系列智能型直流穩(wěn)壓電源采用微電腦控制技術(shù)及完善的保護電路和專用的高性能基準穩(wěn)壓源元件，因而使該系列穩(wěn)壓電源具有了穩(wěn)壓精度高，紋波干擾小，穩(wěn)定可靠，使用方便，輸出電壓可在規(guī)定的范圍內(nèi)任意設(shè)定等特點。

項目1 線性穩(wěn)壓電源設(shè)計制作 （1）

1.1 認識直流穩(wěn)壓電源 （2）

1.1.1 直流穩(wěn)壓電源分類 （2）

1.1.2 線性穩(wěn)壓電源的結(jié)構(gòu) （2）

1.1.3 電源變壓器分類與特性參數(shù) （3）

1.1.4 整流電路工作原理與主要參數(shù) （4）

1.1.5 濾波電路工作原理與主要參數(shù) （8）

1.2 穩(wěn)壓電路工作原理與性能 （12）

1.2.1 硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路組成與參數(shù)計算 （12）

1.2.2 串聯(lián)型穩(wěn)壓電源結(jié)構(gòu)與輸出電壓 （14）

1.2.4 穩(wěn)壓電路的性能指標 （18）

1.3 三端集成穩(wěn)壓器 （19）

1.3.1 三端集成穩(wěn)壓器分類 （19）

1.3.2 三端集成穩(wěn)壓器內(nèi)部電路 （20）

1.3.3 三端可調(diào)式穩(wěn)壓器應(yīng)用 （22）

任務(wù)實施1 5 V單片機電源設(shè)計與制作 （23）

任務(wù)實施2 ±12 V運放電源設(shè)計與制作 （25）

思考與練習(xí)1 （27）

項目2 開關(guān)穩(wěn)壓電源設(shè)計制作 （28）

2.1 開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)及工作原理 （29）

2.1.1 開關(guān)電源的特點及類型 （29）

2.1.2 開關(guān)電源功率變換器的電路結(jié)構(gòu) （30）

2.1.3 常用開關(guān)電源基本工作原理 （33）

2.2 自激式開關(guān)電源結(jié)構(gòu)與穩(wěn)壓計算 （36）

2.2.1 電路結(jié)構(gòu)與自激振蕩過程 （36）

2.2.2 穩(wěn)壓過程及電壓計算 （38）

2.3 他激式開關(guān)電源電路及應(yīng)用 （38）

2.3.1 基于UC3842的他激式開關(guān)電源 （39）

2.3.2 基于TL494的他激式開關(guān)電源 （41）

任務(wù)實施3 12 V開關(guān)電源設(shè)計與制作 （43）

思考與練習(xí)2 （54）

項目3 小功率開關(guān)電源的軟件設(shè)計與制作 （56）

3.1 PI Expert開關(guān)電源設(shè)計軟件 （57）

3.1.1 PI Expert軟件的特點 （57）

3.1.2 PI Expert軟件的使用 （57）

3.2 SwitcherPro開關(guān)電源設(shè)計軟件 （64）

3.2.1 SwitcherPro軟件的安裝 （64）

3.2.2 SwitcherPro軟件的使用 （66）

3.2.3 SwitcherPro軟件的設(shè)計結(jié)果分析 （69）

任務(wù)實施4 采用PI Expert軟件設(shè)計制作開關(guān)電源 （72）

思考與練習(xí)3 （75）

項目4 DC-DC變換器電源設(shè)計制作 （77）

4.1 MC34063芯片DC-DC電路 （78）

4.1.1 MC34063芯片結(jié)構(gòu)及功能 （78）

4.1.2 MC34063芯片的應(yīng)用 （79）

4.2 LM2576芯片DC-DC電路 （81）

4.2.1 LM2576芯片結(jié)構(gòu)及主要特性 （81）

4.2.2 LM2576芯片的應(yīng)用 （82）

4.3 LM2587芯片DC-DC電路 （84）

4.3.1 LM2587芯片結(jié)構(gòu)及電路設(shè)計軟件 （84）

4.3.2 LM2587芯片的應(yīng)用 （85）

4.4 MAX660芯片DC-DC電路 （87）

4.4.1 MAX660芯片結(jié)構(gòu)及主要參數(shù) （87）

4.4.2 MAX660芯片的應(yīng)用 （88）

任務(wù)實施5 降壓型5 V DC-DC變換器制作 （90）

思考與練習(xí)4 （92）

項目5 LED照明驅(qū)動電源設(shè)計制作 （93）

5.1 LED照明特點與驅(qū)動方式 （94）

5.1.1 LED照明的優(yōu)點和特性 （94）

5.1.2 對LED照明驅(qū)動的要求 （97）

5.1.3 LED照明的直流驅(qū)動方式 （98）

5.1.4 LED照明的交流驅(qū)動方式 （101）

5.1.5 LED驅(qū)動電路的演變 （102）

5.2 LED驅(qū)動芯片簡介 （107）

5.2.1 LED驅(qū)動芯片PT4115 （107）

5.2.2 LED驅(qū)動芯片PAM2861 （108）

5.2.3 LED驅(qū)動芯片AMC7150 （110）

5.2.4 LED驅(qū)動芯片CAT4201 （111）

5.2.5 LED驅(qū)動芯片LM3404 （113）

5.2.6 其他LED驅(qū)動芯片 （115）

5.3 LED照明驅(qū)動電路及特點 （118）

5.3.1 12 W標準T8 LED日光燈驅(qū)動電路 （118）

5.3.2 18 W無源PFC LED照明驅(qū)動電路 （120）

5.3.3 20 W全電壓LED日光燈驅(qū)動電源 （122）

5.3.4 LED吸頂燈恒流二極管驅(qū)動電源 （127）

5.3.5 液晶電視機LED背光燈驅(qū)動電源 （130）

任務(wù)實施6 18 W LED日光燈驅(qū)動電源制作 （132）

任務(wù)實施7 22 W LED吸頂燈驅(qū)動電源制作 （134）

思考與練習(xí)5 （136）

項目6 電池充電器設(shè)計制作 （137）

6.1 充電電池的特點及充電方法 （138）

6.1.1 充電電池的類型與特點 （138）

6.1.2 電池充電的專用名詞 （139）

6.1.3 電池充電的正確方法 （140）

6.2 常用簡單充電器電路 （141）

6.2.1 簡易電池充電器 （141）

6.2.2 紐扣電池、剃須刀、USB充電器 （142）

6.3 數(shù)碼相機充電器電路 （144）

6.3.1 索尼F707型數(shù)碼相機充電器 （144）

6.3.2 尼康MH-61數(shù)碼相機充電器 （147）

6.4 手機充電器電路 （151）

6.4.1 分立元件手機萬能充電器 （151）

6.4.2 基于CT3582的手機萬能充電器 （153）

6.5 電動車充電器電路 （156）

6.5.1 單端反激式開關(guān)電源充電器 （156）

6.5.2 半橋式開關(guān)電源電動車充電器 （158）

任務(wù)實施8 手機萬能充電器制作 （162）

任務(wù)實施9 36 V電動車充電器制作 （167）

思考與練習(xí)6 （172）

項目7 特色電源設(shè)計制作 （174）

7.1 倍壓整流電路 （175）

7.1.1 半波二倍壓整流電路 （175）

7.1.2 全波二倍壓整流電路 （175）

7.1.3 多倍壓整流電路 （176）

7.2 功率因數(shù)校正與開關(guān)電源 （176）

7.2.1 功率因數(shù)校正的提出 （176）

7.2.2 無源功率因數(shù)校正 （178）

7.2.3 有源功率因數(shù)校正 （180）

7.2.4 具有PFC的開關(guān)電源 （183）

7.2.5 功率因數(shù)校正電路實例 （186）

7.3 液晶電視機開關(guān)電源 （188）

7.3.1 GC-32機芯12V/4A開關(guān)電源 （188）

7.3.2 GC-32機芯24V/6A開關(guān)電源 （191）

7.4 CRT電視機開關(guān)電源 （192）

7.4.1 東芝兩片機串聯(lián)型開關(guān)電源電路 （192）

7.4.2 TCL21228彩電開關(guān)電源電路 （195）

任務(wù)實施10 2～57 V可調(diào)穩(wěn)壓電源設(shè)計制作 （197）

任務(wù)實施11 1.5 V步進可調(diào)穩(wěn)壓電源設(shè)計制作 （198）

思考與練習(xí)7 （202）

參考文獻 （204） 2100433B