第八章 开关集成 电压调整器 加内 冖 8-1 =端 开关 电压调整器∵— YDs× ×系列 -、 工 作原理 三端开关集成电压调整器有 YDs1Oo和 YDs20o系 列,其 内部 结构如图 8-1所 示,扼 流 L1起 圈 到平滑开关工作形成的脉冲电压以及使输出电压稳定 反馈环的 迟作用。 Ⅰ 它是ˉ种 延 妁 反馈的自激方式的集成稳压器。工作原理说明如下。 VT1晶 体管开关工作。 高输出电压 7。 uT经 电阻 R2 /uN 和 R3分 压而得的电压 7+(力 口 到放大器 A1的 同相输 入端 )低 于 Al的 反 相输入 端加 的 电压 y~(约 等于 8V冫 时 ,A1输 出为低电平 (1),晶 体管 VT1导 通。这 时扼流 圈 L1蓄 积 电磁能量 ,用 Ll和 C。 uT构 成的 LC・ 滤波器 ,平 滑开关工作形成的脉冲 电压 ,并 使输出电庄 增加。 1∶ 图 8工 1 开关 稳压器 内部结构 框 图 输出电压上 升到 A1的 同相输入 电压 V+高 于反 相输入端电压 V~时 ,A1输 出高 电平 (H),VT1截 止。 这时,导 通时蓄积 L1电 磁能量遍过续流二极管 VD1供 给负载 ,输 出电压下降。这样 VT1以 50Hz频 率开关工作使输出电压稳定。 片内设有电压电流下垂特性的过流保护电路。工作时,电 阻 Rl监 视输出 流 ,当 R1上 电 电 压达到 0.6Y左 右时,V△ 导通 ,A1输 出为高电平(H),VTl就 截止 ,输 出电压 下降,限 制输出 电流 ,起 到保护稳压器作用。 二 、性能实验 YDs× X系 列三端开关集成电压调整 器外形如 图 8-2所 示 ,卖 验电路如图 8⊥ 3所 示 ,选 用 Y0s1Os稳 压器 ,元 件参数如 图 8-3所 示 。・ 图 8-2 外形 图 图 8-3 实验 电路 图 输入 电压的供给 (空 载运行) 一边慢慢的增加输入 电压 ,ˉ 边用 电压表监视输出电压 ,如 不加 负载 ,输 入 电压增加到 7V,输 出电压为 5V。 z.负 载运行 .~ˉ 。一 如在输出端接上 5Ω 负载电阻 (输 出电流为 1A),输 入 电压 7V,则 输出电压降到 4V。 这是 因为稳压器输入电压没有高于输出为额定负载时所需输入 电压。再加大电压达 9V,输 出电压 1・ ・103・ 保持 5V不 变 ,输 入 电压再继续加大 ,输 出电压仍为 5V。 但输入 电压最大 不能超过 30V。 3.效 率 (输 出电流为 1^, 计算开关稳压器输 入电压为 12V,输 出电压为 5V,电 流为 1A的 效率 。 饣 则输入 电流为 0.55A)。 效率计算 公式为 叩亍(7oUT× r。 uT)/(yN× rN)× 1oo% 式中 ,7ouT一 输出电压 ,7N— 输入 电压 ,r。 uT— 输 出电流 ,rN一 输入 电流 。 宀 开关稳压器效率 叩= × 100%≈ 76% 而在同样条件下 ,三 端稳压器 7805,其 输入电流与输出电流相 同 贝刂 叩=黯 ×100%=41・ 7% , . 若三端开关稳压器为 78× ×系列稳压器内部损耗为输入功率与输出功率之差 ,效 率较低 。 1.6W,输 出同样功率 ,三 端稳压器需耍 7W。 78× ×系列稳压器效率随输入电压指数规律变 化 ,但 开关稳压器效率几乎不随输入电压而变化 。 ′ .输 出噪声 奎 用示波器观察输 出波形可看到开关频率基波分量产 开关稳压器是开关工作 ,会 产生噪声 。 噪声波形随接线长短、 生的锯齿波状脉动电压与开关产生电压电流急剧变化的尖脉冲的叠加。 电容特性而变 ,但 峰 一峰值是 10~100血 Y左 右 。 5.共 态噪声 共态噪声是由于示波器测量输出电压时 ,开 关 工作使分布电容充放 电,示 波器漏电流等有 特别是示波器体积大 ,对 大地分布电容也大 ,共 态噪声增大 ,为 减少共 电流流经大地而产生的 。 态噪声 ,一 般在测量仪器输入端并联 1uF左 右电容 。 三、使用须知 1A。 氵 确定使用时最高 允许环境温度 。 据 上述计算其效率 为 76%,代 入计算 内部损耗 P内 =〔 (1÷ 0-1〕 × youT× r。 uT =E(1÷ 0.76)-1〕 × 5× 1=1・ 58(W) 查图 8-4曲 线 ,可 求出内部损耗为 6W时 YDs叩 0系 列的 1・ 内 礻损托 ⌒ Wˇ 1.降 低定额使用 , 三端开关稳压器片内有多种半导体元件 ,若 温度超过半导体 PN结 规定的温度 (150℃ ) 因此 计算 出内部损耗 ,按 图 8-4所 示 的曲 时 ,半 导体 元 件损 坏 。 线 ,可 求得使用 时最高允许环境温度 。现举例说 明 。 6 例如 :用 Y・Dsio5∶ 输 入 电压为 12V,输 出电压为 5V,电 流为 5 ⒕ 3 2 1 o —100 20 丛 o 6o 8o 1oo 环境沮 皮 (℃ ) 图 8-4 内部损耗与 环境 最高环境温度为 sO℃ (满 功率使用)。 温度关系曲线 2.输 出电压设置 三端开关稳压器有 4种 输 出电压 (见 表 8-D,稳 压器外加 电阻可调输 出电压 。稳压器 2~ ・ 4脚 接 电阻 RP1可 使输 出电压增大 ;3~4脚 接 电阻 RP2可 使输出电压降低 。电阻值大小可 用 公式近似计算 。 ・10砼 ・ RP1(kΩ )= RP2(k♀ )=旯 RPl(kΩ )〓 =弓 ′ ~1。 )卜 Ds× 05系 列 ‘ β 气肖J平皆≡l youT) 丿 Ⅱ RP2(kΩ )=102× 例如 :采 用 YDs105,输 出 LrΞ i;:t。 ′ 歹刂 (7° U 10V稳 定 电压 ,根 据 公 式 : RP1(kΩ )=7。 3.2 uT~5 计 算 电阻 RPl=o。 skΩ 。实 际 上 在 10V稳 定 输 出 电压 。 表 8-1 2~4脚 用 固定 电阻 与 电位器 串联 ,调 节 电位得 到 所 需 YDs系 列参数 系列 7m /ouT YDs105 10~30V 5V lA YDs112 16^ˇ 35V 12V lA YDs115 19户 ˇ35V 15V 1A YDs124 28冖 ˇ哇 OV 24V 1A YDs205 10^ˇ 30V 5V 2A YDs212 16冖 ˇ 35V 12V 2A YDs215 19^ˇ 35V 15V 2A YDs224 28^ˇ 40V 24V 2A 输入 电容 因稳压器开关工作 ,输 入 电流为脉冲电流。 使 电流连续需加输入 电容 ,称 作旁路 电容 ,这 汐 电容晕 使稳压器稳定工作很重要的外加元件 ,尽 可能地接在靠近稳压器 ⒈2脚 。 标准 电容值为 3・ 1000uF。 4・ 平 均 输 入 电流 输入端接有 电容的三端开关稳压器的输入 电流是直流 ,大 小决定于 入 输 电压、 输出功率及 效率。 r1N=(y。 uT× J。 uT)÷ 7IN÷ η 例如 :YDs2os效 率为 ss%,输 入 电压 7IN± 3oV,输 出电压 y。uT=5V,输 2A,贝 刂 , , rⅢ =(5v× 2A)÷ 30V÷ 68%≈ 0。 出电流 r。uT= 、 sA 输出电容 输出端所按 电容由稳压器输出噪声和过渡响应特性所决定。 容量越大输出噪声小 ,过 渡响 应特性好。 过渡响应特性有输入过渡响应特性和输出过渡响应特性。输出噪声与电 容大小见表 85・ 2。 ・105・ 表 8-2 系列 。 YDs105 YDs112 电容泷择 电压输 入 30V 30mV 36mV 63mV 73mV 16V 吐6mV 10V 35V 爿 10V 30V YDs212 470uF 16V 35V ωF× 2个 13mV 17mV 28mV 35mV 25mV 37mV 61mV 65mV 76mV 34mV 4吐 mV 91mV 94mV 102mV 108mV 21mV 25mV 45mV 54mV 91mV 94mV 102mV 108mV 46mV 52mV 51mV 59mV 当负载电流恒定,输 入电压阶跃变化引起输出电压的微小变动,称 为输入过渡响应特悻。 这是由于反馈系统迟后引起的。输出端电容量小,输 出电压变化大。输出电流在 0到 颌定电流 范围变化,输 出电压变化在 300mV以 下。当输入电应恒定,负 载电流阶跃变化引起输出电压 的微小变动,称 作输出过渡响应。这也是反馈系统迟后引起的。