模拟电子线路：第10章 直流稳压电源

1、10.0 概述10.1 整流电路10.2 滤波电路10.3 串联反馈式稳压电源10.4 集成串联稳压电路第十章 直流稳压电源10.0 概述直流稳压电源由电源变压器、整流、滤波和稳压电路四部分组成。 整流电路的作用是将交流电压变成单方向脉动的直流电压，它是利用二极管的单向导电作用来完成的。常用的整流电路有半波、全波、桥式和倍压等形式。 电源变压器是将交流电网220V的电压变为所需要的交流电压值。半导体电路常用的直流电源有5、6、12、24V等额定电压值，因此电源变压器主要是起降压作用。 由于整流后的电压还有较大的交流成分，因此必须通过滤波电路加以滤除，以获得比较平滑的直流电压。它是利用电抗元件的

2、电抗大小随频率变化的原理来滤除不需要的交流电压分量。常见的有电容滤波、电感电容滤波和电阻电容滤波等三种基本电路形式。 经过滤波得到的输出电压还会随电网电压波动(一般有10左右的波动)，且随负载和温度的变化而变化，因此在整流、滤波电路之后，还需加稳压电路，以维持输出电压的稳定。稳压电路可以利用稳压二极管的反向击穿特性来稳压，实际中广泛使用的是晶体管串联型稳压电路和晶体管开关型稳压电路。 整流电路是将工频交流电转换为脉动直流电。 滤波电路将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流成分，增加直流成分。 稳压电路采用负反馈技术，对整流后的直流电压进一步进行稳定。 v2的正半周，D1、D3导通，D2、D4截止

3、，vo=v2 v2 的负半周，D1、D3截止，D2、 D4导通,vo= -v2工作原理10.1 整流电路10.1.1 单相桥式整流电路通常用它的平均值与直流电压等效。（2）参数计算 整流管参数计算 输出电压、电流的平均值流过负载的平均电流为输出平均电压为流过二极管的平均电流为二极管所承受的最大反向电压输出电压是单相脉动电压，用傅里叶级数展开：10.1.2单相半波整流电路 单相整流电路除桥式整流电路外，还有单相半波和全波两种形式。(a)电路图 (b)波形图单相半波整流电路工作原理输出电压在一个工频周期内，只是正半周导电，在负载上得到的是半个正弦波。负载上输出平均电压为流过负载和二极管的平均电流为

4、二极管所承受的最大反向电压（2）参数计算 单相全波整流电路如图 (a)所示，波形图如图 (b)所示。10.1.3 单相全波整流电路 (a)电路图 (b)波形图工作原理全波整流电路的输出，与桥式整流电路的输出相同。输出平均电压为流过负载的平均电流为 二极管所承受的最大反向电压（2）参数计算注意:整流电路中的二极管是作为开关运用的。整流电路既有交流量，又有直流量，通常对: 输入（交流）-用有效值或最大值； 输出（交直流）-用平均值； 整流管正向电流-用平均值； 整流管反向电压-用最大值。输入电压(有效值)输出电压(平均值)输出电流(平均值)整流管正向电流(平均值)整流管反向电压(最大值)桥式整流V

5、20.9V2半波整流V20.45V2全波整流V20.9V210.2 滤波电路 (1)滤波的基本概念 滤波电路利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同，实现滤波。电容器C对直流开路，对交流阻抗小，所以C应该并联在负载两端。电感器L对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此L 应与负载串联。经过滤波电路后，既可保留直流分量、又可滤掉一部分交流分量，改变了交直流成分的比例，减小了电路的脉动系数，改善了直流电压的质量。 （2）电容滤波电路 现以单相桥式电容滤波整流电路为例来说明。电容滤波电路如下图所示，在负载电阻上并联了一个滤波电容C。(3)滤波原理 负载未接入时，v2正半周，v2通过D1、D3向电容C充电； v2负

6、半周，v2通过D2、D4向电容C充电，电容器很容易就充到 ，由于电容器无放电回路，故输出电压保持在 接入负载后，由于v2vC时， D1、D3受正向电压作用而导通。此时，v2一方面向负载提供电流，另一方面向电容充电；vC随交流电压v2升高到接近最大值 。然后v2又按正弦规律下降，当v2vC时，二极管受反向电压作用而截止，电容又经负载放电。(4)电容滤波的计算 电容滤波电路输出电压的平均值Vo的大小与电容C和负载RL的大小有关。空载(RL)时，Vo2V2；RL越小，时间常数RLC越小，放电越快，输出电压平均值VO减小。当RL很小(输出电流很大)时，输出电压平均值Vo与桥式整流无电容滤波电路的输出电

7、压平均值(VO0.9V2)接近相等。输出电压平均值Vo是(0.9 2)V2之间的不同数值。 RL开路时，VO ; Rl很小时，VO 0.9V2一般要求： RLC（35）T/2 输出电压平均值Vo可按经验公式计算： Vo=1.2V 2滤波电容的数值一般在几十微法到几千微法。（5）半波整流+电容滤波负载开路时电容C开路时其中，T为交流源的周期 *使用条件：其中，T为交流源的周期输出电压（空载）输出电压（有载）输出电压（负载很小）桥式整流+电流滤波电路1.2V2 * 0.9V2半波整流+电容滤波电路V2 *0.45V2全波整流+电容滤波电路1.2V2 *0.9V210.3 串联反馈式稳压电路10.3

8、.l 稳压二极管稳压电路稳压二极管稳压电路是由稳压管VZ的电流调节作用和电阻R的电压调节作用互相配合来实现稳压的。电阻R除起电压调节作用，还起限流作用（R称限流电阻）。稳压二极管稳压电路(1) 当输入电压变化时如何稳压根据电路图可知 输入电压VI的增加，必然引起VO的增加，即VZ增加，从而使IZ增加，IR增加，使VR增加，从而使输出电压VO减小。这一稳压过程可概括如下： 这里VO减小应理解为，由于输入电压VI的增加，在稳压二极管的调节下，使VO的增加没有那么大而已。VO还是要增加一点的，这是一个有差调节系统。VIVOVZIZIRVRVO(2) 当负载电流变化时如何稳压 负载电流IL的增加，必然

9、引起IR的增加，即VR增加，从而使VZ=VO减小，IZ减小。IZ的减小必然使IR减小，VR减小，从而使输出电压VO增加。这一稳压过程可概括如下： ILIRVRVZ（VO）IZIRVRVO稳压二极管稳压电路的主要不足稳压值不能随意改变；当电网电压和负载电流变化太大时，将不能适应。 例：下图所示电路有何错误，请指出并加以改正。二极管D2和D4，稳压管及电容极性都接反了，稳压管及电容间少一只限流电阻。10.3.2 串联反馈式稳压电路为克服稳压二极管稳压受负载影响大的不足，可采用串联反馈式稳压电路，它是利用射极输出器的特点构成的。串联反馈式稳压电路由取样电路、基准电压电路、比较放大电路和调整管组成。晶

10、体管起调整电压的作用，称为调整管，调整管与负载电阻串联，因此称为串联稳压电路。另外，由于稳压电路中应用了电压串联负反馈，而使输出电压稳定，因此称为反馈式稳压电路。1工作原理 输入电压VI的增加，必然会使输出电压VO有所增加，输出电压经过取样电路取出一部分信号Vf也有所增加， 由于Vf加在运放的反相输入端，因此输出VO1下降。调整管接成射随器，发射极输出和基极输入电压的变化相同，使调整管的发射极电压下降，从而阻止了输出电压的增加。 VIVOVfVO1VCEVO2.输出电压调节范围的计算根据图可知Vf=VR调节R2显然可以改变输出电压。 将串联稳压电源和保护电路集成在一起就是集成稳压器。早期的集成

11、稳压器外引线较多，现在的集成稳压器只有三个：输入端、输出端和公共端，称为三端集成稳压器。 集成稳压器符号外形图10.4 集成串联稳压电路 (1) 线性三端集成稳压器的分类三端集成稳压器有如下几种：1.三端固定正输出集成稳压器，国标型号为CW78-/CW78M-/CW78L-2.三端固定负输出集成稳压器，国标型号为CW79-/CW79M-/CW79L-3.三端可调正输出集成稳压器，国标型号为CW117-/CW117M-/CW117L- CW217-/CW217M-/CW217L- CW317-/CW317M-/CW317L-4.三端可调负输出集成稳压器，国标型号为CW137-/CW137M-/CW137L- CW237-/CW237M-CW237L- CW337-/CW337M-/CW337L-5.三端低压差集成稳压器6. 大电流三端集成稳压器 以上1-为军品级；2-为工业品级；3-为民品级。 军品级为金属外壳或陶瓷封装，工作温度范围-55150； 工业品级为金属外壳或陶瓷封装，工作温度范围-25150； 民品级多为塑料封装，工作温度范围01