第10章 直流稳压电源(修改)

直稳压电源组成与功能小功率整流滤波电路全波整流电路桥式整流电路电源滤波电路倍压整流电路串联型反馈式稳压电路二极管稳压电路主要性能参数组成及稳压原理二极管稳压电路设计时参数的选择工作原理及电路分析串联型反馈式稳压电路设计半波整流电路其他形式的滤波电路开关稳压电路集成稳压电路三端集成稳压器的组成框图及功能概述三端集成稳压电路分类三端集成稳压器的应用串联型开关稳压电路开关稳压电路分类并联型开关稳压电路

直流稳压电源是电子设备的重要组成部分，其作用是将电力网交流电压变换为电子设备所需要的稳定的直流电源电压。10.1直流稳压电源的组成及各部分的作用电源变压器:

将交流电网电压u1变为合适的交流电压u2。整流电路滤波电路稳压电路u1u2u3u4uo整流电路:

将交流电压u2变为脉动的直流电压u3。滤波电路:

将脉动直流电压u3转变为平滑的直流电压u4。稳压电路:

清除电网波动及负载变化的影响,

保持输出电压uo的稳定。10.1直流稳压电源的组成及各部分的作用整流电路的任务：把交流电压转变为直流脉动的电压。

常见的小功率整流电路，单相半波、全波、桥式和倍压整流等。为分析简单起见，把二极管当作理想元件处理。10.2小功率整流滤波电路u2>0

时，二极管导通iLu1u2aTbDRLuo忽略二极管正向压降：

uo=u2u1u2aTbDRLuoiL=0u2<0时，二极管截止,输出电流为0。uo=010.2.1半波整流电路1.电路工作原理桥式整流电路+-u2正半周时电流通路u1u2TD4D2D1D3RLuo10.2.2桥式整流电路1.电路工作原理桥式整流电路-+u0u1u2TD4D2D1D3RLu2负半周时电流通路四只二极管连成电桥形式，故称为桥式整流电路。（b）图是电路图中简化画法。u2>0时D1,D3导通D2,D4截止电流通路:A

D1RLD3Bu2<0时D2,D4导通D1,D3截止电流通路:BD2RLD4A输出是脉动的直流电压！u2桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形uD4,uD2uD3,uD1uou2D4D2D1D3RLuoAB2.电压电流波形图桥式整流电路电压、电流波形如图所示。

uO与全波整流电路相同。几种常见的硅整流桥外形：+AC-~+~-~+-~单相整流电路(1)直流电压Uo和直流电流IL=Io全波整流时，负载电压Uo的平均值为:负载上的(平均)电流:3.主要参数

S定义：整流输出电压的基波峰值Uo1m与平均值Uo之比。(2)脉动系数Ｓ用傅氏级数对全波整流的输出uo

分解后可得:结构特点:

电容与负载RL并联，或电感与负RL串联。交流电压脉动直流电压整流滤波直流电压原理：利用储能元件电容两端的电压(或通过电感中的电流)不能突变的特性,滤掉整流电路输出电压中的交流成份，保留其直流成份，达到平滑输出电压波形的目的。10.2.4电源滤波电路以单向桥式整流电容滤波为例进行分析，其电路如图所示。（1）滤波原理桥式整流电容滤波电路au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC+–1电容滤波电路u2tuot设t1时刻接通电源t1整流电路为电容充电充电结束没有电容时的输出波形电路图au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC+–u2tuot电容通过RL放电，在整流电路电压小于电容电压时，二极管都截止，整流电路不为电容充电，uo会逐渐下降。电路图2）带电阻负载RL时的情形au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC+–2）带电阻负载RL时的情形au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC+–

C越大，RL越大，τ越大，放电越慢，曲线越平滑，脉动越小。u2tuotuot只有整流电路输出电压大于uo时，才有充电电流iD

。因此整流电路的输出电流是脉冲波。整流电路的输出电流iD采用电容滤波时，整流管的导通角较小。u2tuoau1u2u1bD4D2D1D3RLSC+–iD电路图uot电容充电时，电容电压滞后于u2。整流电路的输出电流RL接入并考虑整流电路内阻时u2t电路图au1u2u1bD4D2D1D3RLSC+–iD

简单易行，UO（AV）高，C足够大时交流分量较小；不适于大电流负载。(3)优缺点整流桥的简化画法（2）电容的选择及UO（AV）的估算改善滤波特性的方法：采取多级滤波。如：L-C型滤波电路：在电感滤波后面再接一电容。RC–

型滤波电路：在电容滤波后再接一级RC滤波电路。性能及应用场合分别与电容滤波和电感滤波相似。LC–

型滤波电路：在电容滤波后面再接L-C型滤波电路。10.2.6其他形式的滤波电路电路结构:

在桥式整流电路与负载间串入一电感L。电感滤波电路u2u1RLLuo1、电感滤波电路uoRu2u1C1C2uo1´RL(1)RC–

型滤波电路2.复式滤波电路u2u1LuoCRLuo1(2)L-C型滤波电路u2u1LuoC2RLuo1C1

LC–

型滤波电路输出电压的脉动系数比只有LC滤波时更小，波形更加平滑；由于在输入端接入了电容，因而较只有LC滤波时，提高了输出电压。(3)LC–

型滤波电路整流滤波电路存在两个方面问题：1、输出直流电压受电网电压波动影响不稳定。2、当负载电阻变化时，输出直流电压发生变化。基于上述两方面的原因，实际中，在整流滤波电路后面接入稳压电路。10.3二极管稳压电路10.3.1二极管稳压电路的组成及稳压原理1.二极管稳压电路的组成R限制流过DZ电流，流过DZ电流满足Izmin＜Iz＜IzmaxRL与DZ相并联，称并联型稳压电路。

在这种电路中，不论是电网电压波动还是负载电阻RL的变化，稳压管稳压电路都能起到稳压作用，因为UZ基本恒定，而Uo=UZ。下面从两个方面来分析其稳压原理：（1）设RL不变，电网电压升高使Ui升高，导致Uo升高，而Uo=UZ。根据稳压管的特性，当UZ升高一点时，IZ将会显著增加，这样必然使电阻R上的压降增大，吸收了Ui的增加部分，从而保持Uo不变。2．稳压原理稳压过程简述如下：

（2）设电网电压不变，当负载电阻RL阻值增大时，IL减小，限流电阻R上压降UR将会减小。由于Uo=UZ=Ui-UR，所以导致Uo升高，即UZ升高，这样必然使IZ显著增加。由于流过限流电阻R的电流为IR=IZ+IL，这样可以使流过R上的电流基本不变，导致压降UR基本不变，则Uo也就保持不变。稳压过程简述如下：

二极管稳压电路输出电流小，输出电压不可调，大多数场合满足不了实际需要。串联型反馈式稳压电路以二极管稳压电路作为基准电压电路，利用晶体电流放大特性增大电路输出电流；并引入深度电压负反馈、使输出电压更稳定（稳压系数Sr可做到小于1%）、输出电阻更小（输出电阻RO可小于0.1Ω）；通过改变反馈网络参数使输出电压可在一定范围内连续调节。10.4串联型反馈式稳压电路10.4.1串联型反馈式稳压电路工作原理及电路分析电路的组成串联型反馈式稳压电路由“调整管”、“取样电路”、“基准电压电路”、“比较放大电路”四个基本部分组成

具有放大环节的串联型稳压电路T+_UIUO比较放大基准取样URFUO+_C2RL调整元件+–+–与负载串联，通过全部负载电流。可以是单个功率管，复合管或用几个功率管并联。可以是单管放大电路，差动放大电路，集成运算放大器。可由稳压管稳压电路组成。取样电路取出输出电压Uo的一部分和基准电压相比较。

因调整管与负载接成射极输出器形式，为深度串联电压负反馈，故称之为串联反馈式稳压电路。

“调整管”连成射极输出器形式，通过集-射极电压UCE自动调整，使输出电压稳定；“基准电压电路”由R

和DZ组成，给“比较放大电路”同相输入端提供稳定“基准电压”与比较放大电路反相输入端取样电压US进行比较“取样电路”由R1、R2、RW组成，将输出电压变化量取出来，加到比较放大器反相输入端与基准电压比较；比较放大器可用分立元件或运放组成，输出电压变化量与基准电压比较，确定输出电压大小控制调整管T导通程度以改变调整管TUCE朝着与Uo同方向变化、保证Uo稳定。其稳压原理简述如下：电网电压波动或RL加大，使得输出电压Uo升高，产生下列负反馈过程：

Uo↑→US↑→UB↓→Uo↓牵制Uo上升。反之，Uo↓→US↓→UB↑→Uo↑

需要指出，调整管T电压调整作用是由取样电压US和基准电压UZ之间差值被比较放大器放大后通过控制调整管来实现的，两者之间有差值才能实现调整；如果Uo不变，调整管电压UCE也将不变，调整管T也就失去电压调整作用。所以,输出电压Uo不可能绝对稳定，总会有些微小变化，即输出电压Uo只能是相对稳定。3.输出电压的调节范围

比较放大电路引入深度负反馈，净输入电压近似为零；另，流过R1电流大大于放大电路输入端电流，有：

当RW滑动头滑至最上端，RW1=0、RW2=RW，Uo为最小值：

当RW滑动头滑至最下端，RW2=0、RW1=RW，Uo为最大值：

调节RW滑动头，Uo在UOmin～UOmax间连续变化。给实际应用带来很大的方便。

现在已生产并广泛应用的单片集成稳压电源，具有体积小，可靠性高，使用灵活，价格低廉等优点。最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共引出端，故称之为三端集成稳压器。本节主要介绍常用的W7800系列三端集成稳压器，其内部也是串联型晶体管稳压电路。该组件的外形如下图，稳压器的硅片封装在普通功率管的外壳内，电路内部附有短路和过热保护环节。10.5集成稳压电路W7800系列稳压器外形1231端:公共端2端:输入端3端:输出端W7900系列稳压器外形123

硅片封装在普通功率管的外壳内，电路内部附有短路和过热保护环节。1端:输入端2端:公共端3端:输出端注：型号后XX两位数字代表输出电压值输出电压额定电压值有:5V、9V、12V、18V、24V等。三端集成稳压器固定