10.0 10.0 概述概述10.1 10.1 整流电路整流电路10.2 10.2 滤波电路滤波电路10.3 10.3 串联串联反馈式稳压电源反馈式稳压电源10.4 10.4 集成串联稳压电路集成串联稳压电路第十章第十章 直流稳压电源直流稳压电源10.0 10.0 概述概述直流稳压电源由电源变压器电源变压器电源变压器电源变压器、整流整流整流整流、滤波滤波滤波滤波和稳压稳压稳压稳压电路电路电路电路四部分组成。 整整流流电电路路的的作作用用是是将将交交流流电电压压变变成成单单方方向向脉脉动动的的直直流流电电压压，它它是是利利用用二二极极管管的的单单向向导导电电作作用用来来完完成成的的。常常用用的的整整流流电电路路有有半波半波半波半波、全波全波全波全波、桥式桥式桥式桥式和和倍压倍压倍压倍压等形式。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，因此电源变压器电源变压器主要是起降压降压降压降压作用。 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容滤波电容滤波电容滤波、电感电容滤波电感电容滤波电感电容滤波电感电容滤波和电阻电容滤电阻电容滤电阻电容滤电阻电容滤波波波波等三种基本电路形式。 经经过过滤滤波波得得到到的的输输出出电电压压还还会会随随电电网网电电压压波波动动(一一般般有有10左左右右的的波波动动)，且且随随负负载载和和温温度度的的变变化化而而变变化化，因因此此在在整整流流、滤滤波波电电路路之之后后，还还需需加加稳稳压压电电路路，以以维维持持输输出出电电压压的的稳稳定定。稳稳压压电电路路可可以以利利用用稳稳压压二二极极管管的的反反向向击击穿穿特特性性来来稳稳压压，实实际际中中广广泛泛使用的是使用的是晶体管串联型稳压电路晶体管串联型稳压电路和和晶体管开关型稳压电路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，的正半周，D1、D3导通，通，D2、D4截止，截止，vo=v2 v2 的的负半周，半周，D1、D3截止，截止，D2、 D4导通通,vo= -v2(1)(1)工作原理工作原理10.1 10.1 整流电路整流电路10.1.1 10.1.1 10.1.1 10.1.1 单相桥式整流电路单相桥式整流电路单相桥式整流电路单相桥式整流电路10.1.2单相半波整流电路 单相整流电路除桥式整单相整流电路除桥式整流电路外，还有单相半流电路外，还有单相半波和全波两种形式。波和全波两种形式。( (a)a)电路图电路图 ( (b)b)波形图波形图单相半波整流电路单相半波整流电路(1)(1)工作原理工作原理 单相全波整流电路如图单相全波整流电路如图 ( (a)a)所示，波形图如图所示，波形图如图 ( (b)b)所示。所示。10.1.3 单相全波整流电路 ( (a)a)电路图电路图 ( (b)b)波形图波形图(1)(1)工作原理工作原理注注意意:整整流流电电路路中中的的二二极极管管是是作作为为开开关关运运用用的的。整流电路既有交流量，又有直流量，通常对整流电路既有交流量，又有直流量，通常对: 输入（交流）输入（交流）-用有效值或最大值；用有效值或最大值； 输出（交直流）输出（交直流）-用平均值；用平均值； 整流管正向电流整流管正向电流-用平均值；用平均值； 整流管反向电压整流管反向电压-用最大值。用最大值。输入电压输入电压(有效值有效值)输出电压输出电压(平均值平均值)输出电流输出电流(平均值平均值)整流管正向整流管正向电流电流(平均值平均值)整流管反向整流管反向电压电压(最大值最大值)桥式整流桥式整流V20.9V2半波整流半波整流V20.45V2全波整流全波整流V20.9V210.2 滤波电路 (1)(1)滤波的基本概念滤波的基本概念 滤滤波波电电路路利利用用电电抗抗性性元元件件对对交交、直直流流阻阻抗抗的的不不同同，实实现现滤滤波波。电电容容器器C对对直直流流开开路路，对对交交流流阻阻抗抗小小，所所以以C应应该该并并联联在在负负载载两两端端。电电感感器器L对对直直流流阻阻抗抗小小，对对交交流流阻阻抗抗大大，因因此此L 应应与与负负载载串串联联。经经过过滤滤波波电电路路后后，既既可可保保留留直直流流分分量量、又又可可滤滤掉掉一一部部分分交交流流分分量量，改改变变了了交交直直流流成成分分的的比比例例，减小了电路的脉动系数，改善了直流电压的质量。减小了电路的脉动系数，改善了直流电压的质量。 （2 2）电容滤波电路）电容滤波电路 现以单相桥式电容滤波整流电路为例来现以单相桥式电容滤波整流电路为例来说明。电容滤波电路说明。电容滤波电路如下图所如下图所示，在负载电示，在负载电阻上并联了一个滤波电容阻上并联了一个滤波电容C。(3)(3)滤波原理滤波原理 负负载载未未接接入入时时，v2正正半半周周，v2通通过过D1、D3向向电电容容C充充电电； v2负负半半周周，v2通通过过D2、D4向向电电容容C充充电电，电电容容器器很很容容易易就就充充到到 ，由由于于电电容容器器无无放放电回路，故输出电压保持在电回路，故输出电压保持在 接入负载后，由于接入负载后，由于v2vC时，时， D1、D3受正向电压作用受正向电压作用而导通。此时，而导通。此时，v2一方面向负载提供一方面向负载提供电流，另一方面向电容充电；电流，另一方面向电容充电；vC随交流电压随交流电压v2升高到接近最大值升高到接近最大值 。然后。然后v2又按正弦规律下降，当又按正弦规律下降，当v2vC时，二极管受反向电压作用而截时，二极管受反向电压作用而截止，电容又经负载放电。止，电容又经负载放电。(4)(4)电容滤波的计算电容滤波的计算 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开路开路时，VO ; Rl很小很小时，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 5）半波整流）半波整流+ +电容滤波电容滤波负载开路时负载开路时电容电容C C开路时开路时其中，其中，T为交流源的周期为交流源的周期 *使用条件：其中，其中，T为交流源的周期为交流源的周期输出电压输出电压（空载）（空载）输出电压输出电压（有载）（有载）输出电压输出电压（负载很小）（负载很小）桥式整流桥式整流+电电流滤波电路流滤波电路1.2V2 * 0.9V2半波整流半波整流+电电容滤波电路容滤波电路V2 *0.45V2全波整流全波整流+电电容滤波电路容滤波电路1.2V2 *0.9V210.3 10.3 串联反馈式稳压电路串联反馈式稳压电路10.3.l 10.3.l 稳压二极管稳压电路稳压二极管稳压电路稳压二极管稳压电路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稳压二极管稳压电路(1) (1) 当输入电压变化时如何稳压当输入电压变化时如何稳压根据电路图可知根据电路图可知 输输入入电电压压VI的的增增加加，必必然然引引起起VO的的增增加加，即即VZ增增加加，从从而而使使IZ增增加加，IR增增加加，使使VR增增加加，从从而而使使输输出出电压电压VO减小。这一稳压过程可概括如下：减小。这一稳压过程可概括如下： 这里这里VO减小应理解为，由于输入电压减小应理解为，由于输入电压VI的增加，的增加，在稳压二极管的调节下，使在稳压二极管的调节下，使VO的增加没有那么大而的增加没有那么大而已。已。VO还是要增加一点的，这是一个有差调节系统。还是要增加一点的，这是一个有差调节系统。VIVOVZIZIRVRVO(2) (2) 当负载电流变化时如何稳压当负载电流变化时如何稳压 负负载载电电流流IL的的增增加加，必必然然引引起起IR的的增增加加，即即VR增增加加，从从而而使使VZ=VO减减小小，IZ减减小小。IZ的的减减小小必必然然使使IR减减小小，VR减减小小，从从而而使使输输出出电电压压VO增增加加。这这一一稳稳压压过过程程可概括如下：可概括如下： ILIRVRVZ（VO）IZIRVRVO稳压二极管稳压电路的主要不足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反馈式稳压电路电路。1 1工作原理工作原理 输输入入电电压压VI的的增增加加，必必然然会会使使输输出出电电压压VO有有所所增增加加，输输出出电电压压经经过过取取样样电电路路取取出出一一部部分分信信号号Vf也也有有所所增增加加， 由由于于Vf加加在在运运放放的的反反相相输输入入端端，因因此此输输出出VO1下下降降。调调整整管管接接成成射射随随器器，发发射射极极输输出出和和基基极极输输入入电电压压的的变变化化相相同同，使使调调整整管管的的发发射射极极电电压压下下降降，从从而阻止了输出电压的增加。而阻止了输出电压的增加。 VIVOVfVO1VCEVO2.2.输出电压调节范围的计算输出电压调节范围的计算根据图可知根据图可知Vf=VR调节调节R2显然可以改变输出电压。显然可以改变输出电压。 将将串串联联稳稳压压电电源源和和保保护护电电路路集集成成在在一一起起就就是是集集成成稳稳压压器器。早早期期的的集集成成稳稳压压器器外外引引线线较较多多，现现在在的的集集成成稳稳压压器器只只有有三三个个：输输入入端端、输输出出端端和和公公共共端端，称称为为三三端端集集成成稳压器。稳压器。 集成稳压器符号集成稳压器符号外形图外形图10.4 集成串联稳压电路 (1) (1) 线性三端集成稳压器的分类线性三端集成稳压器的分类三端集成稳压器有如下几种：三端集成稳压器有如下几种：1 1. .三端固定正输出集成稳压器三端固定正输出集成稳压器，国标型号国标型号为为CW78-/CW78M-/CW78L-2.三端固定负输出集成稳压器三端固定负输出集成稳压器，国标型号国标型号为为CW79-/CW79M-/CW79L-3.三端可调正输出集成稳压器三端可调正输出集成稳压器，国标型号国标型号为为CW117-/CW117M-/CW117L- CW217-/CW217M-/CW217L- CW317-/CW317M-/CW317L-4.三端可调负输出集成稳压器三端可调负输出集成稳压器，国标型号国标型号为为CW137-/CW137M-/CW137L- CW237-/CW237M-CW237L- CW337-/CW337M-/CW337L-5.5.三端低压差集成稳压器三端低压差集成稳压器6. 6. 大电流三端集成稳压器大电流三端集成稳压器 以上以上1 1-为军品级为军品级；2 2-为工业品级为工业品级；3 3-为民品级为民品级。 军品级军品级为金属外壳或陶瓷封装，工作温度范围为金属外壳或陶瓷封装，工作温度范围-55-55150150； 工业品级工业品级为金属外壳或陶瓷封装，工作温度范围为金属外壳或陶瓷封装，工作温度范围-25-25150150； 民品级民品级多为塑料封装，工作温度范围多为塑料封装，工作温度范围00125125。(2) (2) 应用电路应用电路三端固定输出集成稳压器三端固定输出集成稳压器的的典型应用电路：典型应用电路：三端可调输出集成稳压器三端可调输出集成稳压器的的典型应用电路：典型应用电路： 可可调调输输出出三三端端集集成成稳稳压压器器的的内内部部，在在输输出出端端和和公公共共端端之之间间是是1.251.25 V的参考源，因此输出电压可通过电位器调节。的参考源，因此输出电压可通过电位器调节。（3 3）利用三端集成稳压器组成恒流源）利用三端集成稳压器组成恒流源 稳压器做恒流源稳压器做恒流源 可调稳压器做恒流源电路可调稳压器做恒流源电路 (a)(a)小电流恒流源小电流恒流源 ( (b)b)大电流恒流源大电流恒流源学生实验的成品作业：10.1.3 10.2.2