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第七章 直流稳压电源本讲稿第一页，共四十二页7 71 1整流电路整流电路 在工农业生产和科学实验中，主要采用交流电，但是在某些场合，例在工农业生产和科学实验中，主要采用交流电，但是在某些场合，例如电解、电镀蓄电池的充电、直流电动机等，都需要用直流电源供如电解、电镀蓄电池的充电、直流电动机等，都需要用直流电源供电。此外，在电子电路和自动控制置中，还需要用电压非常稳定的电。此外，在电子电路和自动控制置中，还需要用电压非常稳定的直流电源。为了得到直流电，除了采用直流发电机、干电池等直流直流电源。为了得到直流电，除了采用直流发电机、干电池等直流电源外，目前广泛采用各种半导体直流电源。电源外，目前广泛采用各种半导体直流电源。如图如图7-17-1所示是半导体直流稳压电源的原理方框图，它表示把交流电所示是半导体直流稳压电源的原理方框图，它表示把交流电变换为直流电的过程。图中各部分的功能如下：变换为直流电的过程。图中各部分的功能如下：（1 1）整流变压器：将交流电源电压变换为符合整流需要的电压。）整流变压器：将交流电源电压变换为符合整流需要的电压。（2 2）整流电路：将交流电压变换为单向脉动电压。）整流电路：将交流电压变换为单向脉动电压。（3 3）滤波电路：减小整流电压的脉动程度，以适合负载的需要。）滤波电路：减小整流电压的脉动程度，以适合负载的需要。（4 4）稳压电路：在交流电源电压波动或负载变动时，使直流）稳压电路：在交流电源电压波动或负载变动时，使直流下一页返回本讲稿第二页，共四十二页7 71 1整流电路整流电路 输出电压稳定。在对直流电压的稳定程度要求较低的电路中，稳压电路输出电压稳定。在对直流电压的稳定程度要求较低的电路中，稳压电路也可以不要。也可以不要。本章介绍从交流电变换成直流电所需要的各种电路的基本组成和工作原本章介绍从交流电变换成直流电所需要的各种电路的基本组成和工作原理，包括整流电路、滤波电路和稳压电路。理，包括整流电路、滤波电路和稳压电路。7 71 1整流电路整流电路 整流电路的任务是将交流电变换为直流电。完成这一任务主要是靠二极整流电路的任务是将交流电变换为直流电。完成这一任务主要是靠二极管的单向导电作用，因此二极管是构成整流电路的核心元件。管的单向导电作用，因此二极管是构成整流电路的核心元件。整流电路按输入电源相数可分为单相整流电路和三相整流电路，按输出波形又整流电路按输入电源相数可分为单相整流电路和三相整流电路，按输出波形又可分为半波整流电路、全波整流电路和桥式整流电路等。可分为半波整流电路、全波整流电路和桥式整流电路等。为了简单起见，分析计算整流电路时把二极管当作理想元件来处为了简单起见，分析计算整流电路时把二极管当作理想元件来处理，即认为二极管的正向导通电阻为零，而反向电阻为无穷大。理，即认为二极管的正向导通电阻为零，而反向电阻为无穷大。上一页返回下一页本讲稿第三页，共四十二页7 71 1整流电路整流电路 7 71 11 1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 单相半波整流电路如单相半波整流电路如图图7-2(a)7-2(a)所示。它是最简单的整流电路，由整流变所示。它是最简单的整流电路，由整流变压器、整流二极管压器、整流二极管VDVD及负载电阻组成。其中及负载电阻组成。其中u u1 1，u u2 2分别为整流变压器分别为整流变压器的原边和副边交流电压。电路的工作情况如下：的原边和副边交流电压。电路的工作情况如下：设整流变压器副边电压为：设整流变压器副边电压为：当当u u2 2为正半周时，其极性为上正下负，即为正半周时，其极性为上正下负，即a a点电位高于点电位高于b b点电位，二极管点电位，二极管VDVD因承受正因承受正向电压而导通，此时有电流流过负载，并且和二极管上的电流相等，即。忽略二向电压而导通，此时有电流流过负载，并且和二极管上的电流相等，即。忽略二极管的电压降，则负载两端的输出电压等于变压器副边电压，即极管的电压降，则负载两端的输出电压等于变压器副边电压，即,输出电压的波输出电压的波形与变压器副边电压形与变压器副边电压u u2 2的相同。的相同。当当u u2 2为负半周时，其极性为上负下正，即为负半周时，其极性为上负下正，即a a点电位低于点电位低于b b点电位，二极管点电位，二极管VDVD因承受反向电压而截止。此时负载上无电流流过，输出电压因承受反向电压而截止。此时负载上无电流流过，输出电压U=0U=0，变压，变压器副边电压器副边电压u u2 2全部加在二极管全部加在二极管VDVD上。上。上一页返回下一页本讲稿第四页，共四十二页7 71 1整流电路整流电路 综上所述，在负载电阻得到的是如综上所述，在负载电阻得到的是如图图7-2(b)7-2(b)所示的单向脉动电压。所示的单向脉动电压。2 2参数计算参数计算 （l l）负载上的电压平均值和电流平均值。负载上得到的整流电压虽然是单方向的）负载上的电压平均值和电流平均值。负载上得到的整流电压虽然是单方向的（极性一定），但其大小是变化的。常用一个周期的平均值来衡量这种单向脉（极性一定），但其大小是变化的。常用一个周期的平均值来衡量这种单向脉动电压的大小。动电压的大小。单相半波整流电压的平均值为：单相半波整流电压的平均值为：（7-17-1）流过负载电阻流过负载电阻R RL L的电流平均值为：的电流平均值为：（7-27-2）（2 2）整流二极管的电流平均值和承受的最高反向电压。流经二极管的电）整流二极管的电流平均值和承受的最高反向电压。流经二极管的电流平均值就是流经负载电阻的电流平均值，即：流平均值就是流经负载电阻的电流平均值，即：（7-37-3）上一页返回下一页本讲稿第五页，共四十二页7 71 1整流电路整流电路 二极管截止时承受的最高反向电压就是整流变压器副边交流电压二极管截止时承受的最高反向电压就是整流变压器副边交流电压u u2 2的最大的最大值，即：值，即：（7-47-4）根据和可以选择合适的整流二极管。根据和可以选择合适的整流二极管。例例7-1 7-1 有一单相半波整流电路如有一单相半波整流电路如图图7-27-2（a a）所示。已知负载电阻所示。已知负载电阻=750=750，变压器副边电压变压器副边电压U U2=20V,2=20V,试求、试求、,并选用二极管。并选用二极管。解：输出电压的平均值为：解：输出电压的平均值为：负载电阻负载电阻R RL L的电流平均值为：的电流平均值为：整流二极管的电流平均值为：整流二极管的电流平均值为：二极管承受的最高反向电压为：二极管承受的最高反向电压为：查半导体手册，可以选用型号为查半导体手册，可以选用型号为2AP42AP4的整流二极管，其最大整流电流为的整流二极管，其最大整流电流为16mA,16mA,最高反向工作电压为最高反向工作电压为50V50V为了使用安全，二极管的反向工作峰值电为了使用安全，二极管的反向工作峰值电压要选得比大一倍左右。压要选得比大一倍左右。上一页返回下一页本讲稿第六页，共四十二页7 71 1整流电路整流电路 7.1.2 7.1.2 单相桥式整流电路单相桥式整流电路 单相半波整流的缺点是只利用了电源电压的半个周期，同时整流电压的脉动单相半波整流的缺点是只利用了电源电压的半个周期，同时整流电压的脉动较大。为了克服这些缺点，常采用全波整流电路，其中最常用的是单相桥较大。为了克服这些缺点，常采用全波整流电路，其中最常用的是单相桥式整流电路。式整流电路。1 1 工作原理工作原理 单相桥式整流电路是由单相桥式整流电路是由4 4个整流二极管接成电桥的形式构成的，如个整流二极管接成电桥的形式构成的，如图图7-7-3(a)3(a)所示。所示。图图7-3(b7-3(b）所示为单相桥式整流电路的一种简便画法。）所示为单相桥式整流电路的一种简便画法。单相桥式整流电路的工作情况如下：单相桥式整流电路的工作情况如下：设整流变压器副边电压为：设整流变压器副边电压为：当为正半周时，其极性为上正下负，即当为正半周时，其极性为上正下负，即a a点电位高于点电位高于b b点电位，二极管点电位，二极管V1V1，V3V3因承受正向电压而导通，因承受正向电压而导通，V2V2，V4V4因承受反向电压而截止。此时电流的路径因承受反向电压而截止。此时电流的路径为：为：，如，如图图7-47-4（a a）所示。所示。上一页返回下一页本讲稿第七页，共四十二页7 71 1整流电路整流电路 当为负半周时，其极性为上负下正，即当为负半周时，其极性为上负下正，即a a点电位低于点电位低于b b点电位，二极管点电位，二极管V2V2，V4V4因承受正向电压而导通，因承受正向电压而导通，V1V1，V3V3因承受反向电压而截止。此时电流的路径因承受反向电压而截止。此时电流的路径为：为：，如图，如图7-47-4（b b）所示。）所示。可见无论电压是在正半周还是在负半周，负载电阻上都有相同方向的电可见无论电压是在正半周还是在负半周，负载电阻上都有相同方向的电流流过，因此在负载电阻得到的是单向脉动电压和电流。忽略二极管导流流过，因此在负载电阻得到的是单向脉动电压和电流。忽略二极管导通时的正向压降，则单相桥式整流电路的波形如通时的正向压降，则单相桥式整流电路的波形如图图7-57-5所示。所示。2 2参数计算参数计算 (1)(1)负载上的电压平均值和电流平均值。单相全波整流电压的平均值为：负载上的电压平均值和电流平均值。单相全波整流电压的平均值为：（7-57-5）流过负载电阻的电流平均值为：流过负载电阻的电流平均值为：（7-67-6）上一页返回下一页本讲稿第八页，共四十二页7 71 1整流电路整流电路 (2)(2)整流二极管的电流平均值和承受的最高反向电压。因为桥式整流电路中每整流二极管的电流平均值和承受的最高反向电压。因为桥式整流电路中每两个二极管串联导通半个周期，所以流经每个二极管的电流平均值为负载电两个二极管串联导通半个周期，所以流经每个二极管的电流平均值为负载电流的一半，即：流的一半，即：（7-77-7）每个二极管在截止时承受的最高反向电压为的最大值，即：每个二极管在截止时承受的最高反向电压为的最大值，即：（7-87-8）(3)(3)整流变压器副边电压有效值和电流有效值。整流变压器副边电压有效值为：整流变压器副边电压有效值和电流有效值。整流变压器副边电压有效值为：整流变压器副边电流有效值为整流变压器副边电流有效值为：由以上计算，可以选择整流二极管和整流变压器。由以上计算，可以选择整流二极管和整流变压器。除了用分立组件组成桥式整流电路外，现在半导体器件厂已将除了用分立组件组成桥式整流电路外，现在半导体器件厂已将上一页返回下一页本讲稿第九页，共四十二页7 71 1整流电路整流电路 整流二极管封装在一起，制造成单相整流桥和三相整流桥模块，这些模块只整流二极管封装在一起，制造成单相整流桥和三相整流桥模块，这些模块只有输入交流和输出直流引脚，减少了接线，提高了电路工作的可靠性，使有输入交流和输出直流引脚，减少了接线，提高了电路工作的可靠性，使用起来非常方便。单相整流桥模块的外形和实物接线图如用起来非常方便。单相整流桥模块的外形和实物接线图如图图7-67-6所示。所示。例例7-2 7-2 试设计一台输出电压为试设计一台输出电压为24V24V，输出电流为的直流电源，电路形式可，输出电流为的直流电源，电路形式可以采用半波整流或桥式整流，试确定两种电路形式的变压器副边电压有效以采用半波整流或桥式整流，试确定两种电路形式的变压器副边电压有效值，并选定相应的整流二极管。值，并选定相应的整流二极管。解解(1)(1)当采用半波整流电路时，变压器副边电压有效值为：当采用半波整流电路时，变压器副边电压有效值为：整流的二极管承受的最高反向电流为：整流的二极管承受的最高反向电流为：流过整流二极管的平均电流为：流过整流二极管的平均电流为：上一页返回下一页本讲稿第十页，共四十二页7 71 1整流电路整流电路 因此，可以选用型号为因此，可以选用型号为2CZ12B2CZ12B的整流二极管，其最大整流电流为的整流二极管，其最大整流电流为3 3，最，最高反向工作电压为高反向工作电压为200V200V。(2)(2)当采用桥式整流电路时，变压器副边电压有效值为：当采用桥式整流电路时，变压器副边电压有效值为：整流二极管承受的最高反向电压为：整流二极管承受的最高反向电压为：流过整流二极管的平均电流为：流过整流二极管的平均电流为：因此，可以选用因此，可以选用4 4只型号为只型号为2CZ11A2CZ11A整流二极管，其最大整流电流为，最高反向工作整流二极管，其最大整流电流为，最高反向工作电压为电压为100V100V。变压器副边电流有效值为：变压器副边电流有效值为：变压器的容量为：变压器的容量为：上一页返回本讲稿第十一页，共四十二页7 72 2滤波电路滤波电路 整流电路可以将交流电转换为直流电，但脉动较大，在某些应用中如电镀、蓄整流电路可以将交流电转换为直流电，但脉动较大，在某些应用中如电镀、蓄电池充电等可以直接使用脉动直流电源。但许多电子设备需要平稳的直流电源。电池充电等可以直接使用脉动直流电源。但许多电子设备需要平稳的直流电源。这种电源中的整流电路后面还需要加滤波电路将交流成分滤除，以得到比较平这种电源中的整流电路后面还需要加滤波电路将交流成分滤除，以得到比较平滑的输出电压。滑的输出电压。滤波通常是利用电容或电感的能量存储功能来实现的。滤波通常是利用电容或电感的能量存储功能来实现的。7.2.1 7.2.1电容滤波电路电容滤波电路 最简单的电容滤波电路是在整流电路的直流输出侧负载电阻最简单的电容滤波电路是在整流电路的直流输出侧负载电阻 两端并联两端并联一电容器一电容器C C，利用电容器的端电压在电路状态改变时不能突变的原理，利用电容器的端电压在电路状态改变时不能突变的原理，使输出电压趋于平滑。使输出电压趋于平滑。1 1工作原理工作原理 如如图图7-7(a)7-7(a)所示为单相半波整流电容滤波电路，其工作原理如下：所示为单相半波整流电容滤波电路，其工作原理如下：设整流变压器副边电压为：设整流变压器副边电压为：假设电路接通时恰恰在假设电路接通时恰恰在 由负到正过零的时刻，这时二极管由负到正过零的时刻，这时二极管V V开始导开始导返回下一页本讲稿第十二页，共四十二页7 72 2滤波电路滤波电路 通，电源通，电源 在向负载供电在向负载供电 的同时又对电容的同时又对电容C C充电。如果忽略二极管正向压降，电充电。如果忽略二极管正向压降，电容电压容电压 紧随输入电压紧随输入电压 按正弦规律上升至按正弦规律上升至 的最大值。随后的最大值。随后 和和 都开始下降，都开始下降，按正弦规律下降当按正弦规律下降当 时，二极管时，二极管V V因承受反向电压而截止，而电容则对负载电阻因承受反向电压而截止，而电容则对负载电阻 按指数规律放电，负载中仍有电流。在按指数规律放电，负载中仍有电流。在 的下一个正半周内，当的下一个正半周内，当 降至降至 大于大于 时，二极管又导通，电容时，二极管又导通，电容C C再次充电。这样循环下去，再次充电。这样循环下去，周期性地变化，电周期性地变化，电容周而复始地充电和放电。电容两端的电压容周而复始地充电和放电。电容两端的电压 即为输出电压即为输出电压 其波形如其波形如图图7-7(7-7()所示，可见输出电压的脉动大为减小，并且电压较高。所示，可见输出电压的脉动大为减小，并且电压较高。桥式整流电容滤波电路与半波整流电容滤波电路的工作原理一样，不桥式整流电容滤波电路与半波整流电容滤波电路的工作原理一样，不同之处在于，在同之处在于，在 的一个周期里，电路中总有二极管导通，电容经历的一个周期里，电路中总有二极管导通，电容经历两次充放电过程，因此输出电压更加平滑。其原理电路和工作波形分两次充放电过程，因此输出电压更加平滑。其原理电路和工作波形分别如别如图图7-87-8（a)a)、(b(b）所示。所示。2 2参数计算参数计算 一般常用如下经验公式估算电容滤波时的输出电压平均值，即：一般常用如下经验公式估算电容滤波时的输出电压平均值，即：上一页返回下一页本讲稿第十三页，共四十二页7 72 2滤波电路滤波电路 半波：半波：（7-97-9）全波：全波：（7-107-10）采用电容滤波时，输出电压的脉动程度与电容器的放电时间常数有关，时采用电容滤波时，输出电压的脉动程度与电容器的放电时间常数有关，时间常数大，脉动就小。为了获得较平滑的输出电压，选择电容时一般要求：间常数大，脉动就小。为了获得较平滑的输出电压，选择电容时一般要求：（半波）（半波）（7-117-11）（桥式）（桥式）（7-127-12）式中，为交流电压的周期。滤波电容一般选择体积小、容量大的电解电容器。应注式中，为交流电压的周期。滤波电容一般选择体积小、容量大的电解电容器。应注意，普通电解电容器有正、负极性，使用时正极必须接高电位端，如果接反会造意，普通电解电容器有正、负极性，使用时正极必须接高电位端，如果接反会造成电解电容器的损坏。成电解电容器的损坏。加入滤波电容以后，二极管导通时间缩短，导通角小于加入滤波电容以后，二极管导通时间缩短，导通角小于 ，且在短时间内承，且在短时间内承受较大的冲击电流，容易使二极管损坏。为了保证二极管的安全，选管时应受较大的冲击电流，容易使二极管损坏。为了保证二极管的安全，选管时应放宽裕量。放宽裕量。上一页返回下一页本讲稿第十四页，共四十二页7 72 2滤波电路滤波电路 单相半波整流电容滤波电路中，二极管承受的反向电压为单相半波整流电容滤波电路中，二极管承受的反向电压为 。当负载开路时，。当负载开路时，二极管承受的反向电压最高为：二极管承受的反向电压最高为：单相桥式整流电容滤波电路中，二极管承受的反向电压与没有电容滤波时一样，单相桥式整流电容滤波电路中，二极管承受的反向电压与没有电容滤波时一样，为：为：。例例7-37-3设计一单相桥式整流电容滤波电路。要求输出电压设计一单相桥式整流电容滤波电路。要求输出电压=48V=48V，己知负，己知负载电阻，交流电源频率为，试选择整流二极管和滤波电容器。载电阻，交流电源频率为，试选择整流二极管和滤波电容器。解：流过整流二极管的平均电流为：解：流过整流二极管的平均电流为：变压器副边电压有效值为：变压器副边电压有效值为：整流二极管承受的最高反向电压为：整流二极管承受的最高反向电压为：因此，可以选择型号为因此，可以选择型号为2CZ11B2CZ11B的整流二极管，其最大整流电流为的整流二极管，其最大整流电流为1A1A，最高，最高反向工作电压为反向工作电压为200V200V。取：。取：则则上一页返回下一页本讲稿第十五页，共四十二页7 72 2滤波电路滤波电路 7.2.27.2.2电感滤波电路电感滤波电路 电感滤波电路如电感滤波电路如图图7-97-9所示，即在整流电路与负载电阻所示，即在整流电路与负载电阻 之间串联一个之间串联一个电感器电感器L L。交流电压。交流电压 经全波整流后变成脉动直流电压，其中既含有各经全波整流后变成脉动直流电压，其中既含有各次谐波的交流分量，又含有直流分量。电感次谐波的交流分量，又含有直流分量。电感L L的感抗的感抗 对于直流分量，对于直流分量，电感相当于短路，所以直流分量基本上都降在电阻，电感相当于短路，所以直流分量基本上都降在电阻 上；对于交流上；对于交流分量，谐波频率越高，感抗越大，因而交流分量大部分降在电感分量，谐波频率越高，感抗越大，因而交流分量大部分降在电感L L上。上。这样，在输出端即可得到较平滑的电压波形。这样，在输出端即可得到较平滑的电压波形。与电容滤波相比，电感滤波的特点是：与电容滤波相比，电感滤波的特点是：（1 1）二极管的导电角较大（大于）二极管的导电角较大（大于 ），是因为电感），是因为电感L L的反电动势使二极管导的反电动势使二极管导电角增大），峰值电流很小，输出特性较平坦。电角增大），峰值电流很小，输出特性较平坦。（2 2）输出电压没有电容滤波的高。当忽略电感线圈的电阻时，输出的直流）输出电压没有电容滤波的高。当忽略电感线圈的电阻时，输出的直流电压与不加电感时一样，为电压与不加电感时一样，为 。负载改变时，对输出电压的影。负载改变时，对输出电压的影响也较小。响也较小。上一页返回本讲稿第十六页，共四十二页7 73 3直流稳压电路直流稳压电路 7 73 31 1并联型线性稳压电路并联型线性稳压电路 稳压管工作在反向击穿区时，即使流过稳压管的电流有较大的变化，其两稳压管工作在反向击穿区时，即使流过稳压管的电流有较大的变化，其两端的电压却基本保持不变。利用这一特点，将稳压管与负载电阻并联，端的电压却基本保持不变。利用这一特点，将稳压管与负载电阻并联，并使其工作在反向击穿区，就能在一定的条件下保证负载上的电压基本并使其工作在反向击穿区，就能在一定的条件下保证负载上的电压基本不变，从而起到稳定电压的作用。不变，从而起到稳定电压的作用。根据上述原理构成的并联型直流稳压电路如根据上述原理构成的并联型直流稳压电路如图图7-107-10所示，其中稳压管所示，其中稳压管 反向并联反向并联在负载电阻在负载电阻 两端，电阻两端，电阻R R起限流和分压起限流和分压 作用。稳压电路的输入电压来自整作用。稳压电路的输入电压来自整流滤波电路的输出电压。流滤波电路的输出电压。并联型直流稳压电路的工作原理如下：并联型直流稳压电路的工作原理如下：当输入电压当输入电压 波动时，波动时，会引起输出电压会引起输出电压 波动。如升高将引起波动。如升高将引起 随之升高，这会导致稳压管的电流随之升高，这会导致稳压管的电流 急剧增加，因此电阻急剧增加，因此电阻R R上的电流上的电流 和和电压电压 也跟着迅速增大，也跟着迅速增大，的增大抵消了的增大抵消了 的增加，从而使输出电压的增加，从而使输出电压 基本上保持不变。这一自动调压过程可表示如下：基本上保持不变。这一自动调压过程可表示如下：返回下一页本讲稿第十七页，共四十二页7 73 3直流稳压电路直流稳压电路 反之，当反之，当 小时，小时，相应减小，仍可保持相应减小，仍可保持 基本不变。基本不变。当负载电流当负载电流 变化引起输出电压变化引起输出电压 发生变化时，同样会引起发生变化时，同样会引起 的的相应变化，使得相应变化，使得 保持基本稳定。如当保持基本稳定。如当 增大时，增大时，和和 均会随均会随之增大而使之增大而使 下降，这将导致下降，这将导致 急剧减小，使急剧减小，使 仍维持原有数仍维持原有数值，保持值，保持 不变，从而使不变，从而使 得到稳定。得到稳定。可见，这种稳压电路中稳压管可见，这种稳压电路中稳压管 起着自动调节的作用，电阻起着自动调节的作用，电阻R R一方一方面保证稳压管的工作电流不超过最大稳定电流面保证稳压管的工作电流不超过最大稳定电流 ；另一方面还；另一方面还起到电压补偿作用。起到电压补偿作用。选择稳压管时，一般取：选择稳压管时，一般取：（7-137-13）式中，式中，为负载电流为负载电流 的最大值。的最大值。7 73 32 2串联型线性稳压电路串联型线性稳压电路 硅稳压管稳压电路虽很简单，但受稳压管最大稳定电流的限制，硅稳压管稳压电路虽很简单，但受稳压管最大稳定电流的限制，上一页返回下一页本讲稿第十八页，共四十二页7 73 3直流稳压电路直流稳压电路 负载电流不能太大。另外，输出电压不可调且稳定性也不够理想。若要负载电流不能太大。另外，输出电压不可调且稳定性也不够理想。若要获得稳定性高且连续可调的输出直流电压，可以采用由三极管或集成获得稳定性高且连续可调的输出直流电压，可以采用由三极管或集成运算放大器所组成的串联型直流稳压电路。运算放大器所组成的串联型直流稳压电路。串联型直流稳压电路的基本原理图如串联型直流稳压电路的基本原理图如图图7-117-11所示。所示。整个电路由整个电路由4 4部分组成：部分组成：（1 1）取样环节。由）取样环节。由R R1 1，RPRP，R R2 2组成的分压电路构成。它将输出电压分出一部分作为组成的分压电路构成。它将输出电压分出一部分作为取样电压送到比较放大环节。取样电压送到比较放大环节。（2 2）基准电压。由稳压二极管和电阻）基准电压。由稳压二极管和电阻R R3 3构成的稳压电路组成。它为电路提构成的稳压电路组成。它为电路提供一个稳定的基准电压，作为调整、比较的标准。供一个稳定的基准电压，作为调整、比较的标准。设设V2V2发射结电压可以忽略，则：发射结电压可以忽略，则：或或 （7-147-14）用电位器用电位器RPRP即可调节输出电压的大小，但必定大于或等于。即可调节输出电压的大小，但必定大于或等于。上一页返回下一页本讲稿第十九页，共四十二页7 73 3直流稳压电路直流稳压电路 （3 3）比较放大环节。由）比较放大环节。由V2V2和和R4R4构成的直流放大电路组成。其作用是构成的直流放大电路组成。其作用是将取样电压将取样电压U Uf f与基准电压与基准电压U Uz z之差放大后去控制调整管之差放大后去控制调整管V1V1。（4 4）调整环节。由工作在线性放大区的功率管）调整环节。由工作在线性放大区的功率管V1V1组成。组成。V1V1的基极电流的基极电流I IB1B1受比较放受比较放大电路输出的控制，它的改变又可使集电极电流大电路输出的控制，它的改变又可使集电极电流I IC1C1和集、射电压和集、射电压U UCE1CE1改变，从改变，从而达到自动调整稳定输出电压的目的。而达到自动调整稳定输出电压的目的。电路的工作原理如下：电路的工作原理如下：当输入电压当输入电压U UI I或输出电流或输出电流I IO O变化引起输出电压变化引起输出电压U UO O增加时，取样电压增加时，取样电压U UI I相应增相应增大，使大，使V2V2管的基极电流管的基极电流I IB2B2和集电极电流和集电极电流I IC2C2随之增加，随之增加，V2V2管的集电极管的集电极电位电位U UC2C2下降，因此下降，因此V1V1管的基极电流管的基极电流I IB1B1下降，下降，I IC1C1下降，下降，U UCB1CB1增加，增加，U UO O下降，下降，从而使从而使U UO O保持基本稳定。这一自动调压过程可以表示如下：保持基本稳定。这一自动调压过程可以表示如下：同理，当同理，当U UI I或或I IO O变化使变化使U UO O降低调整过程相反，降低调整过程相反，U UCE1CE1将减小使将减小使U UO O上一页返回下一页本讲稿第二十页，共四十二页7 73 3直流稳压电路直流稳压电路 保持基本不变。从上述调整过程可以看出，该电路是依靠电压负反保持基本不变。从上述调整过程可以看出，该电路是依靠电压负反馈来稳定输出电压的。比较放大环节也可采用集成运算放大器，如馈来稳定输出电压的。比较放大环节也可采用集成运算放大器，如图图7-127-12所示。所示。7 73 33 3线性集成稳压器线性集成稳压器 由分立组件组成的直流稳压电路需要外接不少组件，因而体积大，使用不便。集由分立组件组成的直流稳压电路需要外接不少组件，因而体积大，使用不便。集成稳压器是将稳压电路的主要组件甚至全部组件制作在一块硅基片上的集成电成稳压器是将稳压电路的主要组件甚至全部组件制作在一块硅基片上的集成电路，因而具有体积小、使用方便、工作可靠等特点。路，因而具有体积小、使用方便、工作可靠等特点。集成稳压器的种类很多，作为小功率的直流稳压电源，应用最为普遍的是三端式集成稳压器的种类很多，作为小功率的直流稳压电源，应用最为普遍的是三端式串联型集成稳压器。三端式是指稳压器仅有输入端、输出端和公共端串联型集成稳压器。三端式是指稳压器仅有输入端、输出端和公共端3 3个接线端个接线端子。如子。如图图7-137-13所示为所示为W78XXW78XX和和W79XXW79XX系列稳压器的外形和管脚排列图。系列稳压器的外形和管脚排列图。W78XXW78XX系列输出正电压有系列输出正电压有5V5V，6V6V，8V8V，9V9V，10V10V，12V12V，15V15V，18V18V和和24V24V等多种。若要获得负输出电压选等多种。若要获得负输出电压选W79XXW79XX系列即可。例如系列即可。例如W7805W7805输出输出+5V+5V电压，电压，上一页返回下一页本讲稿第二十一页，共四十二页7 73 3直流稳压电路直流稳压电路 W7905 W7905则输出则输出5V5V电压。这类三端稳压器在加装散热器的情况下，输电压。这类三端稳压器在加装散热器的情况下，输出电流可达出电流可达1.5A1.5A2.2A2.2A，最高输入电压为，最高输入电压为35V35V，最小输入、输出电，最小输入、输出电压之差为压之差为2V2V3V3V，输出电压变化率为，输出电压变化率为0.1%0.1%0.20.2。下面介绍几种三端式串联型集成稳压器的应用电路：下面介绍几种三端式串联型集成稳压器的应用电路：三端稳压器可以用最简单的形式接入电路中使用。如三端稳压器可以用最简单的形式接入电路中使用。如图图7-14(a)7-14(a)所所示为示为W78XXW78XX系列的基本应用电路，从变压器输出的交流电压经整流系列的基本应用电路，从变压器输出的交流电压经整流滤波后产生的直流电压从滤波后产生的直流电压从1 1，3 3两端输入，从两端输入，从2 2，3 3两端输出的是稳两端输出的是稳定的直流电压。当稳压器远离整流滤波电路时，接入电容定的直流电压。当稳压器远离整流滤波电路时，接入电容C C1 1以抵消以抵消较长线路的电感效应，防止产生自激振荡。电容较长线路的电感效应，防止产生自激振荡。电容C C2 2的接入是为了减的接入是为了减小电路的高频噪声。小电路的高频噪声。C C1 1一般取一般取0.10.11F1F，C2C2取取1F1F。当需要负电源时，应选用当需要负电源时，应选用W79XXW79XX系列的产品。如图系列的产品。如图7-14(b)7-14(b)所示为所示为W79XXW79XX系系列的基本应用电路，列的基本应用电路，C C1 1，C C2 2的选取和连接方法的选取和连接方法上一页返回下一页本讲稿第二十二页，共四十二页7 73 3直流稳压电路直流稳压电路 与与W78 XXW78 XX系列相同，只是输入和输出均为负电压，且从系列相同，只是输入和输出均为负电压，且从3 3，1 1两端输两端输入，从入，从2 2，1 1两端输出。两端输出。图图7-157-15所示为三端可调式正电压输出的稳所示为三端可调式正电压输出的稳压电路，输入电压范围为压电路，输入电压范围为240V240V，输出电压可在，输出电压可在1 125253737之之间调整。图中间调整。图中U U1 1为整流滤波后的电压，为整流滤波后的电压，R R1 1、R RP P用来调整输出电压。若忽用来调整输出电压。若忽略调整端的电流（调整电流很小，约为略调整端的电流（调整电流很小，约为50 50 ），则），则R R1 1与与R RP P近似为串联，近似为串联，输出电压可用下式表示。输出电压可用下式表示。（7-157-15）上一页返回本讲稿第二十三页，共四十二页图图7-17-1半导体直流稳压电源的原半导体直流稳压电源的原理框图理框图返回本讲稿第二十四页，共四十二页图图7-27-2单相半波整流电路及其输出单相半波整流电路及其输出电压波形电压波形返回本讲稿第二十五页，共四十二页图图7-27-2单相半波整流电路及其输出单相半波整流电路及其输出电压波形电压波形返回本讲稿第二十六页，共四十二页图图7-27-2单相半波整流电路及其输出单相半波整流电路及其输出电压波形电压波形返回本讲稿第二十七页，共四十二页图图7-37-3单相桥式整流电路单相桥式整流电路返回本讲稿第二十八页，共四十二页图图7-47-4单相桥式整流电路的电流通路单相桥式整流电路的电流通路 返回本讲稿第二十九页，共四十二页图图7-47-4单相桥式整流电路的电流通路单相桥式整流电路的电流通路 返回本讲稿第三十页，共四十二页图图7-57-5单相桥式整流电路的波形单相桥式整流电路的波形返回本讲稿第三十一页，共四十二页图图7-6 7-6 单相整流桥模块的外形和接单相整流桥模块的外形和接线图线图返回本讲稿第三十二页，共四十二页图图7-7 7-7 单相半波整流电容滤波电路单相半波整流电容滤波电路及其输出电压波形及其输出电压波形 返回本讲稿第三十三页，共四十二页图图7-7 7-7 单相半波整流电容滤波电路单相半波整流电容滤波电路及其输出电压波形及其输出电压波形 返回本讲稿第三十四页，共四十二页图图7-8 7-8 桥式整流电容滤波电路及桥式整流电容滤波电路及其输出电压波形其输出电压波形返回本讲稿第三十五页，共四十二页图图7-9 7-9 单相桥式整流电感滤波电路单相桥式整流电感滤波电路 返回本讲稿第三十六页，共四十二页图图7-10 7-10 并联型直流稳压电路并联型直流稳压电路返回本讲稿第三十七页，共四十二页图图7-117-11串联型稳压电路串联型稳压电路返回本讲稿第三十八页，共四十二页图图7-12 7-12 采用集成运算放大器的串联采用集成运算放大器的串联型稳压电路型稳压电路返回本讲稿第三十九页，共四十二页图图7-13 W78XX7-13 W78XX和和W79XXW79XX系列稳压器系列稳压器的外形和管脚排列图的外形和管脚排列图返回本讲稿第四十页，共四十二页图图7-147-14三端稳压器基本接线图三端稳压器基本接线图返回本讲稿第四十一页，共四十二页图图7-15 7-15 三端可调式集成稳压电路三端可调式集成稳压电路返回本讲稿第四十二页，共四十二页