山东工业职业学院电气工程系制作

1、第九章第九章 直流稳压电源直流稳压电源目录目录9.1 概述概述9.2 稳压管稳压电路稳压管稳压电路9.3 串联型稳压电路串联型稳压电路9.4集成稳压器集成稳压器9.1 概述概述v直流稳压电源的作用和应用v直流稳压电源的组成v直流稳压电源各部分的作用v直流稳压电源的主要性能指标直流稳压电源的作用和应用作用：把输入的交流电变成稳定的直流电压输出。（实物演示）应用：几乎所有的电子仪器和设备都需要稳定的直流电压。电源9.1概述9.1.1直流稳压电源的组成稳压电源各部分的作用稳压电源各部分的作用v变压器的作用：变压(通常是降压)和隔离。v 整流电路的作用：是将交流电转换为脉动的直流电。v滤波电路的作用：

2、是将脉动直流中的交流成分尽可能滤除，使输出电压变得平滑。v稳压电路的作用:稳定输出电压，即当电源电压，负载和环境温度在一定范围内变化时，稳压电路能自动的调节使输出的直流电压基本保持不变。9.1.2 直流稳压电源的主要技术指标直流稳压电源的主要技术指标1、特性指标 最大输出电流最大输出电流 输出电压和电压调节范围输出电压和电压调节范围 保护特性保护特性 通常有过压保护，过流（短路）保护等。它取决于主调整管的最大允许工作电流和变压器的容量以及二极管的最大整流电流等。对于需要固定电源的设备，其稳压电源的调节范围最好小一些，电压值一旦调好后不再改变。对于输出电压可调电源，其输出范围大都从零伏起调，通常

3、要求调压范围宽些，且连续可调。2、质量指标 反映直流稳压电源质量的三项主要指标是Su、Ro、ST (1) 输入调整因数和稳压系数0O,0IOu=ITUUS0o,0IIOOrITUUUUS(2) 输出电阻0, 0OOOI =UTIUR (3) 温度系数0, 0IOUIOTTUS(4) 纹波电压UrSuUIr (5) 效率9.29.2稳压二极管稳压电路稳压二极管稳压电路 它是利用稳压二极管的它是利用稳压二极管的反向击穿特性稳压的，由反向击穿特性稳压的，由于反向特性陡直，较大的于反向特性陡直，较大的电流变化，只会引起较小电流变化，只会引起较小的电压变化。的电压变化。(1)(1)当输入电压变化时如何稳

4、压当输入电压变化时如何稳压由图可知由图可知ZLR+=IIIRIVVVVVRIRIZO= 输入电压输入电压VI增加，必然引起增加，必然引起VO的增加，即的增加，即VZ增加，增加，从而使从而使IZ增加，增加，IR增加，使增加，使VR增加，从而使输出电压增加，从而使输出电压VO减小。这一稳压过程概括为：减小。这一稳压过程概括为： VIVOVZIZIRVRVO9.2.1 稳压原理(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 负载电流负载电流IL增加，必然引起增加，必然引起IR的增加，即的增加，即VR增加，从增加，从而使而使VZ=VO减小，减小，IZ减小。减小。IZ的减小必然使的减小

5、必然使IR减小，减小，VR减小，从而使输出电压减小，从而使输出电压VO增加。这一稳压过程概括为：增加。这一稳压过程概括为： ILIRVRVZ（VO）IZIRVRVO稳压电阻的计算稳压电阻的计算 稳压二极管稳压电路的稳压性能与稳压二极管击稳压二极管稳压电路的稳压性能与稳压二极管击 穿特性的动态电阻有关，与稳压电阻穿特性的动态电阻有关，与稳压电阻R的阻值大小有关的阻值大小有关。稳压二极管的动态电阻越小，稳压电阻稳压二极管的动态电阻越小，稳压电阻R越大越大，稳压性能越好。稳压性能越好。稳压电阻稳压电阻R 的作用的作用将稳压二极管电流的变化转换为电压的变化，将稳压二极管电流的变化转换为电压的变化，从而

6、起到调节作用，同时从而起到调节作用，同时R也是限流电阻。也是限流电阻。 显然显然R 的数值越大，较小的数值越大，较小IZ的变化就可引起足够大的变化就可引起足够大的的VR变化，就可达到足够的稳压效果。变化，就可达到足够的稳压效果。 但但R 的数值越大，就需要较大的输入电压的数值越大，就需要较大的输入电压VI值，损值，损耗就要加大。耗就要加大。稳压电阻的计算稳压电阻的计算 当当输入电压最小，负载电流最大输入电压最小，负载电流最大时，流过稳时，流过稳压二极管的电流最小。此时压二极管的电流最小。此时I IZ Z不应小于不应小于I IZminZmin，由此可计算出由此可计算出稳压电阻的最大值稳压电阻的最

7、大值，实际选用的，实际选用的稳压电阻应小于最大值。即稳压电阻应小于最大值。即LmaxZminZIminmax=IIVVR 当当输入电压最大，负载电流最小输入电压最大，负载电流最小时，流过时，流过 稳压二极管的电流最大。此时稳压二极管的电流最大。此时I IZ Z不应超过不应超过I IZmaxZmax，由，由 此可计算出此可计算出稳压电阻的最小值稳压电阻的最小值。即。即LminZmaxZImaxmin=IIVVRmaxmin U 9.4.2 三端可调式集成稳压器及其应用1. 型号组成及意义型号组成及意义2. 三端可调稳压器的外形、外引线排列及电路符号三端可调稳压器的外形、外引线排列及电路符号3.

8、基本应用电路基本应用电路9.4.3 开关型稳压电源 为解决线性稳压电源功耗较大的缺点，研制了开为解决线性稳压电源功耗较大的缺点，研制了开关型稳压电源。开关型稳压电源关型稳压电源。开关型稳压电源效率可达效率可达90%以上以上，造价低造价低，体积小体积小。现在开关型稳压电源已经比较成熟。现在开关型稳压电源已经比较成熟，广泛应用于各种电子电路之中。开关型稳压电源的，广泛应用于各种电子电路之中。开关型稳压电源的缺点是缺点是纹波较大纹波较大，用于小信号放大电路时，还应采用，用于小信号放大电路时，还应采用第二级稳压措施。第二级稳压措施。 开关型稳压电路的工作原理1 开关型稳压电路的工作原理 开关型稳压电源

9、的原理可用图开关型稳压电源的原理可用图16.1316.13的电路加以的电路加以说明说明。它由。它由调整管调整管、滤波电路滤波电路、比较器比较器、三角波发三角波发生器生器、比较放大器比较放大器和和基准源基准源等部分构成。等部分构成。 图图16.13 16.13 开关型稳压电源原理图开关型稳压电源原理图 三角波发生器通过比较器产生一个方波三角波发生器通过比较器产生一个方波vB，去控，去控制调整管的通断。调整管导通时，向电感充电。当调制调整管的通断。调整管导通时，向电感充电。当调整管截止时，必须给电感中的电流提供一个泄放通路整管截止时，必须给电感中的电流提供一个泄放通路。续流二极管续流二极管D即可起

10、到这个作用，有利于保护调整管即可起到这个作用，有利于保护调整管。 根据电路图的接线，当三角波的幅度小于比较根据电路图的接线，当三角波的幅度小于比较放大器的输出时，比较器输出放大器的输出时，比较器输出高电平高电平，对应调整管，对应调整管的导通时间为的导通时间为t tonon；反之输出为；反之输出为低电平低电平，对应调整管，对应调整管的截止时间的截止时间t toffoff。 输出波形中电位水平高于高电输出波形中电位水平高于高电平最小值的部分，对方波而言，相平最小值的部分，对方波而言，相当方波存在的部分。当方波存在的部分。 输出波形中电位水平低于低输出波形中电位水平低于低电平最大值的部分，对方波而言

11、，电平最大值的部分，对方波而言，相当方波不存在的部分。相当方波不存在的部分。 为了稳定输出电压，应按电压负反馈方式引入反为了稳定输出电压，应按电压负反馈方式引入反馈，以确定基准源和比较放大器的连线。设输出电馈，以确定基准源和比较放大器的连线。设输出电压增加，压增加，FVO增加，比较放大器的输出增加，比较放大器的输出Vf减小，比较减小，比较器方波输出的器方波输出的toff增加，调整管导通时间减小，输出增加，调整管导通时间减小，输出电压下降。起到了稳压作用。电压下降。起到了稳压作用。 各点波形见各点波形见图图16.14。由于调整管发射极输出为方。由于调整管发射极输出为方波，有滤波电感的存在，使输出

12、电流波，有滤波电感的存在，使输出电流iL为锯齿波，趋为锯齿波，趋于平滑。输出则为带纹波的直流电压。于平滑。输出则为带纹波的直流电压。 图图16.14 开关电源波形图开关电源波形图 分析见下页分析见下页qVTtVtVVTtVTtvTtvTVTttIonIonCESIoffDE0EO)(1+)(1d1d1=11 可以通过改变比较器输出方波的宽度（占空比）可以通过改变比较器输出方波的宽度（占空比）来控制输出电压值。这种控制方式称为来控制输出电压值。这种控制方式称为脉冲宽度调制脉冲宽度调制(PWM)。q q称为占空比称为占空比 方波高电平的时方波高电平的时间占整个周期的间占整个周期的百分比。百分比。在输入电压一定时，在输入电压一定时， 输出电压与占空比成正比。输出电压与占空比成正比。 忽略电感的直流电阻，输出电压忽略电感的直流电阻，输出电压VO即为即为vE的平均分的平均分量。于是有量。于是有1调整管工作在开关状态，功耗大大降低，调整管工作在开关状态，功耗大大降低， 电源效率大为提高；电源效率大为提高；2调整管在开关状态下工作，为得到直流输出，调整管