电子设备所需的直流电源课件

电子设备所需的直流电源，一般都是采用由交流电网供电，经“整流”、“滤波”、“稳压”后获得。整流：指把大小、方向都变化的交流电变成单向脉动的直流电，能完成整流任务的设备称为整流器。滤波：指滤除脉动直流电中的交流成分，使得输出波形平滑，能完成滤波任务的设备称为滤波器。稳压：指输入电压波动或负载变化引起输出电压变化时，能自动调整使输出电压维持在原值。

第七章直流稳压电源

本章将介绍串联型稳压电路、开关型稳压电路的原理和应用。7.1.1整流电路1.电路组成单相桥式整流电路如图7.1（a）所示，图7.1（b）是其简化电路。

（a）电路原理图（b）电路简化图图7.1单相桥式整流电路7.1整流和滤波电路

图7.2单相桥式整流电路输出波形

滤波电路的主要元件是电容和电感，以电容滤波电路最常用，如图7.3所示。

（a）原理图（b）波形图图7.3电容滤波电路7.1.2滤波电路2.

电容滤波的特点

(1)滤波后的输出电压中直流分量提高了，交流分量降低了。(2)电容滤波适用于负载电流较小的场合。(3)存在浪涌电流。可在整流二极管两端并接一只0.01μF的电容器来防止浪涌电流烧坏整流二极管。(4)RLC值的改变可以影响输出直流电压的大小。RL开路时，输出UL约为1.4U2；C开路时，输出UL约为0.9U2；若C的容量减小，则输出UL小于1.2U2。7.2.1并联型稳压电路并联型稳压电路如图7.4所示。

图7.4并联型直流稳压电路7.2稳压电路1.

电路组成串联型稳压电路如图7.5所示。电路由四部分组成。

图7.5串联型稳压电路7.2.2

串联型稳压电路T1T2T3(1)采样单元采样单元有R1、R2、和RP组成，与负载RL并联，通过它可以反映输出电压Uo的变化。(2)基准单元基准单元由限流电阻R3与稳压管T3组成。（3）放大单元放大单元由三极管T2组成。（4）调整单元调整单元由三极管T1组成，它是串联型稳压电路的核心元件。T1必须选择大功率三极管。2.工作原理串联型稳压电路的自动稳压过程按电网波动和负载电阻变动两种情况分述如下：

Ui↑→Uo↑→Uf↑→UBE2↑→IB2↑→IC2↑→UCE2↓→UBE1↓→IB1↓→UCE1↑→Uo↓RL↓→Uo↓→Uf↓→UBE2↓→IB2↓→IC2↓→UCE2↑→UBE1↑→IB1↑→UCE1↓→Uo↑当Ui↓或RL↑时的调整过程与上述相反。由上分析可知，这是一个负反馈系统。正因为电路内有深度电压串联负反馈，所以才能使输出电压稳定。

[例]在图7.5中，设稳压管工作电压UZ=6V，采样单元中R1=R2=RP，试估算输出电压的调节范围。解：Uomax==3×6=18V

Uomin===9V

故：该串联型稳压电路的输出电压可在9V~18V之间调节。3.稳压电源的主要电参数

4.基准电路目前，集成稳压器已达百余种，并且成为模拟集成电路的一个重要分支。它具有输出电流大，输出电压高，体积小，安装调试方便，可靠性高等优点，在电子电路中应用十分广泛。集成稳压器有三端及多端两种外部结构形式。输出电压有可调和固定两种形式：固定式输出电压为标准值，使用时不能再调节；可调式可通过外接元件，在较大范围内调节输出电压。此外，还有输出正电压和输出负电压的集成稳压器。稳压电源以小功率三端集成稳压器应用最为普遍。常用的型号有W78××系列、W79××系列、W317系列、W337系列。7.2.3

三端集成稳压器(a)外形（b）符号图7.6固定输出三端集成稳压器的外形及符号(1)基本应用电路固定输出的三端集成稳压器的基本应用电路如图7.7所示。图中：C1用以抑制过电压，抵消因输入线过长产生的电感效应并消除自激振荡；C2用以改善负载的瞬态响应，即瞬时增减负载电流时不致引起输出电压有较大的波动。C1，C2一般选涤纶电容，容量为0.1μF至几个μF。安装时，两电容应直接与三端集成稳压器的引脚根部相连。图7.7固定输出三端集成稳压器基本应用电路(2)扩展输出电压的应用电路如果需要高于三端集成稳压器的输出电压，可采用如图7.8所示的升压电路。

图7.8提高输出电压电路

图7.9所示电路是用W78XX和μA741组成的输出电压可调的稳压电路。图中集成运放作为电压跟随器使用，它的电源借助于三端集成稳压器的输入直流电压。

图7.9输出电压可调电路由图7.9可知当电位器滑动端在最上端时，可得最大输出电压

Uomax=当电位器滑动端在最下端时，可得最小输出电压

Uomin=故输出电压调节范围为≤Uo≤(3)扩展输出电流的应用电路扩展输出电流的应用电路如图7.10所示。图7.10扩大输出电流电路

开关型稳压电路种类：按开关信号产生的方式划分有自激式和他激式稳压电路。按开关电路与负载的连接方式划分有串联型和并联型。

串联型开关稳压电路中开关调整管与负载串联连接，输出端通调整管及整流二极管与电网相连，电网隔离性差，且只有一路电压输出。

并联型开关稳压电路中输出端与电网间由开关变压器进行电气上的隔离，安全性好，通过开关变压器的次级可以做到多路电压输出，但电路复杂，对开关调整管要求高；按控制方式划分有脉宽调制（PWM）和脉频调制（PFM）。由于开关稳压电路输出功率一般较大，尽管开关调整管相对功耗较小，但绝对功耗仍较大，因此实用中，必须加装散热片。7.3开关稳压电路

1.脉宽调制式串联型开关稳压电路简化原理电路如图

脉宽调制式串联型开关稳压电路的基本电路如图7.13所示。图7.13脉宽调制式串联型开关稳压电路(2)稳压原理当输入的交流电源电压波动或负载电流发生改变时，都将引起输出电压Uo的改变，由于负反馈作用，电路能自动调整而使Uo基本上维持稳定不变。稳压过程如下：若Uo↑→UF↑(UF>UR)→uo1为负值→uo2输出高电平变窄（to↓）→Uo↓从而使输出电压基本不变。反之，若Uo↓→UF↓(UR>UF)→uo1为正值→uo2输出高电平变宽（to↑）→Uo↑同样使输出电压基本不变。

2.脉宽调制式并联型开关稳压电路脉宽调制式并联型开关稳压电路的基本原理图

脉宽调制式并联型开关稳压电路的基本电路如图7.14所示。

图7.14脉宽调制式并联型开关稳压电路1.直流稳压电源应包含整流、滤波和稳压三个部分。整流元件为二极管，滤波元件有电容和电感，滤波电容应与负载并联