1、第第9 9章直流稳压电源章直流稳压电源9.19.1二极管整流电路二极管整流电路9.1.19.1.1单相半波整流电路单相半波整流电路1、电路的组成及工作原理图9.1.1（a）所示为单相半波整流电路，图9.1.1（b）为电路工作波形。由于流过负载的电流和加在负载两端的电压只有半个周期的正弦波，故称半波整流。2、负载上的直流电压和直流电流直流电压是指一个周期内脉动电压的平均值。即 220202AVO45.0222)(dsin221)(d21VVttVtvV）（流过负载RL上的直流电流为 L2LAVOAVO45.0RVRVI）（）（3、整流二极管参数L2AVOAVD45.0RVII）（）（2DRM2V
2、V9.1.29.1.2单相全波整流电路单相全波整流电路1、电路及工作原理纯电阻负载的全波整流电路如图9.1.2（a）所示，实际上它是由两个半波整流电路组成的。其中Tr为次级带有中心抽头的电源变压器，故加到两个二极管D1、D2的次级电压大小相等、相位相反。当v2为正半周时，D1导通而D2截止，vOv2，iOiD1vO/RL，iD20。当v2为负半周时，D1截止而D2导通，vOv2，iOiD2vO/RL，iD10。v2、vO、iO和vD1的波形如图9.1.2（b）所示。iOiD1 iD2为单向脉动电流，vOv2为单向脉动电压。2、参数计算设 V，输出电压 V，根据傅里叶展开式可求出全波整流电路的主
3、要性能指标为VO（AV）0.9V2ID（AV）IO（AV）/2 VO（AV）/（2RL）0.45V2/RLVDRM2从上面的分析可知，全波整流电路输出电压的直流成分较高，纹波成分较小，但变压器次级的每个线圈只在半个周期内有电流，利用率不高。tVvsin222|sin2|2OtVv22V9.1.39.1.3单相桥式整流电路单相桥式整流电路1、组成及工作原理常用的单相桥式整流电路如图9.1.3（a）所示，单相桥式整流的简化电路如图9.1.3（b）所示。设电源变压器副边电压为v2V2msint。v2的波形，流过负载电阻的电流、产生的电压波形如图9.1.4中所示。可见，变压器副边交流电压的极性虽在不停
4、地变化，但负载上的电压总是上正下负，RL上得了到一个单向脉动的直流全波电压，如图9.1.4中所示。(a)(b)2、参数计算（1）整流输出电压平均值：已知 ，负载上一个周期内的平均值（负载上的直流电压）为即，tVvsin222)(dsin2120AVOttVV）（2AVO9.0 VV）（2）负载电流平均值IO（AV）VO（AV）/RL0.9（V2/RL）（3）二极管平均电流与反向峰值电压在桥式整流电路中，每个二极管只有半周导通。因此，流过每只整流二极管的平均电流 ID 是负载平均电流的一半，即ID（AV）IO（AV）/20.45V2/RL每个二极管截止时所承受的最高反向电压就是电源电压的最大值，
5、即 平均电流（ID）与反向峰值电压（VDRM）是选择整流二极管的主要依据。（选择时应取二极管的额定电流2ID；二极管的最高反向电压 2VDRM）。（4）脉动系数脉动系数是指整流输出电压的基波峰值VO1M与VO平均值之比，S越小越好。2DRM2VV)6cos3544cos1542cos342(22OtttVV670322232422OO1M.VVVVS9.1.49.1.4倍压整流电路倍压整流电路在电子电路中，有时我们需要很高的工作电压。如果用变压器进行升压，那么，它的次级匝数会很多，使其体积增大。同时，对线圈的绝缘程度要求也高。用二极管构成的倍压整流电路，可以较为方便的实现升压的目的，且不必使变
6、压器的次级电压很高。图9.1.5所示为一典型的二倍压整流电路。设 ，在v2正半周时，D1导通，v2通过D1对C1充电，电容C1被充到v2的峰值 ，极性是左负右正；负半周时，D2导通，D1截止，这时C1原来所充的电压与v2的方向一致，它们叠加后为（v2 ），通过D2向C2充电，其两端的电压可达到2 ，如果此时将RL接C2的两端，则VOVC22 。通常将这种电路称为二倍压电路。若按这样的方法逐步链接，可得图9.1.6所示的多倍压整流电路。可以看出C3、C4等最终都将充电至2 ，将它们分上下两组一串联，即可得到任意倍数（整数倍）的输出电压。显然上面为偶数tVvsin22222V22V22V22V22
7、V倍，下面为奇数倍。由于这种电路主要靠电容储能来维持输出电压，在负载要求输出电压较高的情况下，其电容容量和耐压因受工艺的制约，不可能做得很大。所以，这种电路带负载能力很差，只适用于高电压小电流且负载固定不变的场合。9.29.2滤波电路滤波电路前面讨论的整流电路的输出是单向脉动电压，含有较强的交流分量，这种脉动电压常用于蓄电池充电、电镀、电磁铁等设备。若把整流电路的输出作为电子设备的电源，接在电路中的电子设备会产生不良的影响，甚至不能正常工作，为了改善输出电压的脉动程度，在整流电路和负载间，需加接滤波电路。其波形变换关系如图9.2.1所示。脉动电压是一种非正弦的变化电压，它可分解为直流分量和一组
8、不同频率的正弦分量。所谓滤波是指把脉动直流电压中的交流分量削弱或去掉，获得比较平滑的直流电压。能削弱或去掉交流分量的电路称为滤波电路。它是利用电抗元件L、C的贮能作用，当整流后的单向脉动电流，电压大时，将部分能量贮存，反之则放出能量，达到输出电流、电压平滑的目的。滤波电路一般由电容、电感、和电阻元件组成。9.2.19.2.1电容滤波电路电容滤波电路桥式整流电容滤波的电路如图9.2.2所示。它是一种并联滤波电路，滤波电容与负载电阻直接并联，因此，负载两端的电压等于电容器C两端电压。电容的充放电过程在电源电压的半个周期重复一次，因此，输出的直流电压波形更为平滑。1、工作原理电容滤波电路输出电压波形
9、如图9.2.3所示，设t0时，vc0V，当v2由零进入正半周时，此时整流电路导通，电容C被充电，电容两端电压vc 随着v2的上升而逐渐增大，直至v2达到峰值。由于电容充电电路的二极管正向导通电阻很小，所以电容充电回路时间常数小，vc紧随v2升高。此后，v2过了峰值开始下降，由于v2在最大值附近的下降速度很慢，而电容电压开始下降较快，以后越来越慢，tt2时，出现vcv2的现象，整流电路截止，电容C对负载电阻RL放电，放电回路由C和RL串联而成，在RL和C足够大的情况下，电容放电回路时间常数大，放电持续到下一个正半周tt3时刻，v2上升且大于vC，于是整流电路又重新导通，电容又被重新充电，这样不断
10、地重复，因而负载两端电压v2的变化规律如图9.2.3的粗实线所示。2、电容滤波C的选择为了获得较好的滤波效果，滤波电容器的电容要选得较大，通常按照滤波电路的放电时间常数RLC，大于交流周期T的（35）倍来选择滤波电容。RLC（35）T/2对于全波或桥式整流电路而言，若电源频率为50HZ，输出电压周期T0.02s，则RLC（0.030.05）s C F通常取电容器的耐压应大于（1.52）V2。在满足上式条件下，负载上的直流电压，工程上常估算为VOV2 （半波整流电容滤波电路）VO1.2V2（全波、桥式整流电容滤波电路）当滤波电容进入稳态工作时，电路的充电电流平均值等于放电电流的平均值，因此，二极
11、管的最大整流电流应大于）（）（LL01.0)53(2)53(RsRTIDIO （半波整流电容滤波电路）IDIO/2（全波整流电容滤波电路）二极管的最高反向工作电压半波整流电容滤波电路和全波整流电容滤波电路均为 2 而桥式整流电容滤波电路，则为 整流电路使用电容滤波的优点是轻载时的脉动较小而电压较高，理论上空载电压等于变压器副边电压的最大值。其缺点是负载变化时，对输出电压影响较大，负载电流大时脉动较大，二极管必须有通过尖峰电流的能力。整流电路使用电容滤波的优点是轻载时的脉动较小而电压较高，理论上空载电压等于变压器副边电压的最大值。其缺点是负载变化时，对输出电压影响较大，负载电流大时脉动较大，二极
12、管必须有通过尖峰电流的能力。9.2.29.2.2RCRC型滤波电路型滤波电路电容滤波和电感滤波，在一定程度上来说都不是理想的滤波器，其脉动成分仍不理想。为了进一步减小脉动，可以采用RC型滤波DRMVDRMV22V22VRMV电路，如图9.2.4所示，它的工作过程如下：整流输出电压是先经过C1进行电容滤波，使脉动成分减小，然后再经过R、C2组成的倒L型低通滤波器，使脉动成分进一步减小。RC值越大，滤波效果越好。型RC滤波器负载电阻RL上的电压VO 1.2V2RLIO1.2V2图图9.2.4 9.2.4 RC RC 型型滤波电路滤波电路9.39.3单相直流稳压电源的主要性能指标与并联参数稳压电路单
13、相直流稳压电源的主要性能指标与并联参数稳压电路9.3.19.3.1单相直流稳压电源的主要性能指标单相直流稳压电源的主要性能指标直流稳压电源的主要质量指标：1、稳压系数S rSr定义为在负载RL不变的条件下，稳压电路的输出电压的相对变化量与输入电压的相对变化量之比，即0IIOOrL/RVVVVS式中，输入电压VI与电网电压基本成正比。因此，Sr反映了电网电压波动对稳压电路输出电压稳定性的影响。一般电网电压波动范围为10%，即，VI/VI10%在这个条件下所衡量的输出电压相对变化量VO/VO称为电压调整率SV。2、电流调整率SISI定义为在输入电压不变的条件下，输出电流IO由零变到最大额定值时，输
14、出电压VO的相对变化量，即%1000OOIIVVVS3、输出电阻RoRo定义为输入电压VI不变时，输出电压的变化量与输出电流变化量之比，即 0OOoIVIVRRo越小，负载变化对Vo影响越小，带负载能力越强。此外，还反映稳压后纹波减小程度的纹波抑制比、反映输出电压随温度变化的温度系数等质量指标，这些质量指标数值越小，说明稳压电路的稳压性能越好。9.3.29.3.2并联参数稳压电路并联参数稳压电路简单并联型稳压电路如图9.3.1所示。为了消除由于电网电压的波动及负载的变化所引起的输出直流电压的不稳定，必须在整流滤波后接稳压电路。稳压电路是利用硅稳压管DZ和“限流电阻”R组成的。其中稳压管一定要处
15、于反向击穿的工作状态，否则会因稳压管正向导通而造成短路稳压电路。1、稳压原理（1）当负载电阻不变而交流电网电压增加时，稳压过程如下：V1VOVZIZIRVRRIRVO输入电压V1的增加，必然引起输出电压Vo的增加，即稳压管两端的电压VZ增加，从而使IZ增加很大，IR增加，VR增加，致使输出电压VO减小。反之，电网电压减小时，稳压调节过程相反。（2）当电网电压不变而负载电阻RL减小时，稳压过程如下：RLILIRVRVZ（Vo）IZIRVRVO负载电流IL的增加，必然引起IR的增加，即VR增加，从而使VZ VO减小，IZ减小很多。IZ的减小必然使IR减小，VR减小，致使输出电压增加。反之，当负载电
16、阻增加时，稳压调节过程相反。由此可见，稳压管在电路中起电流调节作用，当输出电压有微小变化时，利用与负载并联的硅稳压管中电流的自动变化这一调整作用和限流电阻R上的电压降的补偿作用，来保持输出电压的稳定。2、稳压管的选择选择稳压管时，一般取VZVOIZmax（1.53）IOmaxVi（23）VO该电路结构简单，但受稳压管最大稳定电流的限制，负载取用电流较小，而且输出电压不能调节，电压的稳定度也不高。这种并联型稳压管稳压电路只适用电压固定，负载电流较小的场合。9.49.4串联型稳压电路串联型稳压电路 9.4.19.4.1电路组成及工作原理电路组成及工作原理1、电路组成图9.4.1所示为串联型直流稳压
17、电源电路，它主要由基准电压源、比较放大电路、采样电路和调整管四部分构成。由图可知，RZ和DZ组成稳压管稳定电路，提供基准电压VZ。运算放大器A是比较放大器，它把采样电路R1、RP和R2从输出电压VO分取的一部分电压VF同基准电压VZ进行比较放大，送到三极管T的基极。三极管T接成射极输出器的形式，主要起电压调整作用，故也称它为调整管。因调整管与负载电阻RL串联，所以这种电路称为串联型直流稳压电路。2、稳压原理当电网电压升高或负载电阻RL增加，均可引起输出电压VO增加，采样电压VF F也按比例增加。因基准电压VZ基本不变，它与VF比较放大后，使调整管基极电位降低，因此调整管T的IC减小，VCE增大
18、，从而使输出电压VO基本保持不变。上述过程可表示为：VIVOVF（VZ VF）VBICVCEVO反之，当电网电压下降或负载电阻RL减小，引起输出电压降低，其稳压过程与上述过程相反。3、输出电压调节范围串联型直流稳压电路的一个优点是允许输出电压在一定的范围内进行调节，这种调节是通过改变采样电路中电位器RP滑动端位置来实现的。设比较放大器A是理想运放，它工作在线性放大区，故有VZ VF，从采样电路可知，OP21P2FVRRRRRV当电位器RP调至的上端时，RP RP，此时输出电压最小，ZP2P21OVRRRRRVZP2P21minOVRRRRRV当电位器调至的下端时，RP 0，此时输出电压最大，Z
19、2P21maxOVRRRRV【例【例9.4.19.4.1】图9.4.2所示为串联型直流稳压电源的电路图。已知基准电压VZ 6V，三极管饱和时VCES2V，试求：（1）稳压电路输出电压的调节范围；（2）变压器次级绕组电压的有效值。解：解：（1）V=7.5V V=30V所以，该稳压电路输出电压的调节范围为7.530V。（2）因为三极管饱和管压降VCES2V，要求稳压电路输入电压至少为：VIVCESVomax（230）V32V若考虑到电网变化10%的因素，则VI32 V/0.935.6V又因为电容滤波电路C1足够大，VI1.2V2，故 V可见，变压器次级绕组电压的有效值约为29.7V。9.4.29.
20、4.2调整测试方法调整测试方法在直流稳压电源通电测试之前，必须认真对安装电路进行下列事项的检查。1、对电源变压器的绝缘电阻进行检查，以防止变压器漏电，危及6300100300100100ZP2P21minOVRRRRRV6100300100100Z2P21maxOVRRRRV7.29V2.16.352.1I2VV7.29V2.16.352.1I2VV人身和设备的安全。一般采用500伏兆欧表测量一、二次绕组之间、各绕组与接地屏蔽层之间、以及绕组与铁心之间的绝缘电阻，其值不应小于100M，如果用万用表高电阻档检测，则其指示值应为无穷大。2、源变压器的一次和二次绕组不能搞错，否则将会造成变压器损坏或
21、电源故障。3、二极管引脚（或整流硅桥的引脚）和滤波电容器的极性不能接反，否则将会损坏无器件。4、注意调整管和比较放大管的极性不能接错，否则将可能造成器件损坏或不能正常工作。5、检查负载端不应该有短路现象。直流稳压电源的调整测试一般分为三步进行，即空载检查测试、加载检查测试和质量指标的测量。下面以图9.4.2所示为串联型直流稳压电源的电路为例说明如下。1、空载检查测试 （1）将图9.4.2中的A点断开，接通220V交流电，用万用表交流电压档测量变压器二次侧交流电压值，其值应符合设计值。然后检查变压器的温升，若变压器短期通电后温度明显升高，甚至发烫，则说明变压器质量比较差，不能使用。这是由于一次侧
22、绕组过少（或铁心叠厚不够）致使变压器一次侧空载电流过大而引起的。若变压器性能正常，则可以进行下一步测试。（2）将图中的A点接通，B点断开，并接通220V交流电压，观察电路有无异常现象（如整流二极管是否发烫等），然后用万用表直流电压挡测整流滤波电路输出的直流电压VI，其值应接近于1.4V2。否则应断开220V交流电压，检查电路，消除故障后再进行通电测试。（3）B点电压测量正常后，应断开负载RL，接通B点后再接通220V交流电压，测量输出电压VO，调节电位器RP测试其输出电压应符合设计值，否则应切断电源进行检查，消除故障后再进行测试。最后检查稳压器输入、输出端之间的电压差，其值应大于最小电压差。2
23、、加载检查测试上述检查符合要求后，则稳压电路工作基本正常，此时可接上额定负载RL并调节输出电压，使其为额定值，测量V2、VI、VO的大小，观察其是否符合设计值（此时V2、VI的测量值要比空载测量值略小，且VI1.2V2，而VO基本不变），并根据VI、VO及其负载电流IO核算调整管的功耗是否小于规定值。然后用示波器观察B点和VO的纹波电压，若纹波电压过大，则应检查滤波电容是否接好，容量是否偏小或电解电容是否已失效。此外还可检查桥式整流电路四个二极管特性是否一致。如有干扰或自激振荡，则应设法消除。3、质量指标测量（1）电压调整率Sv的测量如图 9.4.3所示，图中E为基准电压，可由稳定度比较高的直
24、流电源提供，调节E使之与稳压电源的输出电压VO值近似相等，然后用万用表真流电压小量程档即可测出VO的变化量。为了调节交流输入电压，稳压电源的输入端可以接入一个自耦变压器，如图9.4.4所示，调节自耦变压器使Vi等于220V，并调节稳压电源及负载RL使IO、VO为额定值，然后调节自耦变压器，分别使Vi为 242V（增加10%）、198V（减小10%），并测出两者对应的输出电压VO，即可求得变化量，这样就可以求出电路的电压调整率。（2）电流调整率SI及输出电阻RO的测量使Vi为220V并保持不变，分别测量负载电流为零和额定值时的输出电压，将对应的输出电压变化量VO和负载电流变化量IO代入公式计算出
25、SI和RO。9.59.5三端集成稳压器三端集成稳压器9.5.19.5.1三端固定输出集成稳压器三端固定输出集成稳压器1、型号及技术指标常用的三端固定输出集成稳压器产品有正电压输出的CW78系列和负电压输出的CW79系列。型号78（或79）后面的字母表示额定输出电流，有三档，L表示0.1A，M表示0.5A，无字母表示1.5A；最后的两位数字表示额定输出电压值，有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V七档。例如，型号为CW7805的三端固定输出集成稳压器的输出电压为5V，额定输出电流为1.5A；型号为CW7905的三端固定输出集成稳压器的输出电压为5V，额定输出电流为1.5A。CW78系
26、列和CW79系列引脚排列如图9.5.1所示。两者外形相同，但引脚排列不同。图图9.5.1 三端固定输出稳压器外形及引脚图三端固定输出稳压器外形及引脚图（a）CW78系列系列 （b）CW79系列系列2、应用电路（1）基本应用电路 图9.5.2为三端集成稳压器的基本应用电路。9.5.2（a）图是用CW78构成的正电压稳压器，图中1、3端为输入端接整流滤波电路的输出端，2、3端为输出端接负载，电容C1为输入滤波电容，电容C2用来改善负载的瞬态响应，减小高频噪声，C1、C2一般都小于1F。整流滤波后的输入电压必须小于器件允许的最大输入电压（35V），但也要比输出电压高23V。9.5.2（b）图则是用C
27、W79构成的负电压稳压器。（2）扩展输出电流CW78系列和CW79系列的稳压管最大输出电流只能达到1.5A。为适应更大输出电流的需要，可在输入输出端串接一个大功率管来扩展输出电流。如图9.5.3所示，输出电压仍由三端固定输出稳压器的输出值来决定，而输出电流则是集成稳压器输出电流的倍（为功率管T的电流放大倍数）。二极管D用来补偿功率管T的VBE随温度变化对输出电压的影响。（3）提高输出电压提高输出电压的电路如图9.5.4所示。图中IQ为稳压器的静态工作电流，一般为5mA，最大可达8mA；V为稳压器的标称输出电压，要求I15IQ。此时，这个稳压电路的输出电压VO为2Q122Q12Q1O)1()()
28、(RIVRRRIRVVRIIVV若忽略IQ的影响，则 VRRV)1(12O由此可见，提高R2与R1的比值，可提高输出电压VO的值。（4）正负对称输出两组电源用CW7815和CW7915组成正负对称输出两组电源的稳压电路，如图9.5.5所示。图中二极管D5和D6用于保护稳压器。在输出端接负载的情况下，如果其中一路稳压器的输入端断开，如图中A点所示。则VO通过RL作用于CW7915的输出端，使之对地承受反压而损坏。有了D6限幅，反压仅为0.7V，使之得以保护。9.5.29.5.2三端可调输出集成稳压器三端可调输出集成稳压器1、概述 三端可调输出集成稳压器是指输出电压可调节的稳压器，其性能优于三端固
29、定式集成稳压器。该集成稳压器也分为正负电压稳压器，正电压稳压器为CW117系列（有CW117、CW217、CW317），负电压稳压器为CW137系列（CW137、CW237、CW337）。其内部结构与三端固定式稳压电路相似，所不同的是3个端分别为输入端VI、输出端VO及调整端ADJ。图9.5.6所示为其外形和管脚图。在输出端VO及和调整端ADJ之间为VREF1.25V的基准电压，从调整端流出电流很小，IADJ50A。2、基本应用电路基本应用电路如图9.5.7所示，只需外接两个电阻R1和R2即可。为保证稳压器在空载时也能正常工作，一般要求流过稳压器输出端电流不小于5mA。当输入电压在(240)V
30、范围内变化时，稳压器的输出端与调整端之间的电压始终等于基准电压1.25V。若将调整端直接接地，稳压器的输出就固定为1.25V。由图9.5.7可知，输出电压的表达式为 2ADJ12REF1ORIRRVV）（由于IADJ50A，可以忽略，又VREF1.25V，故)1(25.112ORRVV 所以，调节R2就可改变输出电压的大小。为了减小R2上的纹波电压，可在其上并联一个10F电容C3；为防止较大容量的C2在输入端断开时，向稳压器放电，损坏稳压器，可在稳压器的输入端和输出端之间跨接一个二极管D1；为防止在输出短路时，电容C3向稳压器调整端放电，可加接一个二极管D2，给电容C3提供一个放电回路，以保护
31、稳压器。如图9.5.8所示。1、开关型稳压电源的特点：调整管工作于开关状态。开关型稳压电源利用调整管的导通和截止时间的比例进行调整，再进行滤波，从而得到稳定的直流电压。调整管的功耗小，电源效率高。在调整管截止时，电流ICEO近于零；在饱和时，管压降VCES近于零。当开关速度较快时，经过放大区的过渡时间短，这样调整管的功耗就可减小，电源效率可提高到60%80%以上，此外，也不需要大面积的散热器，减小了体积和重量。电路复杂，成本较高。开关型稳压电路比具有放大环节的串联型稳压电路复杂，成本较高。但近年来，由于集成开关型稳压器件出9.69.6开关型稳压电路开关型稳压电路现，性能和精度进一步提高，电路器
32、件减少，成本降低，在50W100W之间，其价格功率比具有较大优势。故目前在计算机、航天设备、电视机、通讯设备、数字电路系统等装置中广泛应用开关型稳压电源。输出波纹电压较大。由于开关型稳压电源调整管工作在开关状态，故输出波纹电压稍大些。2、开关型稳压电源的主要类型按照起开关控制作用的振荡电路的组成形式分：自激开关式调整管兼作开关作用的振荡电路器件；他激开关式由独立器件组成振荡电路，其输出脉冲以开关方式去控制调整管。按起控制作用的脉冲占空比分：脉宽调制式（PWM）由输出直流电压误差来改变控制调整管开关脉冲占空比，而脉冲频率不变；频率调制式（PFW）起开关作用控制器的输出脉冲的宽度不变，而只改变频率
33、。按照开关调整管与负载之间的连接方式分：有串联型和并联型开关稳压电源。9.6.19.6.1开关型稳压电路的组成及工作原理开关型稳压电路的组成及工作原理 1、电路组成串联型开关集成稳压电源组成框图，如图9.6.1（a）所示。它由采样电路、比较放大器、基准电压、开关脉冲发生器（由三角波发生器和脉宽调制电压比较器组成）、开关调整管T和LC滤波电路等组成。开关脉冲发生器用以调整开关脉冲的宽度，控制开关调整管T的导通与截止的时间。开关调整管T在开关脉冲的作用下使其导通或截止，工作在开关状态。LC滤波电路由电感L、电容C和二极管D组成，它可将调整管输出的断续脉冲电压变成连续平滑的直流电压。当调整管T导通时
34、间长，截止时间短时，输出直流电压就高，反之则低。2、工作原理 串联型开关集成稳压电源电原理图，如图9.6.1（b）所示。其中，VI为开关电源的输入电压，是整流滤波的输出电压；VO为开关电源的输出电压；R1和R2组成取样电路并接在VO两端，取样电压即反馈电压VFVO R2/（R1R2）；A1为比较放大器，同相输入端接基准电压VREF，反相输入端接VF，它将两者差值进行放大；A2为脉宽调制电压比较器，同相端接A1的输出电压信号v01（vA），反相端与三角波发生器输出电压vT相连，A2输出的矩形波电压v02就是驱动调整管T通、断的开关控制信号vB；因开关信号由独立的三角波振荡器产生，所以称为他激式。
35、由电压比较器的特点可知，当vO1v时，vv，vO2为高电平，反之，vO2为低电平。当vO2为高电平时，T饱和导通，输入电压Vi经滤波电感L加在滤波电容C和负载RL两端，在此期间，iL增长，L和C储存能量，D因反偏而截止。当vO2为低电平时，T由饱和导通转换为截止，由于电感电流iL不能突变，iL经RL和续流二极管衰减而释放出能量，此时滤波电容C也向RL放电，因而RL两端仍能获得连续的输出电压。当调整管在vO2的作用下又进入饱和导通，L、C又再次充电，以后T又截止，L、C又放电，如此循环不已。若不计晶体管的饱和导通压降和二极管的正向压降时，可作出vE、iL及vO的波形，如图9.6.2所示。图中，T
36、为输出电压的周期，它由三角波发生器电压vT的周期决定。tontoff，ton为vO2高电平时的脉宽，也是晶体管导通时间；toff为vO2低电平时的脉宽，也是晶体管截止时间。图图9.6.2 vE、iL及及vO的波形图的波形图若考虑到调整管、滤波电感等的损耗，用等效电阻Ri来反映时，则VOqVIIoRi式中q为脉冲波形的占空比，q 。若忽略调整管的管压降、滤波电感的直流压降，输出电压的平均值VO可按下式计算，即TtonIIonOqVVTtV可见，开关电源的输出电压VO受到输入电压VI（由电网波动引起）的影响。只有采用如图9.6.1所示的反馈控制，利用输出电压VO的变化来改变vO2高、低电平的宽度，
37、改变占空比q，才能使输出电压得以基本稳定。3、稳压过程正常工作时，输出电压VO应保持不变，称其为标称值。电路设置时应令采样电压VF与基准电压VREF相等，因此A1的输出vO10，A2即为过零电压比较器。只有在三角波电压vT过零时（vv）电路才翻转。当vT0，vO20；当vT0，vO20。矩形波vO2的高、低电平的宽度就是调整管通、断的时间，当VO为标称值时，vO2波形的占空比q =50%。此时vT、vO2及vE的波形如图9.6.3（a）所示。Tton当输入电压VI或负载电流IO改变时，都将引起输出电压VO偏离标称值而产生变动。由于负反馈作用，电路能自动调整使VO基本上维持为标称值。其稳压过程如
38、下：相应的波形见图9.6.3（b）所示。反之，VO减小，通过反馈作用使VO增加，从而使VO基本稳定在标称值。波形见图9.6.3（c）所示。9.6.29.6.2集成开关稳压电源简介集成开关稳压电源简介CW3524开关电源的集成控制器CW3524内部电路包含基准电压器、三角波振荡器、比较放大器、脉宽调制电压比较器、限流保护等主要单元。振荡器的振荡频率由外接元件的参数来确定。1、引脚说明CW3524芯片共有16个引脚。其引脚如图9.6.4所示。15、8脚分别接输入电压VI的正、负端；12、11和14、13为驱动调整管基极的开关信号的两个输出端（即脉宽调制式电压比较器输出信号vO2），两个输出端可单独
39、使用，亦可并联使用，连接时一端接调整管基极，另一端接8脚（即地端）；1、2分别为比较放大器A1的反相输入端和同相输入端；16脚为基准电压源输出端；6、7脚分别为三角波振荡器外接振荡元件RT和CT的连接端；9脚为补偿端。2、外接电路说明图9.6.5所示就是采用CW3524构成的单端输出，降压型开关稳压电源实用电路。该稳压电源VO5V，IO1A。调整管T1和T2均为PNP型硅功率管，T1选用3CD15，T2选用3CG14。D为续流二极管。L和C5组成LC滤波电路，L500H，C5500F。RF和R2组成采样分压器电路，R3和R4是基准电压源的分压电路。R5为限流电阻，Rs为过载保护取样电阻。RT一
40、般在1.8k100k之间选取，CT一般在0.001F0.1F之间选取。控制器最高频率为300kHz，工作时一般取在100 kHz以下。3、工作原理及稳压过程CW3524内部的基准电压源VREF5V，由16脚引出，通过R3和R4（都是5.1k）分压；以VREF/22.5V加在比较放大器的同相输入端（2脚）；输出电压VO通过RF和R2（都是5.1k）分压后，以VO/22.5V加在比较放大器的反相输入端（1脚），此时，比较放大器因VV，其输出VO10。调整管在脉宽调制器作用下，开关电源VI28V时，输出电压为标称值5V。图图9.6.5 采用采用CW3524的开关稳压电源的开关稳压电源 本章小结本章小
41、结 常用的直流稳压电源是由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成，本章主要介绍整流电路、滤波电路和稳压电路的基本组成和工作原理。1、利用二极管的单向导电性，单个二极管可组成单相半波整流电路；两个二极管可以组成单相全波整流电路；四个二极管可组成单相桥式整流电路，它们可将交流电转换成单向脉动的直流电。其中桥式整流电路每半个周期由相对的两只二极管导通，使负载上得到方向的一致的脉动直流电。2、滤波电路作用是消除单向脉动直流电中的交流成分，改善其平滑性。常用的滤波电路有电容，电感和复式滤波。3、经过整流、滤波后的电压虽然纹波很小，但仍受电网波动和负载变化的影响，故必须采取稳压措施。利用稳压管
42、和限流电阻构成的稳压电路最简单，其稳压值不能任意调节而且稳压性能较差。利用稳压管提供基准电压再引入放大环节和负反馈，使输出的直流电压稳定，即构成了串联型稳压电路。这种电路稳定性能好，而且输出电压在一定的范围内可调。为防止负载电流过大而造成元器件损坏，一般在串联型稳压电路中加有限流和过流保护电路。4、串联型稳压电路的主要质量指标有稳压系数、电流调整率、输出电阻等，这些质量指标数值越小，说明电路的稳压性能越好。5、随着集成电路的发展，三端集成稳压器因其使用简便、性能稳定、价格低廉而受到广泛的应用。按其输出电压是否可调，三端集成稳压器可分为固定式和可调式两种。固定式有正电压输出的CW78系列和负电压输出的CW79系列；可调式有正电压输出的CW117系列和负电压输出的CW137系列。6、在开关集成稳压电路中，因调整管工作在开关状态，故功耗低，效率高，而且不需要散热装置。因该稳压电路体积小、重量轻、效率高而应用广泛。因为调整管输出的是断续的脉冲电压，必须经过储能滤波电路才能输出平滑的直流电压。所以该稳压电路除了包含取样电路、基准电压和比较放大器之外，又增加了LC滤波电路和控制调整管开关的开关脉冲发生器。
