1、第第4章章 直流稳压电源直流稳压电源本章主要内容本章主要内容(1)(1)整流电路整流电路(2)(2)滤波电路滤波电路(3)(3)直流稳压电源直流稳压电源n 将交流电压转换为稳定的直流电压的电子设备，称为将交流电压转换为稳定的直流电压的电子设备，称为直直流稳压电源流稳压电源。图。图4.14.1所示为直流稳压电源的基本组成框图，所示为直流稳压电源的基本组成框图，主要由主要由变压、整流、滤波和稳压变压、整流、滤波和稳压4 4部分组成。部分组成。n图中各部分的功能如下：图中各部分的功能如下：电源变压器电源变压器：将电网交流电源电压变换为符合整流电路：将电网交流电源电压变换为符合整流电路所需要的电压。所
2、需要的电压。整流电路整流电路：将交流电压变换为单向脉动电压。：将交流电压变换为单向脉动电压。滤波电路滤波电路：减小整流电压的脉动程度，以适应负载的需：减小整流电压的脉动程度，以适应负载的需要。要。稳压电路稳压电路：在交流电源电压波动或负载变动时，使直接：在交流电源电压波动或负载变动时，使直接输出电压稳定。输出电压稳定。图图4.1 直流稳压电源的原理框图直流稳压电源的原理框图4.1 整整 流流 电电 路路n将交流电压转换成单向脉动电压的过程称为整流，完成这将交流电压转换成单向脉动电压的过程称为整流，完成这一转换的电路称为整流电路。最简单的整流电路是单相半一转换的电路称为整流电路。最简单的整流电路
3、是单相半波整流电路，而应用最为广泛的是单相桥式整流电路。波整流电路，而应用最为广泛的是单相桥式整流电路。4.1.1单相桥式整流电路工作原理单相桥式整流电路工作原理n采用全波整流电路，克服了半波整流电路只利用电源电压采用全波整流电路，克服了半波整流电路只利用电源电压半个周期的缺点，其整流后的电压脉动较小。图半个周期的缺点，其整流后的电压脉动较小。图4.2是常是常见的单相桥式整流电路及其输出波形。图中见的单相桥式整流电路及其输出波形。图中Tr为电源变压为电源变压器，它的作用是将市电（器，它的作用是将市电（220V，50Hz）交流电压变换为）交流电压变换为整流所需要的振幅值较低的电压，有时也用来起隔
4、离市电整流所需要的振幅值较低的电压，有时也用来起隔离市电电源和整流电路的作用。电源和整流电路的作用。nD1D4是二极管，起整流作用，故称为整流二极管，是二极管，起整流作用，故称为整流二极管，4个整个整流二极管构成桥式电路。流二极管构成桥式电路。RL为直流用电负载的电阻。在分为直流用电负载的电阻。在分析电路的工作原理时，将二极管当做理想二极管来处理。析电路的工作原理时，将二极管当做理想二极管来处理。图图4.2 单相桥式整流电路单相桥式整流电路n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:n设电源变压器副边交流电压为设电源变压器副边交流电压为 u2=1.41 U2 sint （4
5、-1）n式中式中U2为副边交流电压的有效值。为副边交流电压的有效值。n当当u2为正半周时，为正半周时，其极性为上正下负，即其极性为上正下负，即a点电位高于点电位高于b点点电位，二极管电位，二极管D1和和D3因承受正向电压而导通，因承受正向电压而导通，D2和和D4因因承受反向电压而截止。承受反向电压而截止。n此时电流的通路为此时电流的通路为aD1RLD3b，负载电阻，负载电阻RL上得上得到一个正半波电压。到一个正半波电压。n当当u2为负半周时，为负半周时，其极性为上负下正，即其极性为上负下正，即a点电位低于点电位低于b点点电位，二极管电位，二极管D2和和D4因承正向电压而导通，因承正向电压而导通
6、，D1和和D3因承因承受 反 向 电 压 而 截 止。此 时 电 流 的 通 路 为受 反 向 电 压 而 截 止。此 时 电 流 的 通 路 为bD2RLD4a，负载电阻，负载电阻RL上得到一个负半波电压。上得到一个负半波电压。n这样，在这样，在u2变化的一个周期内，负载电阻变化的一个周期内，负载电阻RL上始终流过自上始终流过自上而下的电流，其电压和电流的波形为一全波脉动电压和上而下的电流，其电压和电流的波形为一全波脉动电压和电流，电流，如图如图4.2（b）所示。）所示。4.1.2 单相桥式整流电路参数计算单相桥式整流电路参数计算n单相桥式整流电路参数计算如下单相桥式整流电路参数计算如下:（
7、1）负载电压平均值）负载电压平均值n单相桥式整流电压平均值为：单相桥式整流电压平均值为：Uo=1/1.41 U2sintd(t)=2(1.41)/U2=0.9U2（4-2）（2）负载电流平均值）负载电流平均值n流过负载电阻流过负载电阻RL的电流平均值为的电流平均值为 Io=Uo/RL=0.9U2/RL （4-3）（3）二极管电流平均值）二极管电流平均值n由于桥式整流电路中每个二极管只在半个周期内导通，所由于桥式整流电路中每个二极管只在半个周期内导通，所以每个二极管的电流平均值为负载电流的一半，即以每个二极管的电流平均值为负载电流的一半，即 ID=1/2Io=0.45U2/RL （4-4）（4）
8、二极管反向电压最大值二极管反向电压最大值n每个二极在截止时承受的最高反向电压为每个二极在截止时承受的最高反向电压为u2的最大值，即的最大值，即 UDRM=1.41 U2 （4-5）n上述（上述（3）、（）、（4）两项参数说明，桥式整流电路所选用的）两项参数说明，桥式整流电路所选用的二极管参数必须满足二极管参数必须满足 IFMIDUDRM1.41U2（5）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和电流有效值n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为U2=Uo/0.9=1.11Uo （4-6）n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I2=U2/RL=
9、1.11U2/RL=1.11 Io （4-7）根据以上参数，可以选择合适的整流二极管和整流变压器。根据以上参数，可以选择合适的整流二极管和整流变压器。例例4.1 已知负载电阻已知负载电阻RL=30，负载电压，负载电压Uo=24V。现采用单。现采用单相桥式整流电路，交流电源电压为相桥式整流电路，交流电源电压为220V。（1）如何选用整流二极管？如何选用整流二极管？（2）求整流变压器的变比及容量。求整流变压器的变比及容量。解解（1）负载电流负载电流Io=Uo/RL=24V/30=0.8An每个二极管通过的平均电流每个二极管通过的平均电流ID=1/2Io=0.4An变压器副边电压的有效值为变压器副边
10、电压的有效值为U2=Uo/0.9=24V/0.9=26.67Vn考虑到变压器副边绕组及管子上的压降，变压器的副边电考虑到变压器副边绕组及管子上的压降，变压器的副边电压大约要高出压大约要高出8%，即为，即为26.67V1.08=28.8V，所以二极，所以二极管反向电压最大值为管反向电压最大值为UDRM=2U2=228.8V=40.7Vn可选用可选用4只型号为只型号为2CZ11A的整流二极管，其最大整流电流的整流二极管，其最大整流电流为为1A，最高反向工作电压为，最高反向工作电压为100V。（2）变压器的变比变压器的变比K=220V/40.7V=5.4n变压器副边电流有效值为变压器副边电流有效值为
11、I=1.11 Io=0.8A1.11=0.9An变压器的容量为变压器的容量为S=U I=28.8V0.9A=25.9VAn已有封装成一整体的整流桥模块产品，具有多种规格，给已有封装成一整体的整流桥模块产品，具有多种规格，给使用者带来很大方便。单相整流桥模块外形使用者带来很大方便。单相整流桥模块外形如图如图4.3所示。所示。图图4.3单相整流桥外形单相整流桥外形n使用时，只要将交流电压接到标有使用时，只要将交流电压接到标有“”的管脚上，从标有的管脚上，从标有“+”和和“-”的管脚引出的就是整流后的脉动电压。的管脚引出的就是整流后的脉动电压。4.2 滤滤 波波 电电 路路n在大多数电子设备中，都要
12、求脉动程度小的平滑直流电压，在大多数电子设备中，都要求脉动程度小的平滑直流电压，所以所以在整流电路中需加接滤波电路在整流电路中需加接滤波电路，以改善输出电压的脉，以改善输出电压的脉动程度。下面介绍三种常见的滤波电路，即动程度。下面介绍三种常见的滤波电路，即电容滤波电路、电容滤波电路、电感滤波电路和复合滤波电路。电感滤波电路和复合滤波电路。4.2.1 电容滤波电路电容滤波电路n将整流电路的输出端与负载并联一个电容将整流电路的输出端与负载并联一个电容C，就组成一个，就组成一个简单的电容滤波电路，简单的电容滤波电路，如图如图4.4所示所示。n电容滤波电路是根据电容器两端电压在电路状态改变时不电容滤波
13、电路是根据电容器两端电压在电路状态改变时不能跃变的原理实现滤波的。能跃变的原理实现滤波的。图图4.4 电容滤波电路电容滤波电路n如果在单相半波整流电路中不接电容滤波电路，其输出电如果在单相半波整流电路中不接电容滤波电路，其输出电压波形压波形如图如图4.5（a）所示）所示，可见输出电压存在明显的电压，可见输出电压存在明显的电压脉动；脉动；n加接电容滤波电路之后，输出电压波形加接电容滤波电路之后，输出电压波形如图如图4.5（b）所示）所示，可见电压脉动明显减小，逐渐趋于平滑。可见电压脉动明显减小，逐渐趋于平滑。图图4.5 电容滤波器的作用电容滤波器的作用n下面简单分析电容滤波的基本工作原理。下面简
14、单分析电容滤波的基本工作原理。n 在图在图4.4中可以看到，在二极管中可以看到，在二极管D导通时，电源导通时，电源u2在向负载在向负载RL供电的同时又对电容供电的同时又对电容C充电。如果忽略二极管正向压降，充电。如果忽略二极管正向压降，则电容电压则电容电压uc紧随输入电压紧随输入电压u2按正弦规律上升至按正弦规律上升至u2的最大的最大值，如图值，如图4.5（b）中的）中的Oa段波形所示。段波形所示。n 此后，此后，u2和和uC都开始下降，都开始下降，u2按正弦规律下降，当按正弦规律下降，当u2uC时，二极管时，二极管D因承受反向电压而截止，电容因承受反向电压而截止，电容C对负载电对负载电阻按指
15、数规律放电，负载中仍有电流，而阻按指数规律放电，负载中仍有电流，而uC按放电曲线按放电曲线ab段下降。在段下降。在u2的下一个正半周内，当的下一个正半周内，当u2uC时，二极管再时，二极管再行导通，电容器再被充电，重复上述过程。电容器两端电行导通，电容器再被充电，重复上述过程。电容器两端电压压uC即为输出电压即为输出电压uo，其波形如图，其波形如图4.5（b）所示。）所示。n在空载（在空载（RL=）和忽略二极管正向压降的情况下，输出）和忽略二极管正向压降的情况下，输出电压平均值电压平均值Uo=1.4U2，U2是图是图4.4（a）中变压器副边电压）中变压器副边电压的有效值。但是随着负载电阻的有效
16、值。但是随着负载电阻RL的减小（的减小（Io增大），放电增大），放电时间常数时间常数RLC减小，放电加快，减小，放电加快，Uo下降也就快。下降也就快。n整流电路的输出电压整流电路的输出电压Uo随输出电流随输出电流Io变化的关系称为整流变化的关系称为整流电路的外特性或输出特性。电阻负载和电容滤波的外特性电路的外特性或输出特性。电阻负载和电容滤波的外特性曲线曲线如图如图4.6所示所示。由图。由图4.6可见，电容滤波电路的输出电可见，电容滤波电路的输出电压在负载变化时波动较大，即外特性较差，或者说电容滤压在负载变化时波动较大，即外特性较差，或者说电容滤波电路带负载能力较差，只适用于负载轻且变化不大的
17、场波电路带负载能力较差，只适用于负载轻且变化不大的场合。合。n通常，加滤波电容后，整流电压取：通常，加滤波电容后，整流电压取：半波：半波：Uo=U2全波：全波：Uo=1.2U2图图4.6 电阻负载和电容滤波的外特性曲线电阻负载和电容滤波的外特性曲线n采用电容滤波时，输出电压的脉动程度与电容器的放电时采用电容滤波时，输出电压的脉动程度与电容器的放电时间常数间常数RLC有关。有关。RLC大一些，脉动就小一些。在采用电大一些，脉动就小一些。在采用电容滤波的整流电路中选用二极管和电容器时应注意：容滤波的整流电路中选用二极管和电容器时应注意：加入滤波电容后，二极管导通时间缩短很多，且在短时间加入滤波电容
18、后，二极管导通时间缩短很多，且在短时间内承受较大的冲击电流（内承受较大的冲击电流（iC+io），容易损坏二极管，所以），容易损坏二极管，所以在选管时应留有较宽的裕量。在选管时应留有较宽的裕量。在单相半波整流电容滤波电路中，二极管所承受的最大反在单相半波整流电容滤波电路中，二极管所承受的最大反向电压为向电压为UDRM21.41U2，即电源电压最大值（，即电源电压最大值（1.411.41U2）的两倍。这是由于电源电压的两倍。这是由于电源电压u2=-U2m时，电容器上还有一时，电容器上还有一个略小于个略小于U2m的电压存在所造成的。的电压存在所造成的。在单相桥式整流电容滤波电路中，二极管所承受的最大
19、反在单相桥式整流电容滤波电路中，二极管所承受的最大反向电压与没有电容滤波时一样，即为向电压与没有电容滤波时一样，即为UDRM=1.41U2。电容器的容量电容器的容量C可按下式估算：可按下式估算：RLC(35)T/2 （4-8）n式中，式中，T为交流电压的周期。工频交流为交流电压的周期。工频交流T=0.02秒。滤波电秒。滤波电容容C一般应选择体积小、容量大的电解电容，使用时要注一般应选择体积小、容量大的电解电容，使用时要注意电解电容有正、负极性，正极必须接高电位端。意电解电容有正、负极性，正极必须接高电位端。n电容滤波电路一般用于要求输出电压较高，负载电流较小电容滤波电路一般用于要求输出电压较高
20、，负载电流较小且变化也较小的场合。且变化也较小的场合。例例4.2 在单相桥式整流电容滤波电路中，已知负载电阻在单相桥式整流电容滤波电路中，已知负载电阻RL=100，交流电源频率，交流电源频率f=50Hz，要求输出电压，要求输出电压Uo=120V，试选择整流二极管及滤波电容器。试选择整流二极管及滤波电容器。解解（a）选择整流二极管。流过二极管的电流为选择整流二极管。流过二极管的电流为ID=1/2Io=1/2(Uo/RL)=1/2120/100=0.6(A)n变压器副边电压的有效值为变压器副边电压的有效值为U2=Uo/1.2=120/1.2=100(V)n二极管所承受的最高反向电压为二极管所承受的
21、最高反向电压为UDRM=1.41U2=1.41100=141(V)n因此可选用整流二极管因此可选用整流二极管2CZ11B，其最大整流电流为，其最大整流电流为1A，最高反向电压为最高反向电压为200V。（b）选择滤波电容器。选择滤波电容器。RLC=5T/2=51/50/2=0.05(S)C=0.05/RL=0.05/100=50010-6(F)=500F4.2.2 电感滤波电路电感滤波电路n电感滤波电路电感滤波电路如图如图4.7所示所示，它是在整流电路与负载电阻，它是在整流电路与负载电阻RL之间串联一个电感器之间串联一个电感器L。n交流电压交流电压u2经桥式整流后变成脉动直流电压，其中既含有经桥
22、式整流后变成脉动直流电压，其中既含有直流分量，又含有各次谐波的交流分量。电感直流分量，又含有各次谐波的交流分量。电感L的感抗的感抗XL=L。n对于直流分量，对于直流分量，XL=0，电感相当于短路，电感相当于短路，所以直流分量，所以直流分量基本上都降在负载电阻基本上都降在负载电阻RL上；上；n对于交流分量，谐波频率越高，感抗越大对于交流分量，谐波频率越高，感抗越大，所以交流分量，所以交流分量大部分降在电感大部分降在电感L上。这样，在电路的输出端即可得到较上。这样，在电路的输出端即可得到较平滑的直流电压波形。平滑的直流电压波形。图图4.7 单相桥式整流电感滤波电路单相桥式整流电感滤波电路n采用电感
23、滤波，电感越大，滤波效果越好，但由于电感线采用电感滤波，电感越大，滤波效果越好，但由于电感线圈本身电阻的存在，使得在减小电压脉动的同时，也使输圈本身电阻的存在，使得在减小电压脉动的同时，也使输出电压平均值出电压平均值Uo有所下降，因此电感滤波的输出电压没有所下降，因此电感滤波的输出电压没有电容滤波高。有电容滤波高。n电感滤波一般只适用于负载电压较低、电流较大以及负载电感滤波一般只适用于负载电压较低、电流较大以及负载变化较大的场合。变化较大的场合。n另外，它的工艺制作复杂，体积大，且容易产生电磁干扰。另外，它的工艺制作复杂，体积大，且容易产生电磁干扰。4.2.3 复合滤波电路复合滤波电路n为了得
24、到更好的滤波效果，还可以将电容滤波和电感滤波为了得到更好的滤波效果，还可以将电容滤波和电感滤波混合使用，即组成复合滤波电路。混合使用，即组成复合滤波电路。图图4.8（a）所示的所示的型型滤波电路（也称滤波电路（也称CLC滤波电路）就是其中的一种。滤波电路）就是其中的一种。n由于电感线圈体积大、制作复杂，所以当负载较轻时，经由于电感线圈体积大、制作复杂，所以当负载较轻时，经常采用电阻代替笨重的电感，电路如图常采用电阻代替笨重的电感，电路如图4.8（b）所示，称所示，称为为CRC滤波电路。滤波电路。n因为因为C2的容抗较小，所以脉动电压的交流分量较多地降的容抗较小，所以脉动电压的交流分量较多地降落
25、在电阻落在电阻R上，而较少地降落在负载上，从而使输出电压上，而较少地降落在负载上，从而使输出电压脉动减小。但由于电阻对交、直流信号均有压降和功率损脉动减小。但由于电阻对交、直流信号均有压降和功率损耗，所以这种电路只适用于负载电流较小的场合。耗，所以这种电路只适用于负载电流较小的场合。图图4.8 复合滤波电路复合滤波电路4.3 直流稳压电路直流稳压电路n经变压、整流和滤波后得到的直流电压往往受交流电源波经变压、整流和滤波后得到的直流电压往往受交流电源波动和负载变化的影响，稳压性能较差，一般不能直接用于动和负载变化的影响，稳压性能较差，一般不能直接用于电子电路中，还需要在整流滤波后增加稳压电路，以
26、获得电子电路中，还需要在整流滤波后增加稳压电路，以获得性能良好的直流电压。性能良好的直流电压。n常用的稳压电路有常用的稳压电路有稳压管稳压电路稳压管稳压电路、串联型稳压电路串联型稳压电路以及以及开关型稳压电路开关型稳压电路三种。这里重点介绍前两种稳压电路。三种。这里重点介绍前两种稳压电路。4.3.1 稳压管稳压电路稳压管稳压电路n稳压管稳压电路是一种比较简单的稳压电路。如图稳压管稳压电路是一种比较简单的稳压电路。如图4.9所所示，这种稳压电路是由稳压管与适当数值的限流电阻示，这种稳压电路是由稳压管与适当数值的限流电阻R配配合而成的。合而成的。图图4.9 稳压管稳压电路稳压管稳压电路 n图中图中
27、UI为整流滤波电路的输出电压，也就是稳压电路的输为整流滤波电路的输出电压，也就是稳压电路的输入电压。入电压。Uo为稳压电路的输出电压，也就是负载电阻为稳压电路的输出电压，也就是负载电阻RL两端的电压，它等于稳压管两端的电压，它等于稳压管DZ的稳定电压的稳定电压UZ，因稳压管，因稳压管与负载并联，所以又称为并联型稳压电路。与负载并联，所以又称为并联型稳压电路。n由图由图4.9可得可得Uo=UI-RIR=UI-R(IZ+Io)（4-9）n当电源电压波动或者负载电流发生变化而引起当电源电压波动或者负载电流发生变化而引起Uo变化时，变化时，该电路的稳压过程为：该电路的稳压过程为：只要只要Uo略有增加，
28、略有增加，IZ便会显著增便会显著增加，加，IR随之增加，随之增加，RIR同时增加，从而使同时增加，从而使Uo自动降低，近自动降低，近似保持不变。如果似保持不变。如果Uo降低，则稳压过程与上述相反。降低，则稳压过程与上述相反。n这种稳压电路中的稳压管这种稳压电路中的稳压管DZ起着自动调节的作用，电阻起着自动调节的作用，电阻R一方面保证稳压管的工作电流不超过最大工作电流一方面保证稳压管的工作电流不超过最大工作电流IZmax，另一方面还起到电压补偿作用。另一方面还起到电压补偿作用。n选择稳压管时，相关参数一般取：选择稳压管时，相关参数一般取：UZ=Uo （4-10）IZmax=(1.53)Iomax
29、（4-11）UI=(23)Uo （4-12）n式中，式中，Iomax为负载电流为负载电流Io的最大值。的最大值。n选取限流电阻选取限流电阻R时，应满足两种极端情况：时，应满足两种极端情况：当整流滤波后的电压为最高值当整流滤波后的电压为最高值UImax，负载电流为最小值，负载电流为最小值Iomin，此时流过稳压管的电流最大，但应小于稳压管的最，此时流过稳压管的电流最大，但应小于稳压管的最大工作电流大工作电流IZmax，即，即（UImax-Uo）/R-IominIZmaxn得得 R（UImax-Uo）/（IZmax+Iomin）（4-13）当整流滤波后的电压为最小值当整流滤波后的电压为最小值UIm
30、in，负载电流为最大值，负载电流为最大值Iomax，此时流过稳压管的电流最小，但应大于稳压管的最，此时流过稳压管的电流最小，但应大于稳压管的最小工作电流小工作电流IZmin，即，即（UImin-Uo）/R-IomaxIZminn得得 R（UImin-Uo）/（IZmin+Iomax ）（4-14）n综合以上和，可得限流电阻阻值应满足的关系式为综合以上和，可得限流电阻阻值应满足的关系式为（UImax-Uo）/（IZmax+Iomin）R（UImin-Uo）/（IZmin+Iomax )（4-15）n 限流电阻限流电阻R的额定功率可迭为的额定功率可迭为PR=(23)(UImax-Uo)2/R （4
31、-16）n 稳压管稳压电路使用元件少，结构简单，但输出电流受稳压管稳压电路使用元件少，结构简单，但输出电流受稳压管最大电流的限制，又不能任意调节输出电压，所以稳压管最大电流的限制，又不能任意调节输出电压，所以只适用于输出电压不需要调节、负载电流较小的应用场合。只适用于输出电压不需要调节、负载电流较小的应用场合。例例4.3 如图如图4.9所示稳压管稳压电路，已知负载电阻由开路变所示稳压管稳压电路，已知负载电阻由开路变到到2k，整流滤波后的电压，整流滤波后的电压UI=30V，输出电压，输出电压Uo=10V，假定电网电压变化假定电网电压变化5%，试选取稳压二极管和限流电阻，试选取稳压二极管和限流电阻
32、R。解解 根据输出电压根据输出电压Uo=10V的要求，负载电流的最大值为的要求，负载电流的最大值为Iomax=Uo/RL=10/2=5(mA)n根据关系式根据关系式IZmax=（1.53）Iomax，选取系数为，选取系数为2，得，得IZmax=2Iomax=25=10(mA)UZ=Uo=10Vn查 器 件 手 册，选 择 稳 压 管查 器 件 手 册，选 择 稳 压 管 2 C W 1 8，其 稳 定 电 压，其 稳 定 电 压UZ=(1012)V，最小工作电流，最小工作电流IZmin=5mA，最大工作电流，最大工作电流IZmax=20mA。n由于电网电压变化由于电网电压变化5%，所以，所以U
33、I也变化也变化5%，则，则UImax=30105%=31.5VUImin=3095%=28.5Vn由限流电阻阻值应满足的关系式（由限流电阻阻值应满足的关系式（4-15）式，可得）式，可得(31.5-10)/(20+0)kR(28.5-10)/(5+5)k1.08kR1.85kn选取标称值选取标称值 R=1.2k。n限流电阻的额定功率可选为限流电阻的额定功率可选为PR=2(31.5-10)2/1.210 3=0.77(W)n所以，选取限流电阻所以，选取限流电阻R为为1.2k，1W。4.3.2 串联型稳压电路串联型稳压电路1.电路的组成电路的组成n串联型稳压电路的基本组成串联型稳压电路的基本组成如
34、图如图4.10所示所示。图图4.10 串联型稳压电路串联型稳压电路n该电路由如下该电路由如下4部分组成：部分组成：（1）取样环节。）取样环节。由由R1、R2、RP组成的分压电路构成。它将组成的分压电路构成。它将输出电压输出电压Uo分出一部分作为取样电压分出一部分作为取样电压Uf，送到比较放大环，送到比较放大环节。节。（2）基准电压。基准电压。由稳压管由稳压管DZ和和R3构成的稳压电路组成。它构成的稳压电路组成。它为电路提供一个稳定的基准电压为电路提供一个稳定的基准电压UZ，作为比较、调整的，作为比较、调整的标准。标准。（3）比较放大电路。）比较放大电路。由晶体管由晶体管T1和电阻和电阻R4构成
35、的直流放大构成的直流放大电路组成。其作用是将取样电压电路组成。其作用是将取样电压Uf与基准与基准UZ之差放大后去之差放大后去控制调整管控制调整管T2。R4既是既是T1的负载电阻，又是调整管的负载电阻，又是调整管T2的基的基极偏流电阻。极偏流电阻。（4）调整环节。）调整环节。由工作在放大区的功率管由工作在放大区的功率管T2组成，比较放组成，比较放大电路的输出信号控制大电路的输出信号控制T2的基极电流的基极电流IB2，从而改变集电极，从而改变集电极电流电流IC2和集和集射电压射电压UCE2，达到调整输出电压，达到调整输出电压Uo的目的。的目的。2.稳压原理稳压原理n当输入电压当输入电压UI或输出电
36、流或输出电流Io变化引起输出电压变化引起输出电压Uo增加时，增加时，取样电压取样电压Uf相应增大，使相应增大，使T1管的基极电流管的基极电流IB1和集电极电流和集电极电流IC1随之增加，集电极电压随之增加，集电极电压UCE1下降。因此下降。因此T2的基极电流的基极电流IB2减小，减小，IC2减小，减小，UCE2增大，输出电压增大，输出电压Uo下降，最终使之下降，最终使之保持稳定。上述稳压过程可表示如下：保持稳定。上述稳压过程可表示如下：n 当当UI或或Io变化使变化使Uo降低时，调整过程相反。降低时，调整过程相反。UCE2将减小，将减小，最终使最终使Uo基本保持不变。基本保持不变。n 从上述调
37、整过程来看，图从上述调整过程来看，图4.10所示的串联型稳压电路是所示的串联型稳压电路是依依靠电压负反馈来稳定输出电压的靠电压负反馈来稳定输出电压的。3.输出电压的调节范围输出电压的调节范围n通过调整电位器通过调整电位器RP，可对串联型稳压电路的输出电压在一，可对串联型稳压电路的输出电压在一定范围内进行调节。定范围内进行调节。n假定流过假定流过R2的电流比的电流比IB1大得多，即可略去大得多，即可略去IB1的分流作用，的分流作用，则则T1管基极对地电位为管基极对地电位为UB1=(R2+RP2)/(R1+RP+R2)Uon得得Uo=(R1+RP+R2)/(R2+RP2)UB1 =(R1+RP+R
38、2)/(R2+RP2)(UZ+UBE1)（4-17）n当电位器当电位器RP的滑点置于最下端时，的滑点置于最下端时，RP2=0，Uo最小，即最小，即 Uomax=(R1+RP+R2)/R2(UZ+UBE1)（4-18）n当电位器当电位器RP的滑点置于最上端时，的滑点置于最上端时，RP2=RP,Uo最小，即最小，即 Uomin=(R1+RP+R2)/(R2+RP)(UZ+UBE1)（4-19）4.采用集成运放的串联型稳压电路采用集成运放的串联型稳压电路n可以采用集成运放来实现串联型稳压电路中的比较放大环可以采用集成运放来实现串联型稳压电路中的比较放大环节，节，如图如图4.11所示所示。n 由图可见
39、，它与用晶体管放大电路实现比较放大环节的由图可见，它与用晶体管放大电路实现比较放大环节的串联型稳压电路结构是类似的，工作原理也基本相同，但串联型稳压电路结构是类似的，工作原理也基本相同，但由于采用了集成运放，因此可以大大改进电路的温度特性由于采用了集成运放，因此可以大大改进电路的温度特性及电路的整体性能及电路的整体性能。图图4.11 采用集成运放的串联型稳压电路采用集成运放的串联型稳压电路4.4 集成稳压器集成稳压器n集成稳压器的品种很多，其中三端固定式集成稳压器是应集成稳压器的品种很多，其中三端固定式集成稳压器是应用比较广泛的产品。用比较广泛的产品。图图4.12 三端固定式集成稳压器三端固定
40、式集成稳压器n它具有体积小、使用方便、内部含有过流和过热保护电路它具有体积小、使用方便、内部含有过流和过热保护电路等优点。等优点。n国产三端固定式集成稳压器有国产三端固定式集成稳压器有CW7800和和CW7900两种系两种系列，外形如图列，外形如图4.12所示。所示。nCW7800系列系列为为正电压输出正电压输出的集成稳压器，管脚的集成稳压器，管脚1为输入为输入端，端，2为输出端，为输出端，3为公共端，接线图如图为公共端，接线图如图4.13所示。所示。图图4.13 CW7800集成稳压器接线图集成稳压器接线图nCW7900系列系列为为负电压输出负电压输出的集成稳压器，管脚的集成稳压器，管脚1为
41、公共为公共端，端，2为输出端，为输出端，3为输入端，接线图为输入端，接线图如图如图4.14所示所示。图图4.14 CW7900集成稳压器接线图集成稳压器接线图 如果需要同时输出正、负两种电压，只要将如果需要同时输出正、负两种电压，只要将CW7800系列系列和和CW7900系列稳压器按图系列稳压器按图4.15所示电路接线，所示电路接线，即可以输即可以输出正、负电压出正、负电压。图图4.15 可输出正、负电压的电路可输出正、负电压的电路n在实际使用中，除了输出电压值外，还要了解集成稳压器在实际使用中，除了输出电压值外，还要了解集成稳压器的输入电压和最大输出电流等参数，可查阅有关手册。的输入电压和最大输出电流等参数，可查阅有关手册。第第4章章 作业作业P1104.1 4.2 4.3 4.4 4.7 4.8 4.9 4.104.11
