第二十九讲 稳压电路第二十九讲 稳压电路一、稳压电路的性能指标二、稳压管稳压电路三、串联型稳压电路四、集成稳压器五、开关型稳压电路一、稳压电路的性能指标
1,输出电压
2,输出电流
3,稳压系数 表明电网电压波动时电路的稳压性能。
在负载电流不变时，输出电压相对变化量与输入电压变化量之比。
LL
O
I
I
O
II
OO
r RR U
U
U
U
UU
UUS?
4,输出电阻 表明负载电流变化时电路的稳压性能。
在电网电压不变时，负载变化引起的输出电压的变化量与输出电流的变化量之比。
I
O
O
o UI
UR
5,纹波电压 测试出输出电压的交流分量。
二、稳压管稳压电路稳定电压 UZ：稳压管的击穿电压稳定电流 IZ：使稳压管工作在稳压状态的最小电流最大耗散功率 PZM：允许的最大功率,PZM= IZM UZ
动态电阻 rz：工作在稳压状态时,rz＝ ΔU / ΔI
1,稳压管的伏安特性和主要参数伏安特性 符号等效电路
2,稳压管稳压电路的工作原理
LD
OI
Z
III
UUU
R
R
ODZOI Z)( UUIIUUU RR电网电压的波动。上的电压变化补偿基本不变。利用，则若 IOI URUUU R
R
R
IIR
IIUUR
LL
DZOL Z)(
的变化。的变化来补偿利用也就基本不变。基本不变，，则若
LD
OLD
Z
Z
II
UUII R
3,稳压管稳压电路的主要指标
（ 1）输出电压 UO＝ UZ
（ 2） 输出电流 IZmax－ IZmin≤ IZM－ IZ
（ 3） 稳压系数
O
Iz
O
I
Lz
Lz
O
I
I
O
r L U
U
R
r
U
U
RrR
Rr
U
U
U
US
R
∥
∥
（ 4）输出电阻
zzo rRrR ∥
简单易行，稳压性能好。适用于输出电压固定、输出电流变化范围较小的场合。
4,特点
5,稳压管稳压电路的设计
（ 1） UI的 选择 UI＝（ 2～ 3） UZ
（ 2） 稳压管的选择 UZ＝ UO IZM－ IZ > ILmax－ ILmin
（ 3） 限流电阻的选择 保证稳压管既稳压又不损坏。
O
Iz
r U
U
R
rS
ZMm a xDZm i nD ZZ IIII 且
ZL m a x
ZinIm
m i nD Z IIR
UUI
电网电压最低且负载电流最大时，稳压管的电流最小。
L m a xZ
ZinIm
II
UUR
电网电压最高且负载电流最小时，稳压管的电流最大。
ZML m i n
ZaxIm
m a xD Z IIR
UUI
L m i nZM
ZaxIm
II
UUR
为减小 Sr,取值矛盾 !
若求得 Rmin>Rmax，怎么办？
讨论一,稳压管稳压电路的设计依次选择稳压管,UI,R,C,U2,二极管
1,输出电压、负载电流 →稳压管
2,输出电压 →UI
3,输出电压、负载电流、稳压管电流,UI →R
4,UI,R →滤波电路的等效负载电阻 →C
5,UI → U2
6,U2,R中电流 →整流二极管已知输出电压为
6V，负载电流为 0～
30mA。 试 求 图示电路的参数。
三、串联型稳压电路
1,基本调整管稳压电路为了使稳压管稳压电路输出大电流，需要加晶体管放大。
稳压原理：电路引入 电压负反馈,稳定输出电压。
OL )1( II BEZO UUU
调整管的作用及如何提高稳压性能不管什么原因引起 UO变化，都将通过 UCE的调节使 UO稳定，故称晶体管为调整管。
若要提高电路的稳压性能，则应加深电路的负反馈，即提高放大电路的放大倍数。
CEIO UUU
2,具有放大环节的串联型稳压电路
（ 1）稳压原理：若由于某种原因使 UO增大
（ 2）输出电压的调节范围
Z
3
321
OZ
32
321 U
R
RRRUU
RR
RRR
同相比例运算电路
则 UO↑→ UN↑→ UB↓→ UO↓
（ 3） 串联型稳压电路 的基本组成及其作用调整管取样电阻调整管,是电路的核心,UCE随 UI和负载产生变化以稳定 UO。
比较放大基准电压基准电压,是 UO的参考电压。
取样电阻,对 UO 的取样，与基准电压共同决定 UO 。
比较放大,将 UO 的取样电压与基准电压比较后放大，决定电路的稳压性能。
（ 4）串联型稳压电源中调整管的选择
IEmax＝ IR1＋ ILmax≈ ILmax< ICM
UCEmax＝ UImax－ UOmin < U(BR)CEO
PTmax＝ IEmax UCEmax < PCM
根据极限参数 ICM,U(BR)CEO,PCM 选择调整管！
应考虑电网电压的波动和负载电流的变化！
讨论二,对于基本串联型稳压电源的讨论
3,若电网电压波动± 10％,UI为 28V,UO为 10V～ 20V ；
晶体管的电流放大系数为 50,PCM＝ 5W,ICM＝ 1A； 集成运放最大输出电流为 10mA,则最大负载电流约为多少？
1,若 UO为 10V～ 20V,R1＝
R3＝ 1kΩ,则 R3和 UZ各为多少？
2,若电网电压波动± 10％，
UO为 10V～ 20V,UCES＝ 3V，
UI至少选取多少伏？
讨论三,关于实用串联型稳压电源的讨论
0
BE
m a xE R
UI?
1,标出集成运放的同相输入端和反相输入端；
2,电路由哪些部分组成？
3,UI＝ 21V,R1＝ R2＝ R3＝ 300Ω,UZ＝ 6V,UCES＝ 3V，
UO＝？
4,如何选取 R’和 R？
限流型过流保护电路输出电流取样电阻讨论三,关于实用串联型稳压电源的讨论
5,取 样电阻的取值应大些还是小些，为什么？它们有上限值吗？
6,若电路输出纹波电压很大，则其原因最大的可能性是什么？
7,根据图中过流保护电路的原理组成一种限流型过流保护电路。
四、集成稳压器 （三端稳压器）
输出电压,5V,6V,9V,12V,15V,18V,24V
输出电流,1.5A（ W7800）,0.5A （ W78M00）,0.1A
（ W78L00）
1,W7800系列
（ 1）简介
（ 2）基本应用消除高频噪声使 Co不通过稳压器放电抵销长线电感效应，
消除自激振荡将输入端接整流滤波电路的输出，将输出端接负载电阻，构成串类型稳压电路。
（ 3）输出电流扩展电路为使负载电流大于三端稳压器的输出电流，可采用射极输出器进行电流放大。
))(1( ROL III
很小
BED'OO UUUU
三端稳压器的输出电压若 UBE= UD，则 '
OO UU?
二极管的作用：消除
UBE对 UO的影响。
（ 4）输出电压扩展电路
2W
'
O
1
2
O )1( RIUR
RU
IW为几 mA,UO与三端稳压器参数有关。
隔离作用
'
O
1
321
O
'
O
21
321
U
R
RRR
UU
RR
RRR
基准电压电路复杂
2,基准电压源 三端稳压器 W117
输出电压 UREF＝ 1.25V，调整端电流只有几微安。
R E F
1
2
O )1( UR
RU
减小纹波电压保护稳压器讨论四,W117的应用
A5.1mA3
V40V3
O
OI
I
UU －
1,R1的上限值为多少？
2,UO可能的最大值为多少？
3,输出电压最小值为多少？
4,UOmax＝ 30V,选取 R1,R2；
5,已知电网电压波动± 10％，输出电压最大值为 30V,UI
至少取多少伏？
决定于 IOmin
两种情况,1.已知 UI
2.自己选取 UI
决定于 W117的输出输入电压最低、输出电压最高时，
UI－ UO＞ 3V。
根据输出电压表达式讨论五,集成稳压器的应用
± UO=?
W7900与 W7800不同之处是输出为负电压。
1,基准电压为多少？
2,UO的表达式？
3,为使 W7812不因输入端和输出端之间电压太大而损坏，可采用什么方法？
五、开关型稳压电路
1,开关型稳压电源的特点线性稳压电源,结构简单，调节方便，输出电压稳定性强，纹波电压小。缺点是调整管工作在甲类状态，
因而功耗大，效率低（ 20％～ 49％）；需加散热器，因而设备体积大，笨重，成本高。
若调整管工作在开关状态，则势必大大减小功耗，提高效率，开关型稳压电源的效率可达 70％～ 95％。体积小，
重量轻。适于固定的大负载电流、输出电压小范围调节的场合。
构成开关型稳压电源的基本思路将交流电经变压器、整流滤波得到直流电压
↓
控制调整管按一定频率开关，得到矩形波
↓
滤波，得到直流电压引入负反馈，控制占空比，使输出电压稳定。
2,串联开关型稳压电路
（ 1）基本电路
① 电路组成及工作原理
T截止,D导通,uE≈ －
UD ； L 释放能量,C 放电。
调整管二极管续流滤波电路
T,D 均工作在开关状态。
T饱和导通,D截止，
uE≈ UI； L 储能,C 充电。
uB＝ UH时
uB＝ UL时
② 波形分析及输出电压平均值
ID
o f f
I
on
O )( UUT
TU
T
TU
调整管二极管续流 滤波电路关键技术：大功率高频管，高质量磁性材料稳压原理：若某种原因使输出电压升高，则应减小占空比。
③ 稳压原理脉冲宽度调制式,PWM电路作用：
UO↑→ Ton↓→ δ↓→ UO ↓
其它控制方式：
脉冲频率调制式,UO↑→ T↑（脉宽不变） → δ↓→ UO ↓
混合调制式,UO↑→ T↑ Ton ↓→ δ↓→ UO ↓
在串联开关型稳压电路中 UO < UI,故为降压型电路。
④ 脉宽调制电路的基本原理比较放大电路电压比较器调整管
UO↑→ UN1↑→ UO1 ↓(UP2↓)→uB1的占空比 δ↓→ UO↓
UO↓→ UN1 ↓→ UO1↑ (UP2↑)→uB1的占空比 δ↑→UO↑
uP2与 uB1占空比的关系 U
P2↑
δ↑稳压原理：
3,并联 开关型稳压电路（升压型）
（ 1） 工作原理
T截止,L产生感生电动势,D导通； UI与 L所产生的感生电动势相加对 C 充电 。
T饱和导通,L 储能，
D截止,C 对负载放电。
uB＝ UH时
uB＝ UL时要研究调整管在饱和导通和截止状态下电路的工作情况。
（ 2）输出电压只有 L足够大，才能升压；只有 C足够大，输出电压交流分量才足够小 !
在周期不变的情况下，
uB占空比越大，输出电压平均值越高。
＋－＋
－
清华大学 华成英
hchya@tsinghua.edu.cn
（ 3） 稳压原理脉宽调制式：
UO↑→ Ton↓（ 频率不变） → δ↓→ UO ↓
1,输出电压
2,输出电流
3,稳压系数 表明电网电压波动时电路的稳压性能。
在负载电流不变时，输出电压相对变化量与输入电压变化量之比。
LL
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4,输出电阻 表明负载电流变化时电路的稳压性能。
在电网电压不变时，负载变化引起的输出电压的变化量与输出电流的变化量之比。
I
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5,纹波电压 测试出输出电压的交流分量。
二、稳压管稳压电路稳定电压 UZ：稳压管的击穿电压稳定电流 IZ：使稳压管工作在稳压状态的最小电流最大耗散功率 PZM：允许的最大功率,PZM= IZM UZ
动态电阻 rz：工作在稳压状态时,rz＝ ΔU / ΔI
1,稳压管的伏安特性和主要参数伏安特性 符号等效电路
2,稳压管稳压电路的工作原理
LD
OI
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的变化。的变化来补偿利用也就基本不变。基本不变，，则若
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3,稳压管稳压电路的主要指标
（ 1）输出电压 UO＝ UZ
（ 2） 输出电流 IZmax－ IZmin≤ IZM－ IZ
（ 3） 稳压系数
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（ 4）输出电阻
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简单易行，稳压性能好。适用于输出电压固定、输出电流变化范围较小的场合。
4,特点
5,稳压管稳压电路的设计
（ 1） UI的 选择 UI＝（ 2～ 3） UZ
（ 2） 稳压管的选择 UZ＝ UO IZM－ IZ > ILmax－ ILmin
（ 3） 限流电阻的选择 保证稳压管既稳压又不损坏。
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为减小 Sr,取值矛盾 !
若求得 Rmin>Rmax，怎么办？
讨论一,稳压管稳压电路的设计依次选择稳压管,UI,R,C,U2,二极管
1,输出电压、负载电流 →稳压管
2,输出电压 →UI
3,输出电压、负载电流、稳压管电流,UI →R
4,UI,R →滤波电路的等效负载电阻 →C
5,UI → U2
6,U2,R中电流 →整流二极管已知输出电压为
6V，负载电流为 0～
30mA。 试 求 图示电路的参数。
三、串联型稳压电路
1,基本调整管稳压电路为了使稳压管稳压电路输出大电流，需要加晶体管放大。
稳压原理：电路引入 电压负反馈,稳定输出电压。
OL )1( II BEZO UUU
调整管的作用及如何提高稳压性能不管什么原因引起 UO变化，都将通过 UCE的调节使 UO稳定，故称晶体管为调整管。
若要提高电路的稳压性能，则应加深电路的负反馈，即提高放大电路的放大倍数。
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2,具有放大环节的串联型稳压电路
（ 1）稳压原理：若由于某种原因使 UO增大
（ 2）输出电压的调节范围
Z
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同相比例运算电路
则 UO↑→ UN↑→ UB↓→ UO↓
（ 3） 串联型稳压电路 的基本组成及其作用调整管取样电阻调整管,是电路的核心,UCE随 UI和负载产生变化以稳定 UO。
比较放大基准电压基准电压,是 UO的参考电压。
取样电阻,对 UO 的取样，与基准电压共同决定 UO 。
比较放大,将 UO 的取样电压与基准电压比较后放大，决定电路的稳压性能。
（ 4）串联型稳压电源中调整管的选择
IEmax＝ IR1＋ ILmax≈ ILmax< ICM
UCEmax＝ UImax－ UOmin < U(BR)CEO
PTmax＝ IEmax UCEmax < PCM
根据极限参数 ICM,U(BR)CEO,PCM 选择调整管！
应考虑电网电压的波动和负载电流的变化！
讨论二,对于基本串联型稳压电源的讨论
3,若电网电压波动± 10％,UI为 28V,UO为 10V～ 20V ；
晶体管的电流放大系数为 50,PCM＝ 5W,ICM＝ 1A； 集成运放最大输出电流为 10mA,则最大负载电流约为多少？
1,若 UO为 10V～ 20V,R1＝
R3＝ 1kΩ,则 R3和 UZ各为多少？
2,若电网电压波动± 10％，
UO为 10V～ 20V,UCES＝ 3V，
UI至少选取多少伏？
讨论三,关于实用串联型稳压电源的讨论
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1,标出集成运放的同相输入端和反相输入端；
2,电路由哪些部分组成？
3,UI＝ 21V,R1＝ R2＝ R3＝ 300Ω,UZ＝ 6V,UCES＝ 3V，
UO＝？
4,如何选取 R’和 R？
限流型过流保护电路输出电流取样电阻讨论三,关于实用串联型稳压电源的讨论
5,取 样电阻的取值应大些还是小些，为什么？它们有上限值吗？
6,若电路输出纹波电压很大，则其原因最大的可能性是什么？
7,根据图中过流保护电路的原理组成一种限流型过流保护电路。
四、集成稳压器 （三端稳压器）
输出电压,5V,6V,9V,12V,15V,18V,24V
输出电流,1.5A（ W7800）,0.5A （ W78M00）,0.1A
（ W78L00）
1,W7800系列
（ 1）简介
（ 2）基本应用消除高频噪声使 Co不通过稳压器放电抵销长线电感效应，
消除自激振荡将输入端接整流滤波电路的输出，将输出端接负载电阻，构成串类型稳压电路。
（ 3）输出电流扩展电路为使负载电流大于三端稳压器的输出电流，可采用射极输出器进行电流放大。
))(1( ROL III
很小
BED'OO UUUU
三端稳压器的输出电压若 UBE= UD，则 '
OO UU?
二极管的作用：消除
UBE对 UO的影响。
（ 4）输出电压扩展电路
2W
'
O
1
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IW为几 mA,UO与三端稳压器参数有关。
隔离作用
'
O
1
321
O
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21
321
U
R
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UU
RR
RRR
基准电压电路复杂
2,基准电压源 三端稳压器 W117
输出电压 UREF＝ 1.25V，调整端电流只有几微安。
R E F
1
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减小纹波电压保护稳压器讨论四,W117的应用
A5.1mA3
V40V3
O
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1,R1的上限值为多少？
2,UO可能的最大值为多少？
3,输出电压最小值为多少？
4,UOmax＝ 30V,选取 R1,R2；
5,已知电网电压波动± 10％，输出电压最大值为 30V,UI
至少取多少伏？
决定于 IOmin
两种情况,1.已知 UI
2.自己选取 UI
决定于 W117的输出输入电压最低、输出电压最高时，
UI－ UO＞ 3V。
根据输出电压表达式讨论五,集成稳压器的应用
± UO=?
W7900与 W7800不同之处是输出为负电压。
1,基准电压为多少？
2,UO的表达式？
3,为使 W7812不因输入端和输出端之间电压太大而损坏，可采用什么方法？
五、开关型稳压电路
1,开关型稳压电源的特点线性稳压电源,结构简单，调节方便，输出电压稳定性强，纹波电压小。缺点是调整管工作在甲类状态，
因而功耗大，效率低（ 20％～ 49％）；需加散热器，因而设备体积大，笨重，成本高。
若调整管工作在开关状态，则势必大大减小功耗，提高效率，开关型稳压电源的效率可达 70％～ 95％。体积小，
重量轻。适于固定的大负载电流、输出电压小范围调节的场合。
构成开关型稳压电源的基本思路将交流电经变压器、整流滤波得到直流电压
↓
控制调整管按一定频率开关，得到矩形波
↓
滤波，得到直流电压引入负反馈，控制占空比，使输出电压稳定。
2,串联开关型稳压电路
（ 1）基本电路
① 电路组成及工作原理
T截止,D导通,uE≈ －
UD ； L 释放能量,C 放电。
调整管二极管续流滤波电路
T,D 均工作在开关状态。
T饱和导通,D截止，
uE≈ UI； L 储能,C 充电。
uB＝ UH时
uB＝ UL时
② 波形分析及输出电压平均值
ID
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调整管二极管续流 滤波电路关键技术：大功率高频管，高质量磁性材料稳压原理：若某种原因使输出电压升高，则应减小占空比。
③ 稳压原理脉冲宽度调制式,PWM电路作用：
UO↑→ Ton↓→ δ↓→ UO ↓
其它控制方式：
脉冲频率调制式,UO↑→ T↑（脉宽不变） → δ↓→ UO ↓
混合调制式,UO↑→ T↑ Ton ↓→ δ↓→ UO ↓
在串联开关型稳压电路中 UO < UI,故为降压型电路。
④ 脉宽调制电路的基本原理比较放大电路电压比较器调整管
UO↑→ UN1↑→ UO1 ↓(UP2↓)→uB1的占空比 δ↓→ UO↓
UO↓→ UN1 ↓→ UO1↑ (UP2↑)→uB1的占空比 δ↑→UO↑
uP2与 uB1占空比的关系 U
P2↑
δ↑稳压原理：
3,并联 开关型稳压电路（升压型）
（ 1） 工作原理
T截止,L产生感生电动势,D导通； UI与 L所产生的感生电动势相加对 C 充电 。
T饱和导通,L 储能，
D截止,C 对负载放电。
uB＝ UH时
uB＝ UL时要研究调整管在饱和导通和截止状态下电路的工作情况。
（ 2）输出电压只有 L足够大，才能升压；只有 C足够大，输出电压交流分量才足够小 !
在周期不变的情况下，
uB占空比越大，输出电压平均值越高。
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清华大学 华成英
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（ 3） 稳压原理脉宽调制式：
UO↑→ Ton↓（ 频率不变） → δ↓→ UO ↓
