电工电子技术基础主编 李中发制作 李中发
2003年 7月第 9章 直流稳压电源
桥式整流电路及电容滤波电路的输出电压与变压器副边电压的关系。
桥式整流电路、电容滤波电路及串联型稳压电路的组成和工作原理。
3端集成稳压器的使用方法。
学习要点
9.1 整流电路
9.2 滤波电路
9.3 直流稳压电路第 9章 直流稳压电源
9.1 整流电路利用具有单向导电性能的整流元件如二极管等,将交流电转换成单向脉动直流电的电路称为整流电路 。 整流电路按输入电源相数可分为单相整流电路和三相整流电路
,按输出波形又可分为半波整流电路和全波整流电路 。 目前广泛使用的是桥式整流电路 。
ω t
u
2
0 π 2 π 3 π 4 π
ω t
0 π 2 π 3 π 4 π
u
o
+
u
2
－
+
u
1
－
D
(a ) 电路 ( b ) 波形
+
u
o
－
R
L
9.1.1 单相半波整流电路
ω t
u
2
0 π 2 π 3 π 4 π
ω t
0 π 2 π 3 π 4 π
u
o
+
u
2
－
+
u
1
－
D
(a ) 电路 ( b ) 波形
+
u
o
－
R
L
当 u2为正半周时，二极管 D承受正向电压而导通，此时有电流流过负载，并且和二极管上的电流相等，即 io= id。忽略二极管的电压降，则负载两端的输出电压等于变压器副边电压，
即 uo=u2,输出电压 uo的波形与 u2相同。
当 u2为负半周时,二极管 D承受反向电压而截止 。 此时负载上无电流流过,输出电压 uo=0,变压器副边电压 u2全部加在二极管 D上 。
ω t
u
2
0 π 2 π 3 π 4 π
ω t
0 π 2 π 3 π 4 π
u
o
+
u
2
－
+
u
1
－
D
(a ) 电路 ( b ) 波形
+
u
o
－
R
L
单相半波整流电压的平均值为：
0
222o
45.0
2
)(s i n2
2
1
UUttdUU
流过负载电阻 R
L
的电流平均值为：
L
2
L
o
o
45.0
R
U
R
U
I
流经二极管的电流平均值与负载电流平均值相等，即：
L
2
oD
45.0
R
U
II
二极管截止时承受的最高反向电压为 u
2
的最大值，即：
22MRM
2 UUU
9.1.2 单相桥式整流电路
+
u
1
－
+
u
2
－
D
4
D
3
D
1
D
2
R
L
+
u
o
－
(a ) 原理电路
a
b
+
u
1
－
+
u
2
－
R
L
+
u
o
－
(b) 简化画法
u2为正半周时,a点电位高于 b点电位,二极管 D1,D3承受正向电压而导通,D2,D4承受反向电压而截止 。 此时电流的路径为,a→D 1→ RL→D 3→b,如图中实线箭头所示 。
+
u
1
－
+
u
2
－
D
4
D
3
D
1
D
2
R
L
+
u
o
－
a
b
u2为负半周时,b点电位高于 a点电位,二极管 D2,D4承受正向电压而导通,D1,D3承受反向电压而截止 。 此时电流的路径为,b→D 2→ RL→D 4→a,如图中虚线箭头所示 。
ω t
u
2
0 π 2 π 3 π 4 π
ω t
i
D1
0 π 2 π 3 π 4 π
ω t
i
D2
0 π 2 π 3 π 4 π
ω t
u
o
0 π 2 π 3 π 4 π
单相全波整流电压的平均值为：
0
222o
9.0
2
2)(s i n2
1
UUttdUU
流过负载电阻 R
L
的电流平均值为：
L
2
L
o
o
9.0
R
U
R
U
I
流经每个二极管的电流平均值为负载电流的一半，
即：
L
2
oD
45.0
2
1
R
U
II
每个二极管在截止时承受的最高反向电压为 u
2
的最大值，即：
22MRM
2 UUU
例,试设计一台输出电压为 24V,输出电流为 lA 的直流电源，电路形式可采用半波整流或全波整流，试确定两种电路形式的变压器副边绕组的电压有效值，并选定相应的整流二极管。
解,（ 1 ）当采用半波整流电路时，变压器副边绕组电压有效值为：
3.53
45.0
24
0,4 5
o
2
U
U
V
整流二极管承受的最高反向电压为：
2.753.5341.12
2RM
UU
V
流过整流二极管的平均电流为：
1
oD
II
A
因此可选用 2C Z 12 B 整流二极管，其最大整流电流为 3 A,
最高反向工作电压为 200V 。
（ 2 ）当采用桥式整流电路时，变压器副边绕组电压有效值为：
7.26
9.0
24
0.9
o
2
U
U V
整流二极管承受的最高反向电压为：
6.377.2641.12
2RM
UU V
流过整流二极管的平均电流为：
5.0
2
1
oD
II A
因此可选用四只 2C Z 1 1 A 整流二极管，其最大整流电流为 1 A,最高反向工作电压为 100V 。
9.2 滤波电路整流电路可以将交流电转换为直流电,但脉动较大,在某些应用中如电镀,蓄电池充电等可直接使用脉动直流电源 。 但许多电子设备需要平稳的直流电源 。 这种电源中的整流电路后面还需加滤波电路将交流成分滤除,以得到比较平滑的输出电压 。
滤波通常是利用电容或电感的能量存储功能来实现的 。
9.2.1 电容滤波电路 ω t
u
2
0 π 2 π 3 π 4 π
ω t
0 π 2 π 3 π 4 π
u
o
+
u
2
－
+
u
o
－
+
u
1
－
D
( a ) 电路 ( b ) 波形
C R L
+
假设电路接通时恰恰在 u
2
由负到正过零的时刻，这时二极管 D 开始导通，电源 u
2
在向负载 R
L
供电的同时又对电容 C
充电。如果忽略二极管正向压降，电容电压 u
C
紧随输入电压
u
2
按正弦规律上升至 u
2
的最大值。然后 u
2
继续按正弦规律下降，且 C2
uu?
，使二极管 D 截止，而电容 C 则对负载电阻
R
L
按指数规律放电。 u
C
降至 u
2
大于 u
C
时，二极管又导通，电容 C 再次充电……。这样循环下去,u
2
周期性变化，电容 C
周而复始地进行充电和放电，使输出电压脉动减小，如图 9- 4
（ b ）所示。电容 C 放电的快慢取决于时间常数 （
CR
L
）
的大小，时间常数越大，电容 C 放电越慢，输出电压 u
o
就越平坦，平均值也越高。
U
o
1.4 U
o
0.9 U
o
0
I
o
单相桥式整流、电容滤波电路的输出特性曲线如图所示。从图中可见，电容滤波电路的输出电压在负载变化时波动较大，说明它的带负载能力较差，只适用于负载较轻且变化不大的场合。
—般常用如下经验公式估算电容滤波时的输出电压平均值。
半波：
2o
UU?
全波：
2o
2.1 UU?
为了获得较平滑的输出电压，一般要求
C
R
1
)15~10(
L
,即：
2
)5~3(
L
T
CR
式中 T 为交流电压的周期。滤波电容 C 一般选择体积小，容量大的电解电容器。应注意，普通电解电容器有正、负极性，使用时正极必须接高电位端，如果接反会造成电解电容器的损坏。
加入滤波电容以后，二极管导通时间缩短，且在短时间内承受较大的冲击电流 （
oC
ii?
），为了保证二极管的安全，选管时应放宽裕量。
单相 半波 整流,电 容滤 波电 路中,二 极管 承受 的反 向电 压 为
2CDR
uuu
，当负载开路时，承受的反向电压为最高，为：
2RM
22 UU?
例,设计一单相桥式整流、电容滤波电路。要求输出电压
48
o
U V,已知负载电阻 1 0 0
L
R Ω,交流电源频率为 50H z,试选择整流二极管和滤波电容器。
解,流过整流二极管的平均电流：
2 4 0A24.0
1 0 0
48
2
1
2
1
2
1
L
o
oD
R
U
II
mA
变压器副边电压有效值：
40
2.1
48
1.2
o
2
U
U V
整流二极管承受的最高反向电压：
4.564041.12
2RM
UU
V
因此可选择 2C Z 11 B 作整流二极管，其最大整流电流为 1 A,最高反向工作电压为 200V 。
取
05.0
2
02.0
5
2
5
L
T
CR?
s,则：
500F10500
100
05.0
6
L
R
C
μ F
9.2.2 电感滤波电路
+
u
1
－
+
u
2
－
R
L
+
u
o
－
L
电感滤波适用于负载电流较大的场合 。 它的缺点是制做复杂,体积大,笨重且存在电磁干扰 。
9.2.3 复合滤波电路
L
C CC
L
CC
R
(a ) L C 滤波电路 (b ) C L C 滤波电路 (c ) C R C 滤波电路
LC,CLCπ型滤波电路适用于负载电流较大，要求输出电压脉动较小的场合。在负载较轻时，经常采用电阻替代笨重的电感，构成 CRCπ型滤波电路，同样可以获得脉动很小的输出电压。但电阻对交、直流均有压降和功率损耗，故只适用于负载电流较小的场合。
9.3 直流稳压电路将不稳定的直流电压变换成稳定且可调的直流电压的电路称为直流稳压电路 。
直流稳压电路按调整器件的工作状态可分为线性稳压电路和开关稳压电路两大类 。
前者使用起来简单易行,但转换效率低,
体积大；后者体积小,转换效率高,但控制电路较复杂 。 随着自关断电力电子器件和电力集成电路的迅速发展,开关电源已得到越来越广泛的应用 。
9.3.1 并联型稳压电路
+
U i
－
+
U o
－
R L
D Z
+
U Z
－
R
+ U R －
I o
I Z
I
工作原理：
输入电压 Ui波动时会引起输出电压 Uo波动 。 如 Ui升高将引起随之升高,导致稳压管的电流
IZ急剧增加,使得电阻 R上的电流 I和电压 UR迅速增大,
从而使 Uo基本上保持不变。反之，当 Ui减小时,UR相应减小，
仍可保持 Uo基本不变。
当负载电流 Io发生变化引起输出电压 Uo发生变化时，同样会引起 IZ的相应变化，使得 Uo保持基本稳定。如当 Io增大时,I和 UR
均会随之增大使得 Uo下降，这将导致 IZ急剧减小，使 I仍维持原有数值保持 UR不变，使得 Uo得到稳定。
+
U
i
－
I
oR
1
R
L
R
a
R
2
R
b
R
4 R
3
R
P
U
B E 2
V
1
V
2
U
B E 1
+
U
o
－
U
Z
+
－
+
－
－
+
+
U
F
－
9.3.2 串联型稳压电路
（ 1） 取样环节 。 由 R1,RP,R2组成的分压电路构成,它将输出电压 Uo分出一部分作为取样电压 UF,送到比较放大环节 。
（ 2） 基准电压 。 由稳压二极管 DZ和电阻 R3构成的稳压电路组成
,它为电路提供一个稳定的基准电压 UZ,作为调整,比较的标准 。
（ 3） 比较放大环节 。 由 V2和 R4构成的直流放大器组成,其作用是将取样电压 UF与基准电压 UZ之差放大后去控制调整管 V1。
（ 4） 调整环节 。 由工作在 线性放大区 的功率管 Vl组成,Vl的基极电流 IB1受比较放大电路输出的控制,它的改变又可使集电极电流 IC1和集,射电压 UCEl改变,从而达到自动调整稳定输出电压的目的 。
1、电路的组成及各部分的作用
2、电路工作原理当输入电压 Ui或输出电流 Io变化引起输出电压 Uo增加时，取样电压 UF相应增大，使 V2管的基极电流 IB2和集电极电流 IC2随之增加，
V2管的集电极电位 UC2下降，因此 Vl管的基极电流 IB1下降，使得
IC1下降,UCE1增加,Uo下降，使 Uo保持基本稳定。
U o ↑→ U F ↑→ I B2 ↑→ I C2 ↑→ U C2 ↓→ I B1 ↓→ U C E 1 ↑
U o ↓
同理,当 Ui或 Io变化使 Uo降低时,调整过程相反,UCE1将减小使 Uo保持基本不变 。
从上述调整过程可以看出,该电路是依靠电压负反馈来稳定输出电压的 。
3、电路的输出电压设 V
2
发射结电压 U
B E 2
可忽略，则：
o
ba
b
ZF
U
RR
R
UU
或：
Z
U
R
RR
U
b
ba
o
用电位器 R
P
即可调节输出电压 U
o
的大小，但 U
o
必定大于或等于 U
Z
。
如 UZ=6V,R1=R2=RP=100Ω,则 Ra+Rb=R1+R2+RP=300Ω,Rb
最大为 200Ω,最小为 100Ω。 由此可知输出电压 Uo在 9~18V范围内连续可调 。
+
U
i
－
I
oR
1
R
L
R
2
R
3
R
P
V
+
U
o
－
U
Z
+
－
+
U
F
－
∞
－
+
+
4、采用集成运算放大器的串联型稳压电路其电路组成部分、工作原理及输出电压的计算与前述电路完全相同，唯一不同之处是放大环节采用集成运算放大器而不是晶体管。
9.3.3 集成稳压器集成稳压电路是将稳压电路的主要元件甚至全部元件制作在一块硅基片上的集成电路,因而具有体积小,使用方便
,工作可靠等特点 。
集成稳压器的种类很多,作为小功率的直流稳压电源,应用最为普遍的是 3端式串联型集成稳压器 。 3端式是指稳压器仅有输入端,输出端和公共端 3个接线端子 。 如 W78××
和 W79×× 系列稳压器 。 W78×× 系列输出正电压有 5V、
6V,8V,9V,10V,12V,15V,18V,24V等多种,若要获得负输出电压选 W79×× 系列即可 。 例如 W7805输出 +5
V电压,W7905则输出－ 5 V电压 。 这类３端稳压器在加装散热器的情况下,输出电流可达 1.5～ 2.2A,最高输入电压为 35V,最小输入,输出电压差为 2～ 3V,输出电压变化率为 0.1％ ～ 0.2％ 。
1 3 2
1 —公共端
2 —输出端
3 —输入端
W 7 9 ××
1 3 2
1 —输入端
2 —输出端
3 —公共端
W 7 8 ××
1、外形和管脚排列
2、典型应用电路
W 7 8 ××
C 1
C 2
+
U i
－
+
U o
－
1 2
3
W 7 9 ××
C 1
C 2
－
U i
+
－
U o
+
3 2
1
（ 1）基本电路。
（ 2）提高输出电压的电路。
W 78 ××
C 1 C 2
+
U i
－
+
U o
－
1 2
3
+
U Z
－
D Z
+
U
××
－
R
输出电压 Uo=U×× +UZ
W 78 ××
C 1 C
2
+
U i
－
+
U o
－
1
2
3
R
I R
I C
I B
I 1
I 3
I 2
I o
（ 3）扩大输出电流的电路。
图中 I
3
为稳压器公共端电流，其值很小，可以忽略不计，所以
21
II?,则可得：
R
U
IIIIIIIII
BE
2R12B2C2o
)1()(
式中 β 为三极管的电流放大系数。设
10
,3.0BEU V,
5.0?R Ω,12?I A,则可计算出 5o?I A,可见 I
o
比 I
2
扩大了。
电阻 R 的作用是使功率管在输出电流较大时才能导通。
（ 4）能同时输出正、负电压的电路。
W 7 8 15
1 2
3
W 7 9 15
3 2
1
24V
24V
+
+
+ 1 5 V
－ 15 V
220 V
1000 μ F
1000 μ F
0,3 3 μ F
0,3 3 μ F
1 μ F
1 μ F
2003年 7月第 9章 直流稳压电源
桥式整流电路及电容滤波电路的输出电压与变压器副边电压的关系。
桥式整流电路、电容滤波电路及串联型稳压电路的组成和工作原理。
3端集成稳压器的使用方法。
学习要点
9.1 整流电路
9.2 滤波电路
9.3 直流稳压电路第 9章 直流稳压电源
9.1 整流电路利用具有单向导电性能的整流元件如二极管等,将交流电转换成单向脉动直流电的电路称为整流电路 。 整流电路按输入电源相数可分为单相整流电路和三相整流电路
,按输出波形又可分为半波整流电路和全波整流电路 。 目前广泛使用的是桥式整流电路 。
ω t
u
2
0 π 2 π 3 π 4 π
ω t
0 π 2 π 3 π 4 π
u
o
+
u
2
－
+
u
1
－
D
(a ) 电路 ( b ) 波形
+
u
o
－
R
L
9.1.1 单相半波整流电路
ω t
u
2
0 π 2 π 3 π 4 π
ω t
0 π 2 π 3 π 4 π
u
o
+
u
2
－
+
u
1
－
D
(a ) 电路 ( b ) 波形
+
u
o
－
R
L
当 u2为正半周时，二极管 D承受正向电压而导通，此时有电流流过负载，并且和二极管上的电流相等，即 io= id。忽略二极管的电压降，则负载两端的输出电压等于变压器副边电压，
即 uo=u2,输出电压 uo的波形与 u2相同。
当 u2为负半周时,二极管 D承受反向电压而截止 。 此时负载上无电流流过,输出电压 uo=0,变压器副边电压 u2全部加在二极管 D上 。
ω t
u
2
0 π 2 π 3 π 4 π
ω t
0 π 2 π 3 π 4 π
u
o
+
u
2
－
+
u
1
－
D
(a ) 电路 ( b ) 波形
+
u
o
－
R
L
单相半波整流电压的平均值为：
0
222o
45.0
2
)(s i n2
2
1
UUttdUU
流过负载电阻 R
L
的电流平均值为：
L
2
L
o
o
45.0
R
U
R
U
I
流经二极管的电流平均值与负载电流平均值相等，即：
L
2
oD
45.0
R
U
II
二极管截止时承受的最高反向电压为 u
2
的最大值，即：
22MRM
2 UUU
9.1.2 单相桥式整流电路
+
u
1
－
+
u
2
－
D
4
D
3
D
1
D
2
R
L
+
u
o
－
(a ) 原理电路
a
b
+
u
1
－
+
u
2
－
R
L
+
u
o
－
(b) 简化画法
u2为正半周时,a点电位高于 b点电位,二极管 D1,D3承受正向电压而导通,D2,D4承受反向电压而截止 。 此时电流的路径为,a→D 1→ RL→D 3→b,如图中实线箭头所示 。
+
u
1
－
+
u
2
－
D
4
D
3
D
1
D
2
R
L
+
u
o
－
a
b
u2为负半周时,b点电位高于 a点电位,二极管 D2,D4承受正向电压而导通,D1,D3承受反向电压而截止 。 此时电流的路径为,b→D 2→ RL→D 4→a,如图中虚线箭头所示 。
ω t
u
2
0 π 2 π 3 π 4 π
ω t
i
D1
0 π 2 π 3 π 4 π
ω t
i
D2
0 π 2 π 3 π 4 π
ω t
u
o
0 π 2 π 3 π 4 π
单相全波整流电压的平均值为：
0
222o
9.0
2
2)(s i n2
1
UUttdUU
流过负载电阻 R
L
的电流平均值为：
L
2
L
o
o
9.0
R
U
R
U
I
流经每个二极管的电流平均值为负载电流的一半，
即：
L
2
oD
45.0
2
1
R
U
II
每个二极管在截止时承受的最高反向电压为 u
2
的最大值，即：
22MRM
2 UUU
例,试设计一台输出电压为 24V,输出电流为 lA 的直流电源，电路形式可采用半波整流或全波整流，试确定两种电路形式的变压器副边绕组的电压有效值，并选定相应的整流二极管。
解,（ 1 ）当采用半波整流电路时，变压器副边绕组电压有效值为：
3.53
45.0
24
0,4 5
o
2
U
U
V
整流二极管承受的最高反向电压为：
2.753.5341.12
2RM
UU
V
流过整流二极管的平均电流为：
1
oD
II
A
因此可选用 2C Z 12 B 整流二极管，其最大整流电流为 3 A,
最高反向工作电压为 200V 。
（ 2 ）当采用桥式整流电路时，变压器副边绕组电压有效值为：
7.26
9.0
24
0.9
o
2
U
U V
整流二极管承受的最高反向电压为：
6.377.2641.12
2RM
UU V
流过整流二极管的平均电流为：
5.0
2
1
oD
II A
因此可选用四只 2C Z 1 1 A 整流二极管，其最大整流电流为 1 A,最高反向工作电压为 100V 。
9.2 滤波电路整流电路可以将交流电转换为直流电,但脉动较大,在某些应用中如电镀,蓄电池充电等可直接使用脉动直流电源 。 但许多电子设备需要平稳的直流电源 。 这种电源中的整流电路后面还需加滤波电路将交流成分滤除,以得到比较平滑的输出电压 。
滤波通常是利用电容或电感的能量存储功能来实现的 。
9.2.1 电容滤波电路 ω t
u
2
0 π 2 π 3 π 4 π
ω t
0 π 2 π 3 π 4 π
u
o
+
u
2
－
+
u
o
－
+
u
1
－
D
( a ) 电路 ( b ) 波形
C R L
+
假设电路接通时恰恰在 u
2
由负到正过零的时刻，这时二极管 D 开始导通，电源 u
2
在向负载 R
L
供电的同时又对电容 C
充电。如果忽略二极管正向压降，电容电压 u
C
紧随输入电压
u
2
按正弦规律上升至 u
2
的最大值。然后 u
2
继续按正弦规律下降，且 C2
uu?
，使二极管 D 截止，而电容 C 则对负载电阻
R
L
按指数规律放电。 u
C
降至 u
2
大于 u
C
时，二极管又导通，电容 C 再次充电……。这样循环下去,u
2
周期性变化，电容 C
周而复始地进行充电和放电，使输出电压脉动减小，如图 9- 4
（ b ）所示。电容 C 放电的快慢取决于时间常数 （
CR
L
）
的大小，时间常数越大，电容 C 放电越慢，输出电压 u
o
就越平坦，平均值也越高。
U
o
1.4 U
o
0.9 U
o
0
I
o
单相桥式整流、电容滤波电路的输出特性曲线如图所示。从图中可见，电容滤波电路的输出电压在负载变化时波动较大，说明它的带负载能力较差，只适用于负载较轻且变化不大的场合。
—般常用如下经验公式估算电容滤波时的输出电压平均值。
半波：
2o
UU?
全波：
2o
2.1 UU?
为了获得较平滑的输出电压，一般要求
C
R
1
)15~10(
L
,即：
2
)5~3(
L
T
CR
式中 T 为交流电压的周期。滤波电容 C 一般选择体积小，容量大的电解电容器。应注意，普通电解电容器有正、负极性，使用时正极必须接高电位端，如果接反会造成电解电容器的损坏。
加入滤波电容以后，二极管导通时间缩短，且在短时间内承受较大的冲击电流 （
oC
ii?
），为了保证二极管的安全，选管时应放宽裕量。
单相 半波 整流,电 容滤 波电 路中,二 极管 承受 的反 向电 压 为
2CDR
uuu
，当负载开路时，承受的反向电压为最高，为：
2RM
22 UU?
例,设计一单相桥式整流、电容滤波电路。要求输出电压
48
o
U V,已知负载电阻 1 0 0
L
R Ω,交流电源频率为 50H z,试选择整流二极管和滤波电容器。
解,流过整流二极管的平均电流：
2 4 0A24.0
1 0 0
48
2
1
2
1
2
1
L
o
oD
R
U
II
mA
变压器副边电压有效值：
40
2.1
48
1.2
o
2
U
U V
整流二极管承受的最高反向电压：
4.564041.12
2RM
UU
V
因此可选择 2C Z 11 B 作整流二极管，其最大整流电流为 1 A,最高反向工作电压为 200V 。
取
05.0
2
02.0
5
2
5
L
T
CR?
s,则：
500F10500
100
05.0
6
L
R
C
μ F
9.2.2 电感滤波电路
+
u
1
－
+
u
2
－
R
L
+
u
o
－
L
电感滤波适用于负载电流较大的场合 。 它的缺点是制做复杂,体积大,笨重且存在电磁干扰 。
9.2.3 复合滤波电路
L
C CC
L
CC
R
(a ) L C 滤波电路 (b ) C L C 滤波电路 (c ) C R C 滤波电路
LC,CLCπ型滤波电路适用于负载电流较大，要求输出电压脉动较小的场合。在负载较轻时，经常采用电阻替代笨重的电感，构成 CRCπ型滤波电路，同样可以获得脉动很小的输出电压。但电阻对交、直流均有压降和功率损耗，故只适用于负载电流较小的场合。
9.3 直流稳压电路将不稳定的直流电压变换成稳定且可调的直流电压的电路称为直流稳压电路 。
直流稳压电路按调整器件的工作状态可分为线性稳压电路和开关稳压电路两大类 。
前者使用起来简单易行,但转换效率低,
体积大；后者体积小,转换效率高,但控制电路较复杂 。 随着自关断电力电子器件和电力集成电路的迅速发展,开关电源已得到越来越广泛的应用 。
9.3.1 并联型稳压电路
+
U i
－
+
U o
－
R L
D Z
+
U Z
－
R
+ U R －
I o
I Z
I
工作原理：
输入电压 Ui波动时会引起输出电压 Uo波动 。 如 Ui升高将引起随之升高,导致稳压管的电流
IZ急剧增加,使得电阻 R上的电流 I和电压 UR迅速增大,
从而使 Uo基本上保持不变。反之，当 Ui减小时,UR相应减小，
仍可保持 Uo基本不变。
当负载电流 Io发生变化引起输出电压 Uo发生变化时，同样会引起 IZ的相应变化，使得 Uo保持基本稳定。如当 Io增大时,I和 UR
均会随之增大使得 Uo下降，这将导致 IZ急剧减小，使 I仍维持原有数值保持 UR不变，使得 Uo得到稳定。
+
U
i
－
I
oR
1
R
L
R
a
R
2
R
b
R
4 R
3
R
P
U
B E 2
V
1
V
2
U
B E 1
+
U
o
－
U
Z
+
－
+
－
－
+
+
U
F
－
9.3.2 串联型稳压电路
（ 1） 取样环节 。 由 R1,RP,R2组成的分压电路构成,它将输出电压 Uo分出一部分作为取样电压 UF,送到比较放大环节 。
（ 2） 基准电压 。 由稳压二极管 DZ和电阻 R3构成的稳压电路组成
,它为电路提供一个稳定的基准电压 UZ,作为调整,比较的标准 。
（ 3） 比较放大环节 。 由 V2和 R4构成的直流放大器组成,其作用是将取样电压 UF与基准电压 UZ之差放大后去控制调整管 V1。
（ 4） 调整环节 。 由工作在 线性放大区 的功率管 Vl组成,Vl的基极电流 IB1受比较放大电路输出的控制,它的改变又可使集电极电流 IC1和集,射电压 UCEl改变,从而达到自动调整稳定输出电压的目的 。
1、电路的组成及各部分的作用
2、电路工作原理当输入电压 Ui或输出电流 Io变化引起输出电压 Uo增加时，取样电压 UF相应增大，使 V2管的基极电流 IB2和集电极电流 IC2随之增加，
V2管的集电极电位 UC2下降，因此 Vl管的基极电流 IB1下降，使得
IC1下降,UCE1增加,Uo下降，使 Uo保持基本稳定。
U o ↑→ U F ↑→ I B2 ↑→ I C2 ↑→ U C2 ↓→ I B1 ↓→ U C E 1 ↑
U o ↓
同理,当 Ui或 Io变化使 Uo降低时,调整过程相反,UCE1将减小使 Uo保持基本不变 。
从上述调整过程可以看出,该电路是依靠电压负反馈来稳定输出电压的 。
3、电路的输出电压设 V
2
发射结电压 U
B E 2
可忽略，则：
o
ba
b
ZF
U
RR
R
UU
或：
Z
U
R
RR
U
b
ba
o
用电位器 R
P
即可调节输出电压 U
o
的大小，但 U
o
必定大于或等于 U
Z
。
如 UZ=6V,R1=R2=RP=100Ω,则 Ra+Rb=R1+R2+RP=300Ω,Rb
最大为 200Ω,最小为 100Ω。 由此可知输出电压 Uo在 9~18V范围内连续可调 。
+
U
i
－
I
oR
1
R
L
R
2
R
3
R
P
V
+
U
o
－
U
Z
+
－
+
U
F
－
∞
－
+
+
4、采用集成运算放大器的串联型稳压电路其电路组成部分、工作原理及输出电压的计算与前述电路完全相同，唯一不同之处是放大环节采用集成运算放大器而不是晶体管。
9.3.3 集成稳压器集成稳压电路是将稳压电路的主要元件甚至全部元件制作在一块硅基片上的集成电路,因而具有体积小,使用方便
,工作可靠等特点 。
集成稳压器的种类很多,作为小功率的直流稳压电源,应用最为普遍的是 3端式串联型集成稳压器 。 3端式是指稳压器仅有输入端,输出端和公共端 3个接线端子 。 如 W78××
和 W79×× 系列稳压器 。 W78×× 系列输出正电压有 5V、
6V,8V,9V,10V,12V,15V,18V,24V等多种,若要获得负输出电压选 W79×× 系列即可 。 例如 W7805输出 +5
V电压,W7905则输出－ 5 V电压 。 这类３端稳压器在加装散热器的情况下,输出电流可达 1.5～ 2.2A,最高输入电压为 35V,最小输入,输出电压差为 2～ 3V,输出电压变化率为 0.1％ ～ 0.2％ 。
1 3 2
1 —公共端
2 —输出端
3 —输入端
W 7 9 ××
1 3 2
1 —输入端
2 —输出端
3 —公共端
W 7 8 ××
1、外形和管脚排列
2、典型应用电路
W 7 8 ××
C 1
C 2
+
U i
－
+
U o
－
1 2
3
W 7 9 ××
C 1
C 2
－
U i
+
－
U o
+
3 2
1
（ 1）基本电路。
（ 2）提高输出电压的电路。
W 78 ××
C 1 C 2
+
U i
－
+
U o
－
1 2
3
+
U Z
－
D Z
+
U
××
－
R
输出电压 Uo=U×× +UZ
W 78 ××
C 1 C
2
+
U i
－
+
U o
－
1
2
3
R
I R
I C
I B
I 1
I 3
I 2
I o
（ 3）扩大输出电流的电路。
图中 I
3
为稳压器公共端电流，其值很小，可以忽略不计，所以
21
II?,则可得：
R
U
IIIIIIIII
BE
2R12B2C2o
)1()(
式中 β 为三极管的电流放大系数。设
10
,3.0BEU V,
5.0?R Ω,12?I A,则可计算出 5o?I A,可见 I
o
比 I
2
扩大了。
电阻 R 的作用是使功率管在输出电流较大时才能导通。
（ 4）能同时输出正、负电压的电路。
W 7 8 15
1 2
3
W 7 9 15
3 2
1
24V
24V
+
+
+ 1 5 V
－ 15 V
220 V
1000 μ F
1000 μ F
0,3 3 μ F
0,3 3 μ F
1 μ F
1 μ F
