第十章 直流稳压电源
220V50Hz
变压器 整流 滤波 稳压
变压器 整流电路 滤波电路 稳压电路
10.1 整流电路
全波整流电路
半波整流电路
其他类型整流电路
1,全波整流电路
电路如图所示：
+
-
RL
ioD3 D1
D4 D2
b
d
a
c ↓+
vi
-
vo
+
v2
-
全波整流电路参数计算
(1) 输出电压和电流的平均值 VO(AV)
输出电压在一个周期内的平均值,
?? ? ?? 20)( )(2 1 tdvV oAVO
所以,
22
0
2)(
9.0≈
22
)()s i n (2
1
VV
tdtVV AVO
?
??
?
?
?
? ?
负载上得到的电流平均值,IL=0.9V2/RL
全波整流电路参数计算
(2) 稳压系数 Sr：
—输出电压的基波峰值
VO1M与平均值 VO(AV)之比,
)(
1=
AVO
MO
r V
VS
用傅立叶级数把输出波形展开：
)-6co s354-4co s15 4-2co s3 4-2(2= 2 ??tωtωtωππVv o
基波的峰值：
21 3
24= V
πV MO
67.0≈32=22/3 24== 22
)(
1 V
πVπV
VS
AVO
MO
r
展开式中的直流分量就是平均值
全波整流电路参数计算
(3) 纹波系数 Kr：
—直流输出电压中的相对纹波电压的大小，
是纹波电压总有效值与输出电压直流量之比。
48 3.0=V
V-
==
O
2
O
2
2V
V
VK
O
Or
r
全波整流电路参数计算
负载上得到的平均电流：
L
AVO
AVL R
VI )(
)( =
每只二极管都只导通半个周期，所以流过每只管子的平
均电流是负载电流的一半。
LL
AVO
AVDAVDAVDAVD
R
V
R
V
IIII
2)(
)(3)(3)(2)(1
45.0=
2
1
=
===
（ 5） 每只二极管的反向峰值电压 VRM,
22= VV RM
（ 4） 流过每只二极管的平均电流 ID（ AV）
2,其他整流电路
D1
-v1 v2 vo
半波整流电路：
其他整流电路
倍压整流电路
C6
C5C3
C4C2
C1
D6
D5
D4
D3
D2
D1v
i v2
10.2 滤波电路
全波整流电容滤波电路
电容滤波电路的特点
其他滤波点路
1,全波整流电容滤波电路
(1) 空载时电路工作情况
22V
当 C值一定时，
二极管上承受的最大电压,
222 V
C RL
+
-
vi v2 vo
2)( 9.0
0
VV
C
AVO ?
?,即无电容时，当
1,全波整流电容滤波电路
2)( )2.1~1.1≈
25~3≥=:
VV
T
CRτ
AVO
Ld
（
）（如果
RLC越大，输出电压的平均值越大
C R
L
+
-
vi v2 vo
? ? ?
v2
vo
iD
iL
(2) 带电阻负载时的情况
全波整流电容滤波电路仿真
2,电容滤波电路的特点
(1) 二极管的导通角 ? <?且流过二极管的瞬时电流很大
(2) 输出电压的平均值增大，纹波减小，且 RLC越大，
电容的放电速度越慢，纹波越小，输出电压平均
值越大。
(3) 输出的直流电压随负
载电流增加而减小
纯电阻负载
电容滤波
Vo
IL
1.4V2
0.9V2
3,其他类型的滤波电路
L
C
倒 L型滤波电路
C
R
C
?型滤波电路
10.3 稳压电路
稳压电路的性能指标
稳压管稳压电路
基本调整管稳压电路
串联反馈式稳压电路
稳压电路中的保护措施
集成稳压电路及其应用
开关型稳压电路
1,稳压电路的性能指标
(1) 稳压系数 Sr
负载固定时输出电压的相对变化量与稳压电路输
入电压 (经整流滤波后的电压 )的相对变化量之比,
它反映了电网电压波动对输出的影响,
tc o n sR
II
OO
r LVV
VVS
t a n=/Δ
/Δ=
稳压电路的性能指标
输出电阻反映了稳压输出受负载变化的影响
tc o n sV
O
O
o II
VR
t a n=Δ
Δ=
电压调整率 SV, 工程中常把电网电压波动 10%作为
极限条件,在此条件下输出电压的相
对变化量称为电压调整率。
电流调整率 SI, 输出电流从 0变化到最大额定输出值时,
输出电压的相对变化量被称为电流调整
率。
(2) 稳压电路的输出电阻
2,稳压管稳压电路
1,稳压系数,
)(≈// Lz
O
I
z
z
II
OO
r RrV
V
rR
r
VV
VVS ???
??
??
2,输出电阻, zz rRrRo ?? //
注意限流电阻的选择，电网电压最高且负载电流最小时,IZ不能超过 IZmax。
电网电压最低且负载电流最大时,IZ不能低于 IZmin 。
+
-
R
→ IZ↓
DZ
IL↓
RL
+
-
VI VO
+
-
R
rZ RL
+
-
变
化
量 ?V
I
?VO
稳压管稳压电路的缺点：输出电流及其调节范围小
3,基本调整管稳压电路
输出电流的变化范围：
ZO IΔ=IΔ,
:
稳压管电路
一定时IV
倍。大了约负载电流的变化范围扩
而
引入三极管后：
?
EO
BZ
II
II
???
???
工作原理：
为调整管来调节，所以称的变化由
不变和但
T
)(
CEI
CEBOBZZI
vV
vIVVVIV ????????
就基本不变
围内，在稳压管的正常工作范只要即
但一定而负载变化时，
O
ZBZ
BZRBZRI
V
III
IIIIIIV
Δ=Δ
0=Δ+Δ=Δ+=
+
-
VI R
T
DZ
RL
+
-
VO
A T
R1
R2
RL
VF
VREF
VI
VO
+
_
基
准
电
压
4,串联反馈式稳压电路
串
联
反
馈
式
稳
压
电
路
的
一
般
结
构
比较放大
调整
取样
串联反馈式稳压电路
T, 调整管
R,DZ：稳压电路，
提供基准电压
A：比较放大
R1,R2,RW：取样环节
输出电压：
Z
W
W
O VRR
RRRV
2
21
+''
++=
Z
W
W
O VRR
RRRV
2
21
m i n +
++=
Z
W
O VR
RRRV
2
21
m a x
++=
T
DZ
R
+
-
VI
+
-
VO-
+
R1
R’w
R“w
R2
A
VZ
串联反馈式稳压电路 工作原理
当输入电压 VI增加（或
IO减小）时，导致输出
电压 VO增加，反馈电压
VF随之增加,VF与 VREF
相比较，其差值电压经
比较放大后使 VB和 IB,
IC减小，调整管 T的 c-e
间电压 vCE增大，使 VO
下降，从而维持 VO基本
稳定。 比环有差调整系统
T
DZ
R
+
-
Vi
+
-
VO-
+
R1
R’w
R“w
R2
RL
IO
VREF
VFA
5,稳压电路中的保护措施
(1) 限流保护电路,是当发生短路时，通过电路中取
样电阻的反馈作用，输出电流得以限制。
保护原理：当调整管 T1电流超过一定限度时,VR增大使 T2
导通,IC2增大，使 IB1减小，从而使输出电流减小，输出电
压减小，达到过流保护的目的。
正常稳压
过流保护
o IO
VOT
1
T
R
IOIC1
IC2I
IB1
VR
稳压电路中的保护措施
(2) 截流保护电路,当发生短路时，通过保护电路使
调整管截止，从而限制短路电流，使之接近零。
正常稳压
Vo
Io
过
流
保
护
稳压电路中的保护措施
0
I
22
1C112
3 趋于
通超过额定值
OOCB
R
OCBO
VVVIV
VVVVTI
?????????? ??
??????????
?
?
?
Dz
A
+
-
VI
+
-
VO
-
+
R1
R2 R
3
T1
T2
R4
Rl
IO
6,集成稳压电路及其应用
P456图 10.2.3,W78XX系列
集成稳压电路原理图
及其管脚排列； W79XX
为负电压输出
W78XX+ +
公共端
W79XX
- -
公共端
1 2
3
3 2
1
集成稳压电路及其应用
C1用于抵消输入线电感以防止产生自激振荡。
C2用于减小输出电压的脉冲和改善负载的瞬态相应。
当输出电压较高且 C2较大时，必须在 1,3之间跨接一个保护
二极管。否则，一旦输出短路，未经释放的 C2上的电压 VO将
通过稳压器放电，损坏稳压块。
(1) 输出固定电压
W78XX+
-
VI C1 RL VOC2
1
2 3
+
-1μF
集成稳压电路及其应用
注意 79系列三端的定义及电容的极性
(2) 输出正负电压
W78XX+
-
+VI
C1 VO1C3
1
3
2 +
-
W79XX
C2
3 1 2
C4 V
O2
+
--V
I
W78XX+
-
VI C1
VOC2
1
3
2
+
-
A
R1
R2
集成稳压电路及其应用
运放接成跟随器
R1上的电压等于
稳压块的标称电
压 VXX，所以：
XXO VR
RV )+1(=
1
2
(3) 扩大输出电压
W78XX
+
-
VI
C1 VOC2
1 2
3
+
-
T1
R1 IO
集成稳压电路及其应用
1COX XO III ??
O X X
BE
I
VR 1
1 ?取
稳压块输出电流标称值,O X XI
IOXX(4) 扩大输出电流
W78001 2
3
VI
C1 C2
RL
Ro
IO
IO
0.33μF 1μF
5V
-
IW↓
↓
↓
+
-
+
集成稳压电路及其应用
o
WO RII
5+=
(5) 组成稳流源
220V50Hz
变压器 整流 滤波 稳压
变压器 整流电路 滤波电路 稳压电路
10.1 整流电路
全波整流电路
半波整流电路
其他类型整流电路
1,全波整流电路
电路如图所示：
+
-
RL
ioD3 D1
D4 D2
b
d
a
c ↓+
vi
-
vo
+
v2
-
全波整流电路参数计算
(1) 输出电压和电流的平均值 VO(AV)
输出电压在一个周期内的平均值,
?? ? ?? 20)( )(2 1 tdvV oAVO
所以,
22
0
2)(
9.0≈
22
)()s i n (2
1
VV
tdtVV AVO
?
??
?
?
?
? ?
负载上得到的电流平均值,IL=0.9V2/RL
全波整流电路参数计算
(2) 稳压系数 Sr：
—输出电压的基波峰值
VO1M与平均值 VO(AV)之比,
)(
1=
AVO
MO
r V
VS
用傅立叶级数把输出波形展开：
)-6co s354-4co s15 4-2co s3 4-2(2= 2 ??tωtωtωππVv o
基波的峰值：
21 3
24= V
πV MO
67.0≈32=22/3 24== 22
)(
1 V
πVπV
VS
AVO
MO
r
展开式中的直流分量就是平均值
全波整流电路参数计算
(3) 纹波系数 Kr：
—直流输出电压中的相对纹波电压的大小，
是纹波电压总有效值与输出电压直流量之比。
48 3.0=V
V-
==
O
2
O
2
2V
V
VK
O
Or
r
全波整流电路参数计算
负载上得到的平均电流：
L
AVO
AVL R
VI )(
)( =
每只二极管都只导通半个周期，所以流过每只管子的平
均电流是负载电流的一半。
LL
AVO
AVDAVDAVDAVD
R
V
R
V
IIII
2)(
)(3)(3)(2)(1
45.0=
2
1
=
===
（ 5） 每只二极管的反向峰值电压 VRM,
22= VV RM
（ 4） 流过每只二极管的平均电流 ID（ AV）
2,其他整流电路
D1
-v1 v2 vo
半波整流电路：
其他整流电路
倍压整流电路
C6
C5C3
C4C2
C1
D6
D5
D4
D3
D2
D1v
i v2
10.2 滤波电路
全波整流电容滤波电路
电容滤波电路的特点
其他滤波点路
1,全波整流电容滤波电路
(1) 空载时电路工作情况
22V
当 C值一定时，
二极管上承受的最大电压,
222 V
C RL
+
-
vi v2 vo
2)( 9.0
0
VV
C
AVO ?
?,即无电容时，当
1,全波整流电容滤波电路
2)( )2.1~1.1≈
25~3≥=:
VV
T
CRτ
AVO
Ld
（
）（如果
RLC越大，输出电压的平均值越大
C R
L
+
-
vi v2 vo
? ? ?
v2
vo
iD
iL
(2) 带电阻负载时的情况
全波整流电容滤波电路仿真
2,电容滤波电路的特点
(1) 二极管的导通角 ? <?且流过二极管的瞬时电流很大
(2) 输出电压的平均值增大，纹波减小，且 RLC越大，
电容的放电速度越慢，纹波越小，输出电压平均
值越大。
(3) 输出的直流电压随负
载电流增加而减小
纯电阻负载
电容滤波
Vo
IL
1.4V2
0.9V2
3,其他类型的滤波电路
L
C
倒 L型滤波电路
C
R
C
?型滤波电路
10.3 稳压电路
稳压电路的性能指标
稳压管稳压电路
基本调整管稳压电路
串联反馈式稳压电路
稳压电路中的保护措施
集成稳压电路及其应用
开关型稳压电路
1,稳压电路的性能指标
(1) 稳压系数 Sr
负载固定时输出电压的相对变化量与稳压电路输
入电压 (经整流滤波后的电压 )的相对变化量之比,
它反映了电网电压波动对输出的影响,
tc o n sR
II
OO
r LVV
VVS
t a n=/Δ
/Δ=
稳压电路的性能指标
输出电阻反映了稳压输出受负载变化的影响
tc o n sV
O
O
o II
VR
t a n=Δ
Δ=
电压调整率 SV, 工程中常把电网电压波动 10%作为
极限条件,在此条件下输出电压的相
对变化量称为电压调整率。
电流调整率 SI, 输出电流从 0变化到最大额定输出值时,
输出电压的相对变化量被称为电流调整
率。
(2) 稳压电路的输出电阻
2,稳压管稳压电路
1,稳压系数,
)(≈// Lz
O
I
z
z
II
OO
r RrV
V
rR
r
VV
VVS ???
??
??
2,输出电阻, zz rRrRo ?? //
注意限流电阻的选择，电网电压最高且负载电流最小时,IZ不能超过 IZmax。
电网电压最低且负载电流最大时,IZ不能低于 IZmin 。
+
-
R
→ IZ↓
DZ
IL↓
RL
+
-
VI VO
+
-
R
rZ RL
+
-
变
化
量 ?V
I
?VO
稳压管稳压电路的缺点：输出电流及其调节范围小
3,基本调整管稳压电路
输出电流的变化范围：
ZO IΔ=IΔ,
:
稳压管电路
一定时IV
倍。大了约负载电流的变化范围扩
而
引入三极管后：
?
EO
BZ
II
II
???
???
工作原理：
为调整管来调节，所以称的变化由
不变和但
T
)(
CEI
CEBOBZZI
vV
vIVVVIV ????????
就基本不变
围内，在稳压管的正常工作范只要即
但一定而负载变化时，
O
ZBZ
BZRBZRI
V
III
IIIIIIV
Δ=Δ
0=Δ+Δ=Δ+=
+
-
VI R
T
DZ
RL
+
-
VO
A T
R1
R2
RL
VF
VREF
VI
VO
+
_
基
准
电
压
4,串联反馈式稳压电路
串
联
反
馈
式
稳
压
电
路
的
一
般
结
构
比较放大
调整
取样
串联反馈式稳压电路
T, 调整管
R,DZ：稳压电路，
提供基准电压
A：比较放大
R1,R2,RW：取样环节
输出电压：
Z
W
W
O VRR
RRRV
2
21
+''
++=
Z
W
W
O VRR
RRRV
2
21
m i n +
++=
Z
W
O VR
RRRV
2
21
m a x
++=
T
DZ
R
+
-
VI
+
-
VO-
+
R1
R’w
R“w
R2
A
VZ
串联反馈式稳压电路 工作原理
当输入电压 VI增加（或
IO减小）时，导致输出
电压 VO增加，反馈电压
VF随之增加,VF与 VREF
相比较，其差值电压经
比较放大后使 VB和 IB,
IC减小，调整管 T的 c-e
间电压 vCE增大，使 VO
下降，从而维持 VO基本
稳定。 比环有差调整系统
T
DZ
R
+
-
Vi
+
-
VO-
+
R1
R’w
R“w
R2
RL
IO
VREF
VFA
5,稳压电路中的保护措施
(1) 限流保护电路,是当发生短路时，通过电路中取
样电阻的反馈作用，输出电流得以限制。
保护原理：当调整管 T1电流超过一定限度时,VR增大使 T2
导通,IC2增大，使 IB1减小，从而使输出电流减小，输出电
压减小，达到过流保护的目的。
正常稳压
过流保护
o IO
VOT
1
T
R
IOIC1
IC2I
IB1
VR
稳压电路中的保护措施
(2) 截流保护电路,当发生短路时，通过保护电路使
调整管截止，从而限制短路电流，使之接近零。
正常稳压
Vo
Io
过
流
保
护
稳压电路中的保护措施
0
I
22
1C112
3 趋于
通超过额定值
OOCB
R
OCBO
VVVIV
VVVVTI
?????????? ??
??????????
?
?
?
Dz
A
+
-
VI
+
-
VO
-
+
R1
R2 R
3
T1
T2
R4
Rl
IO
6,集成稳压电路及其应用
P456图 10.2.3,W78XX系列
集成稳压电路原理图
及其管脚排列； W79XX
为负电压输出
W78XX+ +
公共端
W79XX
- -
公共端
1 2
3
3 2
1
集成稳压电路及其应用
C1用于抵消输入线电感以防止产生自激振荡。
C2用于减小输出电压的脉冲和改善负载的瞬态相应。
当输出电压较高且 C2较大时，必须在 1,3之间跨接一个保护
二极管。否则，一旦输出短路，未经释放的 C2上的电压 VO将
通过稳压器放电，损坏稳压块。
(1) 输出固定电压
W78XX+
-
VI C1 RL VOC2
1
2 3
+
-1μF
集成稳压电路及其应用
注意 79系列三端的定义及电容的极性
(2) 输出正负电压
W78XX+
-
+VI
C1 VO1C3
1
3
2 +
-
W79XX
C2
3 1 2
C4 V
O2
+
--V
I
W78XX+
-
VI C1
VOC2
1
3
2
+
-
A
R1
R2
集成稳压电路及其应用
运放接成跟随器
R1上的电压等于
稳压块的标称电
压 VXX，所以：
XXO VR
RV )+1(=
1
2
(3) 扩大输出电压
W78XX
+
-
VI
C1 VOC2
1 2
3
+
-
T1
R1 IO
集成稳压电路及其应用
1COX XO III ??
O X X
BE
I
VR 1
1 ?取
稳压块输出电流标称值,O X XI
IOXX(4) 扩大输出电流
W78001 2
3
VI
C1 C2
RL
Ro
IO
IO
0.33μF 1μF
5V
-
IW↓
↓
↓
+
-
+
集成稳压电路及其应用
o
WO RII
5+=
(5) 组成稳流源
