第十九章 直流稳压电源
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哈尔滨工业大学
电工学教研室
§ 19.1 直流稳压电源的组成和功能
§ 19.5 集成稳压电源
§ 19.3 滤波电路
§ 19.2 整流电路
§ 19.4 稳压电路
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目 录
直流稳压电源的作用
从交流电源变换成平滑而稳定的直流电。
直流稳压电源广泛应用于
1,工农业生产中
2,国防军事中
3,科学实验中
4,日常生活中
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§ 19.1 直流稳压电源的组成和功能
一, 组成
直流稳压电源由 变压器, 整流电路, 滤波电路 和 稳压电路 四
部分构成。
变 压 电 路
整 流 电 路 滤 波 电 路
稳 压 电 路1uto
交 流 电
网 电 压
～ t2uo toFu
直 流
负 载to
Ru tooU
返回
? 电源变压器, 将交流电网电压 u1变为合适的交流
电压 u2。
? 整流电路, 将交流电压 u2变为脉动的直流电压 uR。
? 滤波电路, 将脉动直流电压 uR转 变为较平滑的直
流电压 uF。
? 稳 压电路, 清除电网波动及负载变化的影响,保持
输出直流电压 U0的稳定。
§ 19.1 直流稳压电源的组成和功能
二, 功能
返回
以下主要介绍小功率电源中常用的前三种电路。
§ 19.2 单相整流电路
整流电路的任务
利用半导体单向导电元件把交流电压转变为脉动的直
流电压。
整流电路的种类
整流电路有单相半波、全波、桥式和倍压整流；三相
半波、三相桥式全波整流等多种电路。
为分析简单起见，我们 把二极管当作 理想元件 处理,
即 二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大 。
返回
19.2.1 单相半波整流电路的工作原理 2u1u
T
D ouoii LR
b
a
电路组成 1uto t2uo toou
当 u2>0 时,二极管导通。
如果 忽略二极管正向压降,
则, uo=u2
导通
iD=io=uo/RL
返回
19.2.1 单相半波整流电路的工作原理 2u1u
T
D ouoii LR
b
a
电路组成 t2uo to
ou1uto 当 u2<0 时,二极管导通。如果 忽略二极管正向压降,则, uo=0iD=io=0截止
返回
单相半波整流电路输出电压波形
单相半波整流电路输出电压平均值
2
o 2 2 2
0
122 s i n d 0, 4 5
2
U U t t U U
?
??
??
? ? ??
返回
单相半波整流电路中二极管的平均电流和
输出电流：
单相半波整流电路中 二极管上承受的最高
反向电压：
20,4 5
Do
L
UII
R
??
D R M 22UU?2u1uT
D ouoii L
b
a
返回
19.2.2 单相桥式全波整流电路的工作原理 2u1u
T
D 4 ou
oiDi LR
b
a
D 1
D 3
D 2
单相桥式全波整流电路组成
返回
2u1uT
D 4 ou
oiDi LR
b
a
D 1
D 3
D 2to2u toou
单相桥式全波整流电路工作原理
当 u2>0 时,二极管 D1,D3 导通。
返回
2u1uT
D 4 ou
oiDi LR
b
a
D 1
D 3
D 2to2u toou
单相桥式全波整流电路工作原理
当 u2<0 时,二极管 D2,D4 导通。
返回
2u1uT
D 4 ou
oiDi LR
b
a
D 1
D 3
D 2to2u toou
单相桥式全波整流电路的波形 to
DRu
D 2
D 4
D 1
D 3
返回
2
o 2 2 2
0
122 s in d 0, 9
2
U U t t U U
?
??
??
? ? ??
单相桥式全波整流电路输出电压波形
单相桥式整流电路输出电压平均值
单相桥式全波整流电路输出电流平均值
2
o
L
0, 4 5 UI R?
返回
D
2
o
L
1 0.45
2
UII
R??
单相桥式全波整流电路 二极管上承受的最高
反向电压：
D R M 22UU?
单相桥式全波整流电路中二极管的平均电
流和输出电流：
2u1uT
D 4 ou
oii LR
b
a
D 1
D 3
D 2
返回
2u1uT D 1 ouoiDi LR
b
a
D 2
2u19.2.3 单相全波整流电路的工作原理电路组成 to
2u toou工作原理 当 u2>0,D1导通，D2截止；输出 uo为全波整流波形。当 u2>0,D2导通，D1截止。
返回
2
o 2 2 2
0
122 s in d 0, 9
2
U U t t U U
?
??
??
? ? ??
单相全波整流电路输出电压波形
单相全波整流电路输出电压平均值
单相全波整流电路输出电流平均值
2
o
L
0, 4 5 UI R?
返回
D
2
o
L
1 0.45
2
UII
R??
单相全波整流电路 二极管上承受的最高反向
电压：
D R M 222UU?
单相全波整流电路中二极管的平均电流和
输出电流,2u1u
T
D 1 ouoi
Di LR
b
a
D 2
2
返回
思考：
单相桥式全波整流 与 单相全波整流 异同
单相桥式
全波整流
单相全波
整流
变 压器 二极管反向电压输出电压波形整流元件数量 二极管平均电流 输出电压平均值
无中心
抽头 4
全波有中心抽头 2
22U
222U
O
1
2I
O
1
2I
20.9U
20.9U
全波
？？？
实际中单相桥式整流应用较多。
返回
单相桥式整流电路中的整流电桥可由四
个整流二极管组成，也可直接用集成的 整流
桥块 代替。
＋
～
～
－
～
～
－
＋
整流桥块二极管桥
选择整流元件的主要指标：
1,平均整流电流 2,反向耐压
返回
整流桥实物
照片
返回
2u1uT
D 4 ouLR
D 1
D 3
D 2
＋
～
～
－ 2u1u
T ouLR
～
～
－
＋
返回
§ 19.3 滤波电路
滤波的基本概念,
交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直
流, 其中既有直流成分又有交流成份 。 滤波电路
就是利用储能元件 电容 两端的电压 (或通过 电感 中
的电流 )不能突变的特性,将 电容 与负载 RL并联 (或
将 电感 与负载 RL串联 ),滤掉整流电路输出电压中
的交流成份, 保留其直流成份, 达到平滑输出电
压波形的目的 。 这一过程称为 滤波 。
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19.3.1 电容滤波电路
一、滤波电路
1,单相半波整流电容滤波电路 2u1u
T
D ouoii LR
b
a
C
+
返回
2,单相桥式整流电容滤波电路 2u1u
T
D 4 ouLR
D 1
D 3
D 2
C
一、滤波电路
返回
半波整流滤波电路（ C=100UF）波形图
整流二极管中
的电流
滤波输出电压
返回
半波整流滤波电路（ C=470UF）波形图
整流二极管中的
冲击电流
滤波输出电压
返回
半波整流滤波电路（ C=1000UF）波形图
二极管冲击电流
滤波输出电压
返回
半波整流滤波电路（ C=3300UF）波形图
二极管冲击电流
滤波输出电压
返回
半波整流滤波电路（ C=6800UF）波形图
二极管冲击电流
滤波输出电压
返回
全波整流滤波电路（ C=100UF）波形图
输出电压二极管冲击电流
返回
全波整流滤波电路（ C=470UF）波形图
二极管冲击电流
滤波输出电压
返回
全波整流滤波电路（ C=1000UF）波形图
二极管冲击电流
滤波输出电压
返回
全波整流滤波电路（ C=3300UF）波形图
滤波输出电压
整流二极管中
的冲击电流
返回
全波整流滤波电路（ C=6800UF）波形图
整流二极管中
的冲击电流
滤波输出电压
返回
一般取 L ( 3 ~ 5 )
2
TRC? ?? (T为电源电压的周期 )
近似估算, U0=1.2U2
(2) 流过二极管瞬时电流很大
RLC越大 ?U0越高,负载电流的平均值越大 ?整流管导
电时间越短 ?iD的峰值电流越大。
一般选管时，取
00
DF
L
1( 2 ~3 ) ( 2 ~ 3 )
22
IUI
R??
二,电容滤波电路的特点
(1) 输出电压 U0与时间常数 RLC有关
RLC愈大 ?电容器放电愈慢 ?U0(平均值 )愈大。
返回
输出波形随负载电阻 RL或 C的变化而改变,U0和 S也随
之改变。
如,RL愈小 (Io越大 ),Uo下降多,S增大。
(3) 输出特性 (外特性 ):
1.4U2
0.9U2
Uo
0 Io
电阻负载
有电容 滤波 电阻负载无电容 滤波
返回
结论
（ 1） 并联电容滤波后，输出电压直流成份（即输出电压
平均值）提高了；脉动成份降低了（即输出波形平滑）。
通过以上半波、全波整流电容滤波电路
的波形图和分析可以看出：
（ 3） 输出电压随输出电流（负载电流）增大而下降较快，
输出特性较软。
（ 4）滤波电容愈大，滤波效果愈好，但整流二极管的导
通时间愈短，其中的电流冲击也愈大。
（ 2） 电容放电时间常数 RLC愈大，放电愈慢,输出电压
愈 高，脉动愈小，滤波效果愈好。
电容滤波电路适用于输出电压较高,负载电流
较小且负载变动不大的场合。
返回
19.3.2 电感滤波
在桥式整流电路与负载间串入一电感 L 就构成了电感
滤波电路。
一、电感滤波电路结构
2u1u
T
ou
LR
L
返回
二、电感滤波原理
对直流分量 (f=0),XL=0,L相当于短路,电压大部分降在 RL
上。
U0=0.9U2
当忽略电感线圈的直流电阻时，输出平均电压约为：
对谐波分量, f 越高,XL越大,电压大部分降在 XL上 。 因
此,在输出端得到比较平滑的直流电压 。
三、电感滤波的特点
整流管导电角较大,峰值电流很小,输出特性比较平坦,
适用于低电压大电流 (RL较小 )的场合 。 缺点是电感铁芯笨重,
体积大,易引起电磁干扰 。
返回
19.3.3 LC型, ?型 滤波
为了进一步改善滤波特性, 可采取多级滤波的办法,如
在电容滤波后再接一级 RC滤波电路, 或在电感滤波后面再接
一电容 。 从而构成 LC型或 RC-?, LC-?型滤波电路, 其性能
及应用场合分别与电容滤波和电感滤波相似 。
L-C 型滤波 电路结构 2u1u
T ou LR
+
CL
返回
RC-?型滤波 电路结构 2u1u
T ou LR
+
+
R1C 2C
RC-?型滤波 电路特点
R愈大,C2愈大，滤波效果愈好。但 R太大，将使直
流压降增加。
主要适用于负载电流较小而又要求输出电压脉动很
小的场合。
返回
LC-?型滤波 电路结构 2u1u
T ou LR
+
+ 1C 2C
L
LC-?型滤波 电路特点
滤波效果比 LC滤波器更好，但整流二极管中的冲
击电流较大。
电感线圈体积大而笨重、成本高。
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§ 19.4 稳压电路
稳压管
稳压电路
开关型
稳压电路
线性
稳压电路
常用稳压电路
(小功率设备 )
在小功率设备中常用的稳压电路有 稳压管稳压电路,
线性稳压电路 和 开关型稳压电路 等。其中稳压管稳压电路
最简单，但是带负载能力差，一般只提供基准电压，不作
为电源使用。开关型稳压电源效率较高，目前用的也比较
多，但因学时有限，这里不做介绍。以下主要讨论线性稳
压电路。
返回
稳压电路的主要性能指标
1、稳压系数 S
稳压系数 S用来 反映电网电压波动对稳压电路的影响 。 定义为当
负载固定时, 输出电压的相对变化量与输入电压的相对变化量之比 。
0I
0I
S UUUU???
2、输出电阻 Ro
输出电阻 Ro用来 反映稳压电路受负载变化的影响 。 定义为当输
入电压固定时输出电压变化量与输出电流变化量之比 。 它实际上就是
电源戴维南等效电路的内阻 。
稳压电路的主要作用
为负载提供不随电源电压波动和负载波动影响的稳
定的输出电压。
o
o
o
Ui
UR
I ?
??
? 常数
返回
19.4.1 稳压管稳压电路
一、电路结构 2u1u
T LRZIRI
RU OUoICR ZDiU ZU
返回
二、工作原理
在稳压管的稳压区，电流变化较大时，稳压管两端电压变化较小。
1,电网电压波动
1 2 o Z R R ou u U I I U U? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
2,负载波动
L o R R o Z R oR I I U U I U U? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
通过调节 R上的压降来达到稳定输出电压 Uo的目的。
2u1u
T
LR
ZIRI
RU
OU
oI
C
R
ZD
iU ZU
返回
三、稳压管稳压电路特点
优点：电路简单，元件少。
缺点：稳压效果不太好，输出电压不可调。
四、稳压管选择办法
ZoUU?
? ? OZ m a x m a x1, 5 3II?
? ?io23UU?
五、限流电阻 R 的选择原则
im a x Z
Z m in Z m a x<UU IIR ? ?1.
i m in Z
Z m a x Z m in > UU IIR? ?
2.
返回
19.4.2 串联反馈式稳压电路
串联反馈式稳压电路由四个主要部分组成：
1,基准电压环节
2,比较放大环节
3,取样环节
4,调整环节
一、电路结构的一般形式 ∞
比较放大
电压调整
电
压
取
样
基准电压
LR1R2R oU????iU R EFU fU PRT BU
返回
调整元件 T与负载串联, 通过全部负载电流 。 比较放
大器 可以是单管放大电路或集成运算放大器 。 调整元件 可
以是单个功率管, 复合管或用几个功率管并联 。 基准电压
可由稳压管稳压电路组成 。 取样电路 取出输出电压 UO的一
部分和基准电压相比较 。
因调整管与负载接成射极输出器形式, 为深度串联电
压负反馈, 故称之为 串联反馈式稳压电路 。
∞
比 较 放 大
电 压 调 整
电
压
取
样
基 准 电 压
LR1R2R oU????iU REFUfU PRT BU
二、电路的组成
返回
一、一种实际的晶体管串联反馈式稳压电源
二,稳压原理
Uo Uf UBE2=（ Uf -UZ）
UC2Uo
当 Ui增加或输出电流减小使 Uo升高时：
PR1R2R LRZD ZU fUCE1UCE 2U 1T 3R4R 2T oUP1P2iU
返回
三,输出电压的确定和调节范围 ? ?
? ?
? ?
22
1 2 P 1 2 P
O Z B E 2 Z
P 2 P 2
1 2 P
O m a x Z B E 2
2
1 2 P
O m in Z B E 2
P2
R
R R R R R R
U U U U
R R R R
R R R
U U U
R
R R R
U U U
R
? ? ? ?
? ? ?
??
??
??
??
??
?
4、调整管 rce愈大越好 (rce小则 ?Ui引起的 ?Uo大 )。
四,影响稳压特性的主要因素
1、比较放大部分的 AV和电压反馈系数 F 愈大越好；
2、基准电压愈稳定越好；
3、放大部分的电源愈稳定越好；
调节 RP可改变 Uo达到
调压的目的。
稳压实质：通过负反馈使输出电压稳定。
返回
在运放理想条件下 (AV= ? ri= ?)：
1 P1
o R R
2 P2
+1( 1 )
+
RRU U U
R R F? ? ? ?
五、选用增益高的集成运放作为放大环节的串联反馈式稳压
电源 PR
1R
2R LRRU fU
CEUTR
oUP1P2iU
返回
六、存在的缺点
串联反馈式稳压电源外围元件较多；另
外，调整管工作在线性放大区,当负载电流
较大时，其损耗 (P=UCE?Io)大；电源的效率
为 (?=Po/Pi=UoIo/UiIi)较低。
为了提高效率，可采用开关型稳压电源。
返回
§ 19.5 集成稳压电源
19.5.1 集成稳压电源简介
三端集成稳压器的硅片封装在普通功率管的外壳内,
电路内部附有短路和过热保护环节 。
随着半导体工艺的发展,现在已生产并广泛应用的
单片集成稳压电源, 具有体积小,可靠性高,使用灵活,
价格低廉等优点 。 最简单的集成稳压电源只有输入, 输
出和公共引出端,故称之为 三端集成稳压器 。
本节主要介绍常用的 7800,7900系列 固定输出式 三
端集成稳压器组件及其应用, 其内部也是串联型晶体管
稳压电路 。
根据输出端电压是否可调可分为 固定输出式 和 可变输
出式 两类。
返回
分类
正稳压
7800系列
负稳压
37系列
正稳压
17系列
负稳压
7900系列
三端集成稳压器
固定式 可调式
注意,7800/7900系列型号后两位数字 XX
代表输出电压值。
返回
三端集成稳压器实物照片
返回
三端集成稳压器管脚排列
78系列－输出 正 电压 79系列 －输出 负 电压
1
3
2
78??
1
3
2
79??7805 ＋ 5V
7806 ＋ 6V
7808 ＋ 8V
7809 ＋ 9V
7810 ＋ 10V
7812 ＋ 12V
7815 ＋ 15V
7818 ＋ 18V
7824 ＋ 24V
……
7905 － 5V
7906 － 6V
7908 － 8V
7909 － 9V
7910 － 10V
7912 － 12V
7915 － 15V
7918 － 18V
7924 － 24V
……输
入
输
出
公
共
端
输
入
输
出
公
共
端返回
一、输出为固定正电压的电路
19.5.2 应用电路
输出为固定正压时 7800系列稳压器的基本接线图
如图所示。
注意：输入与输出端之间的电压差不得低于 3V！
7 8 X XiU iC oC1
2
3 oU
0.1 1 μF1μF+ +
-
-
返回
二,输出正、负电压的电路
7 8 X XiC oC1
2
3 oU1μF
+
+
-
-iC oC
1
2
3
oU0,3 3 μF1μF+ +
-
-
2uT
2u1u
79X X
0,3 3 μF
返回
UXX,为 78XX固定输出电压,则 Uo=UXX+UZ
三,提高输出电压的电路 7 8 X XiU iC oC
1
2
3 RXXU ZU
ZD oU
返回
运算放大器作为电压跟随器使用,它的电源借助于稳压
器的输入直流电压。由于运放的输入阻抗很高,输出阻抗很
低，可以克服稳压器输出电流变化的影响。
四,输出电压可调式电路
用三端稳压器也可以实现输出电压可调，下图是用 7805
组成的 7－ 30V可调式稳压电源。
7805iU iC oC
1
2
3
2R oU0,3 3 μF1μF33 V 110 K
返回
2
O X X
1
( 1 )
R
UU
R
???
(式中,UXX=5V)
稳压电路输出 Uo可用下式表示,
通过调节电位器滑动端可以得到不同的输
出电压。
返回
结 束
第 19 章
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§ 19.1 直流稳压电源的组成和功能
§ 19.5 集成稳压电源
§ 19.3 滤波电路
§ 19.2 整流电路
§ 19.4 稳压电路
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目 录
直流稳压电源的作用
从交流电源变换成平滑而稳定的直流电。
直流稳压电源广泛应用于
1,工农业生产中
2,国防军事中
3,科学实验中
4,日常生活中
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§ 19.1 直流稳压电源的组成和功能
一, 组成
直流稳压电源由 变压器, 整流电路, 滤波电路 和 稳压电路 四
部分构成。
变 压 电 路
整 流 电 路 滤 波 电 路
稳 压 电 路1uto
交 流 电
网 电 压
～ t2uo toFu
直 流
负 载to
Ru tooU
返回
? 电源变压器, 将交流电网电压 u1变为合适的交流
电压 u2。
? 整流电路, 将交流电压 u2变为脉动的直流电压 uR。
? 滤波电路, 将脉动直流电压 uR转 变为较平滑的直
流电压 uF。
? 稳 压电路, 清除电网波动及负载变化的影响,保持
输出直流电压 U0的稳定。
§ 19.1 直流稳压电源的组成和功能
二, 功能
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以下主要介绍小功率电源中常用的前三种电路。
§ 19.2 单相整流电路
整流电路的任务
利用半导体单向导电元件把交流电压转变为脉动的直
流电压。
整流电路的种类
整流电路有单相半波、全波、桥式和倍压整流；三相
半波、三相桥式全波整流等多种电路。
为分析简单起见，我们 把二极管当作 理想元件 处理,
即 二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大 。
返回
19.2.1 单相半波整流电路的工作原理 2u1u
T
D ouoii LR
b
a
电路组成 1uto t2uo toou
当 u2>0 时,二极管导通。
如果 忽略二极管正向压降,
则, uo=u2
导通
iD=io=uo/RL
返回
19.2.1 单相半波整流电路的工作原理 2u1u
T
D ouoii LR
b
a
电路组成 t2uo to
ou1uto 当 u2<0 时,二极管导通。如果 忽略二极管正向压降,则, uo=0iD=io=0截止
返回
单相半波整流电路输出电压波形
单相半波整流电路输出电压平均值
2
o 2 2 2
0
122 s i n d 0, 4 5
2
U U t t U U
?
??
??
? ? ??
返回
单相半波整流电路中二极管的平均电流和
输出电流：
单相半波整流电路中 二极管上承受的最高
反向电压：
20,4 5
Do
L
UII
R
??
D R M 22UU?2u1uT
D ouoii L
b
a
返回
19.2.2 单相桥式全波整流电路的工作原理 2u1u
T
D 4 ou
oiDi LR
b
a
D 1
D 3
D 2
单相桥式全波整流电路组成
返回
2u1uT
D 4 ou
oiDi LR
b
a
D 1
D 3
D 2to2u toou
单相桥式全波整流电路工作原理
当 u2>0 时,二极管 D1,D3 导通。
返回
2u1uT
D 4 ou
oiDi LR
b
a
D 1
D 3
D 2to2u toou
单相桥式全波整流电路工作原理
当 u2<0 时,二极管 D2,D4 导通。
返回
2u1uT
D 4 ou
oiDi LR
b
a
D 1
D 3
D 2to2u toou
单相桥式全波整流电路的波形 to
DRu
D 2
D 4
D 1
D 3
返回
2
o 2 2 2
0
122 s in d 0, 9
2
U U t t U U
?
??
??
? ? ??
单相桥式全波整流电路输出电压波形
单相桥式整流电路输出电压平均值
单相桥式全波整流电路输出电流平均值
2
o
L
0, 4 5 UI R?
返回
D
2
o
L
1 0.45
2
UII
R??
单相桥式全波整流电路 二极管上承受的最高
反向电压：
D R M 22UU?
单相桥式全波整流电路中二极管的平均电
流和输出电流：
2u1uT
D 4 ou
oii LR
b
a
D 1
D 3
D 2
返回
2u1uT D 1 ouoiDi LR
b
a
D 2
2u19.2.3 单相全波整流电路的工作原理电路组成 to
2u toou工作原理 当 u2>0,D1导通，D2截止；输出 uo为全波整流波形。当 u2>0,D2导通，D1截止。
返回
2
o 2 2 2
0
122 s in d 0, 9
2
U U t t U U
?
??
??
? ? ??
单相全波整流电路输出电压波形
单相全波整流电路输出电压平均值
单相全波整流电路输出电流平均值
2
o
L
0, 4 5 UI R?
返回
D
2
o
L
1 0.45
2
UII
R??
单相全波整流电路 二极管上承受的最高反向
电压：
D R M 222UU?
单相全波整流电路中二极管的平均电流和
输出电流,2u1u
T
D 1 ouoi
Di LR
b
a
D 2
2
返回
思考：
单相桥式全波整流 与 单相全波整流 异同
单相桥式
全波整流
单相全波
整流
变 压器 二极管反向电压输出电压波形整流元件数量 二极管平均电流 输出电压平均值
无中心
抽头 4
全波有中心抽头 2
22U
222U
O
1
2I
O
1
2I
20.9U
20.9U
全波
？？？
实际中单相桥式整流应用较多。
返回
单相桥式整流电路中的整流电桥可由四
个整流二极管组成，也可直接用集成的 整流
桥块 代替。
＋
～
～
－
～
～
－
＋
整流桥块二极管桥
选择整流元件的主要指标：
1,平均整流电流 2,反向耐压
返回
整流桥实物
照片
返回
2u1uT
D 4 ouLR
D 1
D 3
D 2
＋
～
～
－ 2u1u
T ouLR
～
～
－
＋
返回
§ 19.3 滤波电路
滤波的基本概念,
交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直
流, 其中既有直流成分又有交流成份 。 滤波电路
就是利用储能元件 电容 两端的电压 (或通过 电感 中
的电流 )不能突变的特性,将 电容 与负载 RL并联 (或
将 电感 与负载 RL串联 ),滤掉整流电路输出电压中
的交流成份, 保留其直流成份, 达到平滑输出电
压波形的目的 。 这一过程称为 滤波 。
返回
19.3.1 电容滤波电路
一、滤波电路
1,单相半波整流电容滤波电路 2u1u
T
D ouoii LR
b
a
C
+
返回
2,单相桥式整流电容滤波电路 2u1u
T
D 4 ouLR
D 1
D 3
D 2
C
一、滤波电路
返回
半波整流滤波电路（ C=100UF）波形图
整流二极管中
的电流
滤波输出电压
返回
半波整流滤波电路（ C=470UF）波形图
整流二极管中的
冲击电流
滤波输出电压
返回
半波整流滤波电路（ C=1000UF）波形图
二极管冲击电流
滤波输出电压
返回
半波整流滤波电路（ C=3300UF）波形图
二极管冲击电流
滤波输出电压
返回
半波整流滤波电路（ C=6800UF）波形图
二极管冲击电流
滤波输出电压
返回
全波整流滤波电路（ C=100UF）波形图
输出电压二极管冲击电流
返回
全波整流滤波电路（ C=470UF）波形图
二极管冲击电流
滤波输出电压
返回
全波整流滤波电路（ C=1000UF）波形图
二极管冲击电流
滤波输出电压
返回
全波整流滤波电路（ C=3300UF）波形图
滤波输出电压
整流二极管中
的冲击电流
返回
全波整流滤波电路（ C=6800UF）波形图
整流二极管中
的冲击电流
滤波输出电压
返回
一般取 L ( 3 ~ 5 )
2
TRC? ?? (T为电源电压的周期 )
近似估算, U0=1.2U2
(2) 流过二极管瞬时电流很大
RLC越大 ?U0越高,负载电流的平均值越大 ?整流管导
电时间越短 ?iD的峰值电流越大。
一般选管时，取
00
DF
L
1( 2 ~3 ) ( 2 ~ 3 )
22
IUI
R??
二,电容滤波电路的特点
(1) 输出电压 U0与时间常数 RLC有关
RLC愈大 ?电容器放电愈慢 ?U0(平均值 )愈大。
返回
输出波形随负载电阻 RL或 C的变化而改变,U0和 S也随
之改变。
如,RL愈小 (Io越大 ),Uo下降多,S增大。
(3) 输出特性 (外特性 ):
1.4U2
0.9U2
Uo
0 Io
电阻负载
有电容 滤波 电阻负载无电容 滤波
返回
结论
（ 1） 并联电容滤波后，输出电压直流成份（即输出电压
平均值）提高了；脉动成份降低了（即输出波形平滑）。
通过以上半波、全波整流电容滤波电路
的波形图和分析可以看出：
（ 3） 输出电压随输出电流（负载电流）增大而下降较快，
输出特性较软。
（ 4）滤波电容愈大，滤波效果愈好，但整流二极管的导
通时间愈短，其中的电流冲击也愈大。
（ 2） 电容放电时间常数 RLC愈大，放电愈慢,输出电压
愈 高，脉动愈小，滤波效果愈好。
电容滤波电路适用于输出电压较高,负载电流
较小且负载变动不大的场合。
返回
19.3.2 电感滤波
在桥式整流电路与负载间串入一电感 L 就构成了电感
滤波电路。
一、电感滤波电路结构
2u1u
T
ou
LR
L
返回
二、电感滤波原理
对直流分量 (f=0),XL=0,L相当于短路,电压大部分降在 RL
上。
U0=0.9U2
当忽略电感线圈的直流电阻时，输出平均电压约为：
对谐波分量, f 越高,XL越大,电压大部分降在 XL上 。 因
此,在输出端得到比较平滑的直流电压 。
三、电感滤波的特点
整流管导电角较大,峰值电流很小,输出特性比较平坦,
适用于低电压大电流 (RL较小 )的场合 。 缺点是电感铁芯笨重,
体积大,易引起电磁干扰 。
返回
19.3.3 LC型, ?型 滤波
为了进一步改善滤波特性, 可采取多级滤波的办法,如
在电容滤波后再接一级 RC滤波电路, 或在电感滤波后面再接
一电容 。 从而构成 LC型或 RC-?, LC-?型滤波电路, 其性能
及应用场合分别与电容滤波和电感滤波相似 。
L-C 型滤波 电路结构 2u1u
T ou LR
+
CL
返回
RC-?型滤波 电路结构 2u1u
T ou LR
+
+
R1C 2C
RC-?型滤波 电路特点
R愈大,C2愈大，滤波效果愈好。但 R太大，将使直
流压降增加。
主要适用于负载电流较小而又要求输出电压脉动很
小的场合。
返回
LC-?型滤波 电路结构 2u1u
T ou LR
+
+ 1C 2C
L
LC-?型滤波 电路特点
滤波效果比 LC滤波器更好，但整流二极管中的冲
击电流较大。
电感线圈体积大而笨重、成本高。
返回
§ 19.4 稳压电路
稳压管
稳压电路
开关型
稳压电路
线性
稳压电路
常用稳压电路
(小功率设备 )
在小功率设备中常用的稳压电路有 稳压管稳压电路,
线性稳压电路 和 开关型稳压电路 等。其中稳压管稳压电路
最简单，但是带负载能力差，一般只提供基准电压，不作
为电源使用。开关型稳压电源效率较高，目前用的也比较
多，但因学时有限，这里不做介绍。以下主要讨论线性稳
压电路。
返回
稳压电路的主要性能指标
1、稳压系数 S
稳压系数 S用来 反映电网电压波动对稳压电路的影响 。 定义为当
负载固定时, 输出电压的相对变化量与输入电压的相对变化量之比 。
0I
0I
S UUUU???
2、输出电阻 Ro
输出电阻 Ro用来 反映稳压电路受负载变化的影响 。 定义为当输
入电压固定时输出电压变化量与输出电流变化量之比 。 它实际上就是
电源戴维南等效电路的内阻 。
稳压电路的主要作用
为负载提供不随电源电压波动和负载波动影响的稳
定的输出电压。
o
o
o
Ui
UR
I ?
??
? 常数
返回
19.4.1 稳压管稳压电路
一、电路结构 2u1u
T LRZIRI
RU OUoICR ZDiU ZU
返回
二、工作原理
在稳压管的稳压区，电流变化较大时，稳压管两端电压变化较小。
1,电网电压波动
1 2 o Z R R ou u U I I U U? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
2,负载波动
L o R R o Z R oR I I U U I U U? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
通过调节 R上的压降来达到稳定输出电压 Uo的目的。
2u1u
T
LR
ZIRI
RU
OU
oI
C
R
ZD
iU ZU
返回
三、稳压管稳压电路特点
优点：电路简单，元件少。
缺点：稳压效果不太好，输出电压不可调。
四、稳压管选择办法
ZoUU?
? ? OZ m a x m a x1, 5 3II?
? ?io23UU?
五、限流电阻 R 的选择原则
im a x Z
Z m in Z m a x<UU IIR ? ?1.
i m in Z
Z m a x Z m in > UU IIR? ?
2.
返回
19.4.2 串联反馈式稳压电路
串联反馈式稳压电路由四个主要部分组成：
1,基准电压环节
2,比较放大环节
3,取样环节
4,调整环节
一、电路结构的一般形式 ∞
比较放大
电压调整
电
压
取
样
基准电压
LR1R2R oU????iU R EFU fU PRT BU
返回
调整元件 T与负载串联, 通过全部负载电流 。 比较放
大器 可以是单管放大电路或集成运算放大器 。 调整元件 可
以是单个功率管, 复合管或用几个功率管并联 。 基准电压
可由稳压管稳压电路组成 。 取样电路 取出输出电压 UO的一
部分和基准电压相比较 。
因调整管与负载接成射极输出器形式, 为深度串联电
压负反馈, 故称之为 串联反馈式稳压电路 。
∞
比 较 放 大
电 压 调 整
电
压
取
样
基 准 电 压
LR1R2R oU????iU REFUfU PRT BU
二、电路的组成
返回
一、一种实际的晶体管串联反馈式稳压电源
二,稳压原理
Uo Uf UBE2=（ Uf -UZ）
UC2Uo
当 Ui增加或输出电流减小使 Uo升高时：
PR1R2R LRZD ZU fUCE1UCE 2U 1T 3R4R 2T oUP1P2iU
返回
三,输出电压的确定和调节范围 ? ?
? ?
? ?
22
1 2 P 1 2 P
O Z B E 2 Z
P 2 P 2
1 2 P
O m a x Z B E 2
2
1 2 P
O m in Z B E 2
P2
R
R R R R R R
U U U U
R R R R
R R R
U U U
R
R R R
U U U
R
? ? ? ?
? ? ?
??
??
??
??
??
?
4、调整管 rce愈大越好 (rce小则 ?Ui引起的 ?Uo大 )。
四,影响稳压特性的主要因素
1、比较放大部分的 AV和电压反馈系数 F 愈大越好；
2、基准电压愈稳定越好；
3、放大部分的电源愈稳定越好；
调节 RP可改变 Uo达到
调压的目的。
稳压实质：通过负反馈使输出电压稳定。
返回
在运放理想条件下 (AV= ? ri= ?)：
1 P1
o R R
2 P2
+1( 1 )
+
RRU U U
R R F? ? ? ?
五、选用增益高的集成运放作为放大环节的串联反馈式稳压
电源 PR
1R
2R LRRU fU
CEUTR
oUP1P2iU
返回
六、存在的缺点
串联反馈式稳压电源外围元件较多；另
外，调整管工作在线性放大区,当负载电流
较大时，其损耗 (P=UCE?Io)大；电源的效率
为 (?=Po/Pi=UoIo/UiIi)较低。
为了提高效率，可采用开关型稳压电源。
返回
§ 19.5 集成稳压电源
19.5.1 集成稳压电源简介
三端集成稳压器的硅片封装在普通功率管的外壳内,
电路内部附有短路和过热保护环节 。
随着半导体工艺的发展,现在已生产并广泛应用的
单片集成稳压电源, 具有体积小,可靠性高,使用灵活,
价格低廉等优点 。 最简单的集成稳压电源只有输入, 输
出和公共引出端,故称之为 三端集成稳压器 。
本节主要介绍常用的 7800,7900系列 固定输出式 三
端集成稳压器组件及其应用, 其内部也是串联型晶体管
稳压电路 。
根据输出端电压是否可调可分为 固定输出式 和 可变输
出式 两类。
返回
分类
正稳压
7800系列
负稳压
37系列
正稳压
17系列
负稳压
7900系列
三端集成稳压器
固定式 可调式
注意,7800/7900系列型号后两位数字 XX
代表输出电压值。
返回
三端集成稳压器实物照片
返回
三端集成稳压器管脚排列
78系列－输出 正 电压 79系列 －输出 负 电压
1
3
2
78??
1
3
2
79??7805 ＋ 5V
7806 ＋ 6V
7808 ＋ 8V
7809 ＋ 9V
7810 ＋ 10V
7812 ＋ 12V
7815 ＋ 15V
7818 ＋ 18V
7824 ＋ 24V
……
7905 － 5V
7906 － 6V
7908 － 8V
7909 － 9V
7910 － 10V
7912 － 12V
7915 － 15V
7918 － 18V
7924 － 24V
……输
入
输
出
公
共
端
输
入
输
出
公
共
端返回
一、输出为固定正电压的电路
19.5.2 应用电路
输出为固定正压时 7800系列稳压器的基本接线图
如图所示。
注意：输入与输出端之间的电压差不得低于 3V！
7 8 X XiU iC oC1
2
3 oU
0.1 1 μF1μF+ +
-
-
返回
二,输出正、负电压的电路
7 8 X XiC oC1
2
3 oU1μF
+
+
-
-iC oC
1
2
3
oU0,3 3 μF1μF+ +
-
-
2uT
2u1u
79X X
0,3 3 μF
返回
UXX,为 78XX固定输出电压,则 Uo=UXX+UZ
三,提高输出电压的电路 7 8 X XiU iC oC
1
2
3 RXXU ZU
ZD oU
返回
运算放大器作为电压跟随器使用,它的电源借助于稳压
器的输入直流电压。由于运放的输入阻抗很高,输出阻抗很
低，可以克服稳压器输出电流变化的影响。
四,输出电压可调式电路
用三端稳压器也可以实现输出电压可调，下图是用 7805
组成的 7－ 30V可调式稳压电源。
7805iU iC oC
1
2
3
2R oU0,3 3 μF1μF33 V 110 K
返回
2
O X X
1
( 1 )
R
UU
R
???
(式中,UXX=5V)
稳压电路输出 Uo可用下式表示,
通过调节电位器滑动端可以得到不同的输
出电压。
返回
结 束
第 19 章
返回
