第十章 直流电源
10.1 直流电源的组成及
各部分的作用
图 10.1.1
10.2 整流电源
10.2.1 整流电路的分析方法及基本参数
一、工作原理
图 10.2.1 图 10.2.2
二、主要参数
图 10.2.3
1、输出电压平均值
2、负载电流平均值
3、整流输出电压的脉动系数
对于半波整流，可得
三、二极管的选择
1、正向平均电流
2、最大反向电压
选择二极管的最大整流平均电流 IF和最高
反向工作电压 UR时均应至少留有 10％的 余量。
10.2.2 单相桥式整流电路
一、单相桥式整流电路的组成
图 10.2.4
图 10.2.6
图 10.2.5
二、工作原理
三、输出电压平均值 UO(AV)和输出电流
平均值 IO(AV)
四、二极管的选择
图 10.2.7是利用桥式整流电路实现正、负电源的电路；
图 10.2.8是三相桥式整流电路。
图 10.2.7 图 10.2.8
10.3 滤波电路
10.3.1 电容滤波电路
一、滤波原理
图 10.3.1 图 10.3.2
二、输出电压平均值
按相似三角形关系可得
图 10.3.3
当 RL=∞时,UO(AV)= ；当 RLC=(3～ 5)T／ 2 时,
三、脉动系数
输出交流分量基波峰 -峰值为 (Uomax-Uomin),
而基波峰值为
所以，脉动系数为
四、整流二极管的导通角
图 10.3.4
五、电容滤波电路的输出特性和滤波特性
图 10.3.5
10.3.2 倍压整流电路
图 10.3.6
多倍压整流电路
图 10.3.7
10.3.3 其它形式的滤波电路
一、电感滤波电路
图 10.3.8
如果电感的电阻为 R,则输出电压平均值为
输出电压的交流分量为
二、复式滤波电路
图 10.3.9
三、各种滤波电路的比较
电容 电感 LC RC,LC或 π
UO(AV) ／ U2
θ
适用场合
1.2 0.9 0.9 1.2
小 大 大 小
小电流 大电流 适应性强 小电流
10.4 稳压二极管稳压电路
10.4.1 稳压管稳压电路的组成
图 10.4.1 图 10.4.2
若保证,则输出电压 就基本稳定。 UO
10.4.2 稳压原理
电网电压 ↑→UI↑→UO(UZ) ↑→IDZ↑→IR↑→UR↑
UO↓
电网电压 ↓→UI↓→UO(UZ) ↓→IDZ↓→IR↓→UR↓
UO↑
RL↓→UO(UZ) ↓→IDZ↓→IR↓→△ IDZ≈－△ IL
IL↓→IR↑
IR,UO
基本不变
10.4.3 稳压管稳压电路的性能指标
稳压系数 Sr和输出电阻 Ro。
图 10.4.3
10.4.4 电路参数的选择
1、稳压电路输入电压 UI的选择 UI=(2～ 3)UO
2、稳压管的选择
UZ=UO; IZM－ IZ＞ ILmax－ ILmin;
IZM≥ILmax+IZ
3、限流电阻 R的选择
10.5 串联型稳压电路
10.5.1 串联型稳压电路的工作原理
一、基本调整管电路
图 10.5.1
调整管的基极
电位 UB固定,
当输出电压 UO
不稳时，引起
UBE的变化，而
UCE的变化和 UBE
的变化是反相的,
因而能够使得输
出电压 UO基本保
持不变。
二、具有放大环节的串联型稳压电路
图 10.5.2
1、电路构成
2、稳压原理
UO↑→UN↑→UB↓→UO↓
UO↓→UN↓→UB↓→UO↑
3、输出电压的可调范围
4、调整管的选择
ICM＞ Ilmax
U(BR)CEO＞ UImax－ Uomin
PCM＞ Ilmax(UImax－ Uomin)
三、串联型稳压电路的方框图
图 10.5.3 图 10.5.4
10.5.2 集成稳压器中的基准电压电路和保护电路
一、基准电压电路
图 10.5.5
1、稳压管稳压电路
UREF=UBE+UZ
图 10.5.7
2、能隙基准电压电路
UREF=UBE3+I2R2
≈UBE3+
上式中 UBE的温度系数 α为负值，且 α=dUBE／ dT
=﹣ (1.8～ 2.4)mV／ K,Ugo为硅材料在 0K时外推禁带
宽度（能带间隙）的电压值，根据 PN结的分析，其
值为 Ugo=1.205V
所以,UBE3=Ugo+αT
UREF=Ugo+αT+
选择合适的系数，使上式的第二项和第三项
互相抵消，则
UREF=Ugo
二、保护电路
1、过流保护电路
图 10.5.8 图 10.5.9
限流型 截流型
2、调整管的安
全工作区保
护电路
图 10.5.10
3、芯片过热
保护电路
图 10.5.11
10.5.3 集成稳压器电路
一,W7800三端稳压器
图 10.5.12
UREF=4Ugo
=4.82V
图 10.5.13
图 10.5.14
二,W117三端稳压器
图 10.5.15
UREF的典型值为 1.25V
10.5.4 三端稳压器的应用
一、三端稳压器的外形和方框图
图 10.5.16 (a)为金属封装,(b)为塑料封装。
二,W7800的应用
1、基本应用电路
图 10.5.17
2、扩大输出电流
的稳压电路
图 10.5.18 Ilmax=(1+β)(Iomax-IR)
3、输出电压可调的稳压电源
图 10.5.19
输出电压可调的实用稳压电路
图 10.5.20
设 R1=R2=R3=300Ω，, 则输出
电压的调节范围为 18～ 36V。
4、正、负输出稳压电路
图 10 5.21
两只二极管起保护作用。当正或负电源未接
入输入电压时，相应的二极管导通，使输出端嵌
位在 0.7V左右，从而保护其不至于损坏。
三,W117的应用
1、基准电压源电路
图 10.5.22
1.25V 1.5A
2、典型应用电路
图 8.5.23
外加保护电路的 W117典型应用电路
图 10.5.24
3、程序控制稳压电路
图 10.5.25
10.6 开关型稳压电路
10.6.1 开关型稳压电路的特点及分类
一、特点
无工频变压器，可直接从电网整流供电。
功耗小、体积小、重量轻。特别适用于大功率
且负载固定、输出电压调节范围不大的场合。
二、分类
按调整管与负载连接方式分为串联型和并联型；
按控制方式分为脉冲宽度调制型（ PWM）,
脉 冲频率调制型（ PFM） 和混合调制型；
按调整管是否参与振荡分为自激式和它激式；
按开关管的类型分为晶体管,VMOS管和晶闸管型。
10.6.2 串联开关型稳压电路
一、换能电路的基本原理
图 10.6.1
图 10.6.2
UI为未经稳压的直流电压,
T为调整管（开关管）,L,C
为滤波电路,D为续流二极管。
周期 T=Ton+Toff, 占空比 q=Ton／ T。
二、串联开关型稳压电源的组成及工作原理
图 10.6.3
UO≈(Ton／ T)UI= qUI
三、工作原理
UO↑→UN1↑→uO1↓→q↓
UO↓
当 UO减小时,
与上述变化相反。
图 10.6.4 图 10.6.5
10.6.3 并联开关型稳压电路
图 10.6.6
图 10.6.7
图 10.6.8
本章小结
一、主要内容
1、直流稳压电源由整流、滤波、稳压电路组成。
2、整流电路有半波和全波两种。常用桥式电路。
3、常有电容、电感和复式滤波电路，各有特点。
4、稳压管稳压电路简单，但电流小，输出电压不
可调。限流电阻是关键的元件。
5、串联型稳压电源靠负反馈调节使输出电压稳定。
基准电压的稳定性和负反馈深度影响输出电压
的稳定性。集成稳压器是实用的稳压电路，通
过外加电路可以扩大电流和电压。
6、开关型稳压电路中调整管工作在开关状态，因
而功耗小，电路效率高。适用于输出电压调节
范围小、对纹波要求不高的场合。
二、教学要求
1、正确了解各部分电路的组成和工作原理。
2、掌握稳压管稳压电路和串联型稳压电路
的定量估算。
3、了解集成稳压器和开关型稳压电路的原理,
特点和使用方法。
10.1 直流电源的组成及
各部分的作用
图 10.1.1
10.2 整流电源
10.2.1 整流电路的分析方法及基本参数
一、工作原理
图 10.2.1 图 10.2.2
二、主要参数
图 10.2.3
1、输出电压平均值
2、负载电流平均值
3、整流输出电压的脉动系数
对于半波整流，可得
三、二极管的选择
1、正向平均电流
2、最大反向电压
选择二极管的最大整流平均电流 IF和最高
反向工作电压 UR时均应至少留有 10％的 余量。
10.2.2 单相桥式整流电路
一、单相桥式整流电路的组成
图 10.2.4
图 10.2.6
图 10.2.5
二、工作原理
三、输出电压平均值 UO(AV)和输出电流
平均值 IO(AV)
四、二极管的选择
图 10.2.7是利用桥式整流电路实现正、负电源的电路；
图 10.2.8是三相桥式整流电路。
图 10.2.7 图 10.2.8
10.3 滤波电路
10.3.1 电容滤波电路
一、滤波原理
图 10.3.1 图 10.3.2
二、输出电压平均值
按相似三角形关系可得
图 10.3.3
当 RL=∞时,UO(AV)= ；当 RLC=(3～ 5)T／ 2 时,
三、脉动系数
输出交流分量基波峰 -峰值为 (Uomax-Uomin),
而基波峰值为
所以，脉动系数为
四、整流二极管的导通角
图 10.3.4
五、电容滤波电路的输出特性和滤波特性
图 10.3.5
10.3.2 倍压整流电路
图 10.3.6
多倍压整流电路
图 10.3.7
10.3.3 其它形式的滤波电路
一、电感滤波电路
图 10.3.8
如果电感的电阻为 R,则输出电压平均值为
输出电压的交流分量为
二、复式滤波电路
图 10.3.9
三、各种滤波电路的比较
电容 电感 LC RC,LC或 π
UO(AV) ／ U2
θ
适用场合
1.2 0.9 0.9 1.2
小 大 大 小
小电流 大电流 适应性强 小电流
10.4 稳压二极管稳压电路
10.4.1 稳压管稳压电路的组成
图 10.4.1 图 10.4.2
若保证,则输出电压 就基本稳定。 UO
10.4.2 稳压原理
电网电压 ↑→UI↑→UO(UZ) ↑→IDZ↑→IR↑→UR↑
UO↓
电网电压 ↓→UI↓→UO(UZ) ↓→IDZ↓→IR↓→UR↓
UO↑
RL↓→UO(UZ) ↓→IDZ↓→IR↓→△ IDZ≈－△ IL
IL↓→IR↑
IR,UO
基本不变
10.4.3 稳压管稳压电路的性能指标
稳压系数 Sr和输出电阻 Ro。
图 10.4.3
10.4.4 电路参数的选择
1、稳压电路输入电压 UI的选择 UI=(2～ 3)UO
2、稳压管的选择
UZ=UO; IZM－ IZ＞ ILmax－ ILmin;
IZM≥ILmax+IZ
3、限流电阻 R的选择
10.5 串联型稳压电路
10.5.1 串联型稳压电路的工作原理
一、基本调整管电路
图 10.5.1
调整管的基极
电位 UB固定,
当输出电压 UO
不稳时，引起
UBE的变化，而
UCE的变化和 UBE
的变化是反相的,
因而能够使得输
出电压 UO基本保
持不变。
二、具有放大环节的串联型稳压电路
图 10.5.2
1、电路构成
2、稳压原理
UO↑→UN↑→UB↓→UO↓
UO↓→UN↓→UB↓→UO↑
3、输出电压的可调范围
4、调整管的选择
ICM＞ Ilmax
U(BR)CEO＞ UImax－ Uomin
PCM＞ Ilmax(UImax－ Uomin)
三、串联型稳压电路的方框图
图 10.5.3 图 10.5.4
10.5.2 集成稳压器中的基准电压电路和保护电路
一、基准电压电路
图 10.5.5
1、稳压管稳压电路
UREF=UBE+UZ
图 10.5.7
2、能隙基准电压电路
UREF=UBE3+I2R2
≈UBE3+
上式中 UBE的温度系数 α为负值，且 α=dUBE／ dT
=﹣ (1.8～ 2.4)mV／ K,Ugo为硅材料在 0K时外推禁带
宽度（能带间隙）的电压值，根据 PN结的分析，其
值为 Ugo=1.205V
所以,UBE3=Ugo+αT
UREF=Ugo+αT+
选择合适的系数，使上式的第二项和第三项
互相抵消，则
UREF=Ugo
二、保护电路
1、过流保护电路
图 10.5.8 图 10.5.9
限流型 截流型
2、调整管的安
全工作区保
护电路
图 10.5.10
3、芯片过热
保护电路
图 10.5.11
10.5.3 集成稳压器电路
一,W7800三端稳压器
图 10.5.12
UREF=4Ugo
=4.82V
图 10.5.13
图 10.5.14
二,W117三端稳压器
图 10.5.15
UREF的典型值为 1.25V
10.5.4 三端稳压器的应用
一、三端稳压器的外形和方框图
图 10.5.16 (a)为金属封装,(b)为塑料封装。
二,W7800的应用
1、基本应用电路
图 10.5.17
2、扩大输出电流
的稳压电路
图 10.5.18 Ilmax=(1+β)(Iomax-IR)
3、输出电压可调的稳压电源
图 10.5.19
输出电压可调的实用稳压电路
图 10.5.20
设 R1=R2=R3=300Ω，, 则输出
电压的调节范围为 18～ 36V。
4、正、负输出稳压电路
图 10 5.21
两只二极管起保护作用。当正或负电源未接
入输入电压时，相应的二极管导通，使输出端嵌
位在 0.7V左右，从而保护其不至于损坏。
三,W117的应用
1、基准电压源电路
图 10.5.22
1.25V 1.5A
2、典型应用电路
图 8.5.23
外加保护电路的 W117典型应用电路
图 10.5.24
3、程序控制稳压电路
图 10.5.25
10.6 开关型稳压电路
10.6.1 开关型稳压电路的特点及分类
一、特点
无工频变压器，可直接从电网整流供电。
功耗小、体积小、重量轻。特别适用于大功率
且负载固定、输出电压调节范围不大的场合。
二、分类
按调整管与负载连接方式分为串联型和并联型；
按控制方式分为脉冲宽度调制型（ PWM）,
脉 冲频率调制型（ PFM） 和混合调制型；
按调整管是否参与振荡分为自激式和它激式；
按开关管的类型分为晶体管,VMOS管和晶闸管型。
10.6.2 串联开关型稳压电路
一、换能电路的基本原理
图 10.6.1
图 10.6.2
UI为未经稳压的直流电压,
T为调整管（开关管）,L,C
为滤波电路,D为续流二极管。
周期 T=Ton+Toff, 占空比 q=Ton／ T。
二、串联开关型稳压电源的组成及工作原理
图 10.6.3
UO≈(Ton／ T)UI= qUI
三、工作原理
UO↑→UN1↑→uO1↓→q↓
UO↓
当 UO减小时,
与上述变化相反。
图 10.6.4 图 10.6.5
10.6.3 并联开关型稳压电路
图 10.6.6
图 10.6.7
图 10.6.8
本章小结
一、主要内容
1、直流稳压电源由整流、滤波、稳压电路组成。
2、整流电路有半波和全波两种。常用桥式电路。
3、常有电容、电感和复式滤波电路，各有特点。
4、稳压管稳压电路简单，但电流小，输出电压不
可调。限流电阻是关键的元件。
5、串联型稳压电源靠负反馈调节使输出电压稳定。
基准电压的稳定性和负反馈深度影响输出电压
的稳定性。集成稳压器是实用的稳压电路，通
过外加电路可以扩大电流和电压。
6、开关型稳压电路中调整管工作在开关状态，因
而功耗小，电路效率高。适用于输出电压调节
范围小、对纹波要求不高的场合。
二、教学要求
1、正确了解各部分电路的组成和工作原理。
2、掌握稳压管稳压电路和串联型稳压电路
的定量估算。
3、了解集成稳压器和开关型稳压电路的原理,
特点和使用方法。
