1
整流电路 是将工频交流电转为具有直流电成分的脉动直流电。
滤波电路 是将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流成分，增加直流成分。
稳压电路 对整流后的直流电压采用负反馈技术进一步稳定直流电压。
电子电路工作时都需要直流电源提供能量，电池因使用费用高，一般只用于低功耗便携式的仪器设备中。
10 直流稳压电源
2
单相桥式整流电路
(1) 工作原理当正半周时二极管 D1,D3导通，
在负载电阻上得到正弦波的正半周。
当负半周时二极管 D2,D4导通，
在负载电阻上得到正弦波的负半周。
在负载电阻上正负半周经过合成，
得到的是同一个方向的单向脉动电压。
3
(2) 负载上的直流电压和直流电流输出电压是单相脉动电压。通常用它的平均值与直流电压等效。
输出平均电压为
22
π
0
2L 9.0π
22ds in2
π
1 VVttVV
流过负载的平均电流为
L
L
R
V
R
V
R
VI
L
2
L
2
L
9.0
π
22
L
2
L
2L
D
45.0
π
2
2 R
V
R
VII
流过二极管的平均电流为
2R m a x 2 VV?
二极管所承受的最大反向电压
4
滤波电路滤波的基本概念滤波电路 利用电抗性元件对交,直流阻抗的不同,
实现滤波 。
电容器 C对直流开路,对交流阻抗小,所以 C应该并联在负载两端 。
电感器 L对直流阻抗小,对交流阻抗大,因此 L 应与负载串联 。
经过滤波电路后,既可保留直流分量,又可滤掉一部分交流分量,改变了交直流成分的比例,减小了电路的脉动系数,改善了直流电压的质量 。
5
电容滤波电路单相桥式电容滤波整流电路。
在负载电阻上并联了一个滤波电容 C。
6
当 v2到达 90° 时,v2开始下降。先假设二极管关断，
电容 C就要以指数规律向负载 Ｒ L放电。指数放电起始点的放电速率很大。
(1)滤波原理若电路处于正半周,二极管 D1,D3导通,变压器次端电压 v2给电容器 C充电 。 此时 C相当于并联在 v2上,所以输出波形同 v2,是正弦形 。
电容滤波波形图所以，在 t1到 t2时刻，二极管导电,Ｃ 充电,vC=vL按正弦规律变化； t2到 t3时刻二极管关断,vC=vL
按指数曲线下降，放电时间常数为
RLC。
在刚过 90° 时,正弦曲线下降的速率很慢。所以刚过 90° 时二极管仍然导通。 在超过 90°
后的某个点,正弦曲线下降的速率越来越快，二极管关断。
7
需要指出的是,当放电时间常数 RLC增加时,
t1点要右移,t2点要左移,
二极管关断时间加长,
导通角减小,见曲线 3；
反之,RLC减少时,导通角增加 。 显然,当 Ｒ L很小,即 IL很大时,电容滤波的效果不好,见 滤波曲线中的 2。 反之,当 Ｒ L很大,
即 IL很小时,尽管 C较小,RLC仍很大,电容滤波的效果也很好,
见滤波曲线中的 3。 所以电容滤波适合输出电流较小的场合 。
电容滤波的效果
9
(2)电容滤波的计算电容滤波的计算比较麻烦，因为决定输出电压的因素较多。工程上有详细的曲线可供查阅。一般常采用以下近似估算法：
)41(2
L
2OL CR
TVVV
一种是用锯齿波近似表示，即另一种是在 RLC=(3?5)T/ 2的条件下，近似认为 VL=VO=1.2V2。（ 或者,电容滤波要获得较好的效果,工程上也 通常应满足?RLC≥6~10。）
10
（ 3） 外特性整流滤波电路中,输出直流电压 VL随负载电流 IO的变化关系曲线 。
整流滤波电路的外特性
2O
Ld
2O
2OL
1,2
2
)53(=
0,9=,0
2=,=
VV
T
CR
VVC
VVR
～?
11
电感滤波电路利用储能元件电感器 Ｌ 的电流不能突变的性质,把电感 Ｌ
与整流电路的负载 Ｒ L相串联,也可以起到滤波的作用 。
电感滤波电路 波形图当 v2正半周时,D1,D3导电，
电感中的电流将滞后 v2。 当负半周时，
电感中的电流将经由 D2,D4提供。因桥式电路的对称性，和电感中电流的连续性，四个二极管 D1,D3 ； D2、
D4的导通角都是 180° 。
12
稳压电路概述稳压电源方框图引起输出电压变化的原因是 负载电流的变化 和 输入电压的变化。
负载电流的变化会在整流电源的内阻上产生电压降，
从而使输入电压发生变化。),(= OIO IVfV
13
稳压电路的技术指标用稳压电路的技术指标去衡量稳压电路性能的高低 。VI和?IO引起的? VO可用下式表示
(1)稳压系数 Sr
0=
I
O
I
O
r O= IV
V
V
VS
定义为
OoIrO
O
O
I
I
O
O IRVSII
VV
V
VV
有时稳压系数也用下式定义
0=
II
OO
r O/
/=
IVV
VVS
14
当输出电流从零变化到最大额定值时，
输出电压的相对变化值。
（ 4）电流调整率 SI
%100= 0=
O
O
I I?
VV
VS
(3)输出电阻 Ro
0=
O
O
o I= VI
VR
%1001= 0=
I
O
O
V O
IV
V
VS
(2)电压调整率 SV
一般特指 Δ Vi/Vi=± 10%时的 Sr
15
输入电压交流纹波峰峰值与输出电压交流纹波峰峰值之比的分贝数。
（ 6） 输出电压的温度系数 ST
%1001= 0=0,=O
O
T IO
VIT
V
VS
如果考虑温度对输出电压的影响,则输出电压是输入电压、负载电流和温度的函数
),,(= OIO TIVfV
（ 5） 纹波抑制比 Srip
p-op
p-ip
r i p 20lg= V
V
S
16
硅稳压二极管稳压电路的原理它是利用稳压二极管的反向击穿特性稳压的,由于反向特性陡直,较大的电流变化,只会引起较小的电压变化 。
(1)当输入电压变化时如何稳压由图可知 ZLR += III RIVVVVV
RIRIZO ==
输入电压 VI增加,必然引起 VO的增加,即 VZ增加,
从而使 IZ增加,IR增加,使 VR增加,从而使输出电压
VO减小 。 这一稳压过程概括为：
VI↑→VO↑→VZ↑→IZ↑→IR↑→VR↑→VO↓
17
(2) 当负载电流变化时如何稳压负载电流 IL增加,必然引起 IR的增加,即 VR增加,从而使 VZ=VO减小,IZ减小 。 IZ的减小必然使 IR减小,VR
减小,从而使输出电压 VO增加 。 这一稳压过程概括为：
IL↑→IR↑→VR↑→VZ↓（ VO↓） →IZ↓→IR↓→VR↓→VO↑
19
稳压电阻的计算当 输入电压最小,负载电流最大 时,流过稳压二极管的电流最小 。 此时 IZ不应小于 IZmin，
由此可计算出 稳压电阻的最大值,实际选用的稳压电阻应小于最大值 。 即
L m a xZ m i n
ZI m i n
m a x = II
VVR
当 输入电压最大,负载电流最小 时,流过稳压二极管的电流最大 。 此时 IZ不应超过 IZmax,由此可计算出 稳压电阻的最小值 。 即
L m i nZ m a x
ZI m a x
m i n = II
VVR
m a xm i n < RRR?
(1)
(2)
稳压二极管在使用时一定要串入限流电阻，不能使它的功耗超过规定值，
否则会造成损坏！
21
串联反馈式稳压电源稳压二极管的缺点是工作电流较小，稳定电压值不能连续调节。线性串联型稳压电源的工作电流较大，输出电压一般可连续调节，稳压性能优越。目前这种稳压电源已经制成单片集成电路，广泛应用在各种电子仪器和电子电路之中。
串联反馈式稳压电路的工作原理典型的串联反馈式稳压电路,由 基准电压,比较放大,调整,取样 几个部分组成 。
22
1．输入电压变化，负载电流保持不变输入电压 VI增加,必然会使输出电压 VO有所增加,输出电压经过取样电路取出一部分信号 Vf与基准源电压 VREF比较,获得误差信号 ΔV。 误差信号经放大后,用 VO1去控制调整管的管压降 VCE
增加,从而抵消输入电压增加的影响 。
VI↑→VO↑→Vf↑→VO1↓→VCE↑→VO↓
23
2．负载电流变化，输入电压保持不变负载电流 IL增加,必然会使输入电压 VI有所减小,
输出电压 VO必然有所下降,经过取样电路取出一部分信号 Vf与基准源电压 VREF比较,获得的误差信号使
VO1增加,从而使调整管的管压降 VCE下降,从而抵消因 IL增加,使输入电压减小的影响 。
IL↑→VI↓→VO↓→Vf↓→VO1↑→VCE↓→VO↑
3.输出电压调节范围的计算可知 Vf≈VREF
R E F
2
1
O1O )+(1= VR
RVV?
显然，调节 RW可以改变输出电压。
24
串联反馈式稳压电路的工作原理当 VI↑时,→VO↑ →Vf↑ →VB,IC↓
0
21
2 V
RR
RV
F
→VCE↑→VO↓
0VFV?
)( 0VFVAV VR E FVB
0V?
25
动画 16-1
26
16.3.2 稳压电路的保护环节串联型稳压电源的内阻很小，如果输出端短路，
则输出短路电流很大。同时输入电压将全部降落在调整管上，使调整管的功耗大大增加，调整管将因过损耗发热而损坏，为此必须对稳压电源的短路进行保护
。过载也会造成损坏。
保护的方法反馈保护型 温度保护型截流型 限流型利用集成电路制造工艺，
在调整管旁制作 PN结温度传感器。
当温度超标时，启动保护电路工作，
工作原理与反馈保护型相同。
27
截流型限流型当发生短路时，通过保护电路使调整管截止，从而限制了短路电流，使之接近为零。截流特性见 图 16.05。
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。限流特性见 图 16.06。
图 16.05 截流型特性图 16.06 限流型特性
28
三端集成稳压器将串联稳压电源和保护电路集成在一起就是集成稳压器 。 集成稳压器有：输入端,输出端和公共端,称三端集成稳压器 。
集成稳压器符号要特别注意，不同型号，不同封装的集成稳压器，
它们三个电极的位置是不同的，要查手册确定。
外形图
29
三端可调式集成稳压器
2
1
0 )( RIR
VVV
a b j
REF
REF 2
1
2 )1( RI
R
RV
abjR E F
)1(
1
2
0 R
RVV
REF
1II abj
30
三端集成稳压器的分类
1.三端固定正输出集成稳压器 国标型号,CW78--/CW78M--/CW78L--
2.三端固定负输出集成稳压器 国标型号,CW79--/CW79M--/CW79L--
3.三端可调正输出集成稳压器 国标型号,CW117--/CW117M--/CW117L-
CW217--/CW217M--/CW217L--
CW317--/CW317M--/CW317L--
4.三端可调负输出集成稳压器 国标型号,CW137--/CW137M--/CW137L-
CW237--/CW237M--CW237L--
CW337--/CW337M--/CW337L--
5.三端低压差集成稳压器
6,大电流三端集成稳压器以上 1---为军品级 ； 2---为工业品级 ； 3---为民品级 。
军品级 为金属外壳或陶瓷封装,工作温度范围 -55℃ ～ 150℃ ；
工业品级 为金属外壳或陶瓷封装,工作温度范围 -25℃ ～ 150℃ ；
民品级 多为塑料封装,工作温度范围 0℃ ～ 125℃ 。
31
应用电路三端固定输出集成稳压器 的典型应用电路如图所示。
可调输出三端集成稳压器 的内部,在输出端和公共端之间是 1.25V的参考源,因此输出电压可通过电位器调节 。
)1(25.1+=
1
P
PaP
1
R E F
R E FO R
RRIR
R
VVV
三端可调输出集成稳压器 的典型应用电路如图所示。
防自激震荡 防高频噪声
32
利用三端集成稳压器组成恒流源稳压器做恒流源可调稳压器做恒流源电路小电流恒流源大电流恒流源三端集成稳压器可做 恒流源 使用 。
33
16.4 开关型稳压电源为解决线性稳压电源功耗较大的缺点,研制了开关型稳压电源 。 开关型稳压电源 效率可达 90%以上,
造价低,体积小 。 现在开关型稳压电源已经比较成熟
,广泛应用于各种电子电路之中 。 开关型稳压电源的缺点是 纹波较大,用于小信号放大电路时,还应采用第二级稳压措施 。
16.4.1 开关型稳压电路的工作原理
16.4.2 集成开关型稳压器
34
16.4.1 开关型稳压电路的工作原理开关型稳压电源的原理可用图 16.13的电路加以说明 。 它由 调整管,滤波电路,比较器,三角波发生器,比较放大器 和 基准源 等部分构成 。
图 16.13 开关型稳压电源原理图
35
三角波发生器通过比较器产生一个方波 vB,去控制调整管的通断。调整管导通时，向电感充电。当调整管截止时，必须给电感中的电流提供一个泄放通路
。
续流二极管 D即可起到这个作用，有利于保护调整管
。 根据电路图的接线，当三角波的幅度小于比较放大器的输出时，比较器输出 高电平,对应调整管的导通时间为 ton； 反之输出为 低电平,对应调整管的截止时间 toff。
输出波形中电位水平高于高电平最小值的部分，对方波而言，相当方波存在的部分。
输出波形中电位水平低于低电平最大值的部分，对方波而言，
相当方波不存在的部分。
为了稳定输出电压，应按电压负反馈方式引入反馈，以确定基准源和比较放大器的连线。设输出电压增加,FVO增加，比较放大器的输出 Vf减小，比较器方波输出的 toff增加，调整管导通时间减小，输出电压下降。起到了稳压作用。
36
各点波形见 图 16.14。 由于调整管发射极输出为方波,有滤波电感的存在,使输出电流 iL为锯齿波,趋于平滑 。 输出则为带纹波的直流电压 。
图 16.14 开关电源波形图分析见下页
37
qV
T
t
V
tVV
T
tV
T
tv
T
tv
T
V
T
t
t
I
on
I
onC E SIo f fD
E0 EO
)(
1
+)(
1
d
1
d
1
=
1
1
可以通过改变比较器输出方波的宽度（占空比）
来控制输出电压值。这种控制方式称为 脉冲宽度调制
(PWM)。
q称为占空比方波高电平的时间占整个周期的百分比。
在输入电压一定时，
输出电压与占空比成正比。
忽略电感的直流电阻，输出电压 VO即为 vE的平均分量。于是有
38
1,调整管工作在开关状态,功耗大大降低,
电源效率大为提高；
2,调整管在开关状态下工作,为得到直流输出,
必须在输出端加滤波器；
3,可通过脉冲宽度的控制方便地改变输出电压值；
4,在许多场合可以省去电源变压器；
5,由于开关频率较高,滤波电容和滤波电感的体积可大大减小 。
由以上分析可以得出如下结论：
39
16.4.2 集成开关型稳压器典型的开关电源控制器和开关电源见下表型号 电源范围 /V 最大输出电流 /A 内部参考源 /V 输出级形式
TL494 7～ 40 0.2 5 推挽或单端
SG3524 8～ 35 0.1 5 推挽
SG3525 8～ 35 0.5 5 推挽
LM2575 3.5～ 35 1 1.23 _
表中前三个是开关电源控制器，后一个是单片开关电源稳压器。
实际上就是一个脉冲宽度调制（ PWM） 控制器，
经常也用于其它脉宽调制场合。
集成开关稳压器,一般有两大类型 。一类是包括调整管在内的 集成开关稳压器 ;另 一类称为 开关电源控制器,它不包括调整管。
(1)开关稳压电源概述
40
利用开关电源控制器可以方便地构成开关电源。 SG3524
是一个典型的性能优良的开关电源控制器，其内部的结构框图如图 16.15所示。
(2)开关稳压电源控制器 SG3524
图 16.15 SG3524的内部方框图它的内部包括误差放大器、限流保护环节
、比较器、
振荡器、触发器、输出逻辑控制电路和输出三极管等环节
。
41
SG3524构成开关稳压电源的典型电路如图 16.16所示。
图 16.16 开关稳压电源应用电路
42
3524从 11和 14脚输出在时间上互相错开的两路控制信号，
其开关频率由 6和 7脚外接的 RT和 CT决定。 1和 2脚是内部运算放大器的输入端,R1和 R2构成反馈回路。 16脚是基准源，由 R3和
R4给误差运算放大器提供一个与反馈信号比较的给定电压。
V3和 V4是或非门的输出，只要或非门的输入端有高电平
，它的输出即为低电平。 V3和 V4的输出由 V2,CP,Q或 Q决定。因 Q和 Q只能有一个是高电平,T2和 T1不可能同时导通
。 T1和 T2只能按推挽方式工作，轮流交替导通。
43
SG3524电路控制过程的波形如图 16.17所示。
图 16.17 SG3524的波形图锯齿波由振荡器提供,V1是误差放大器的输出，它们一起加到比较器上。 V2是比较器的输出。振荡器输出的时钟驱动 T '触发器,CP,Q和 V2 的或非是 V3,决定 T1的通断。 CP、
Q和 V2 的或非是 V4,决定 T2的通断。由于 Q和 Q等宽，加上 V2
的存在，所以 V3和 V4这两路信号之间有一定的死区，以保证
T1和 T2 管不会同时导通。
44
当 V1降低时,V2加宽,T1和 T2的宽度变窄，导通时间减小。反之，当 V1增加时,T1和 T2 的导通时间增加。
45
图 16.16 开关稳压电源应用电路设负载电流加大,VO下降，反馈电压减小，误差放大器的输出 V1增加,T1和 T2的导通时间增加，输出电压 VO增加
。
(3) SG3524构成的 开关稳压电源现在来讨论 3524构成的开关稳压电源的工作原理。
图 16.15 SG3524的内部方框图反之，当 VO
增加时，反馈电压增加
,V１ 输出减小,T1和
T2的导通时间减小，输出电压 VO 减小。
46
SG3524的 10脚也有保护功能，当 10脚加高电平时，可以强迫 V1下降,T1和 T2关断。 10脚与 4脚可实现双重保护。
当三极管的电流过大时，电阻 R9上的压降增加到使限流运算放大器的输出为低，即 V1在大大下降,使 T1和 T2 关断。
由于 SG3524可在较高的频率下工作,T1和 T2 应选用高频开关管。变压器应采用高频变压器，滤波电感和滤波电容都可以选用较小的数值。
47
实验十三 单片集成直流稳压电路的应用变压器 硅桥整流 滤波 稳压
48
实验十三 单片集成直流稳压电路的应用
★ 调节 RL,使 IL≤200mA。
1.调节调压器使输出 V1=220V,再测量 V2的电压。
2.用双踪示波器同时观察硅桥的输入、输出电压波形。
3.测量 V3的 值 。（ 用万用表直流档测量 ）
★接上滤波电容 C1。（ 先断开电源）
4.用双踪示波器同时观察 V2,V4的电压波形。
5.测量 V4的 值 。（ 用万用表直流档测量 ）
49
实验十三 单片集成直流稳压电路的应用
★用示波器观察 V0的 波形。并测量 VI和 V0的 值 。（ 用万用表直流档测量 ）
测量稳压系数：
I
I
V
V
V
V
0
0
保持不变LI
调节调压器使输出 V1分别为 242V和 198V,再分别测量输入电压 VI’,VI’’和输出电压 V0’,V0’’。 则：
I
II
V
VV
V
VV
0
00
保持不变LI
50
实验十三 单片集成直流稳压电路的应用
★ 调节 RL,使 IL≤200mA。 并测量 VI和 V0的 值 。（ 用万用表直流档测量 ）
测量输出电阻：
保持不变IVLI
VR
0
0
断开 RL(IL=0),测量输出 电压 V0’’’,则：
保持不变IVL
I
VV
R
0
00
0?
51
实验十三 单片集成直流稳压电路的应用
1,调节调压器，用万用表监视 VI,使 VI =30V。
2.调节电位器 RW,观察 输出电压，分别测得 V0max和 V0min的 值 。
3.当 V0=V0max时，在重新测量 γ和 R0。
52
LM324运放
53
面包板
54
面包板装配
CCVbR cR 2C1C
LR
iV
0V
b ce
整流电路 是将工频交流电转为具有直流电成分的脉动直流电。
滤波电路 是将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流成分，增加直流成分。
稳压电路 对整流后的直流电压采用负反馈技术进一步稳定直流电压。
电子电路工作时都需要直流电源提供能量，电池因使用费用高，一般只用于低功耗便携式的仪器设备中。
10 直流稳压电源
2
单相桥式整流电路
(1) 工作原理当正半周时二极管 D1,D3导通，
在负载电阻上得到正弦波的正半周。
当负半周时二极管 D2,D4导通，
在负载电阻上得到正弦波的负半周。
在负载电阻上正负半周经过合成，
得到的是同一个方向的单向脉动电压。
3
(2) 负载上的直流电压和直流电流输出电压是单相脉动电压。通常用它的平均值与直流电压等效。
输出平均电压为
22
π
0
2L 9.0π
22ds in2
π
1 VVttVV
流过负载的平均电流为
L
L
R
V
R
V
R
VI
L
2
L
2
L
9.0
π
22
L
2
L
2L
D
45.0
π
2
2 R
V
R
VII
流过二极管的平均电流为
2R m a x 2 VV?
二极管所承受的最大反向电压
4
滤波电路滤波的基本概念滤波电路 利用电抗性元件对交,直流阻抗的不同,
实现滤波 。
电容器 C对直流开路,对交流阻抗小,所以 C应该并联在负载两端 。
电感器 L对直流阻抗小,对交流阻抗大,因此 L 应与负载串联 。
经过滤波电路后,既可保留直流分量,又可滤掉一部分交流分量,改变了交直流成分的比例,减小了电路的脉动系数,改善了直流电压的质量 。
5
电容滤波电路单相桥式电容滤波整流电路。
在负载电阻上并联了一个滤波电容 C。
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当 v2到达 90° 时,v2开始下降。先假设二极管关断，
电容 C就要以指数规律向负载 Ｒ L放电。指数放电起始点的放电速率很大。
(1)滤波原理若电路处于正半周,二极管 D1,D3导通,变压器次端电压 v2给电容器 C充电 。 此时 C相当于并联在 v2上,所以输出波形同 v2,是正弦形 。
电容滤波波形图所以，在 t1到 t2时刻，二极管导电,Ｃ 充电,vC=vL按正弦规律变化； t2到 t3时刻二极管关断,vC=vL
按指数曲线下降，放电时间常数为
RLC。
在刚过 90° 时,正弦曲线下降的速率很慢。所以刚过 90° 时二极管仍然导通。 在超过 90°
后的某个点,正弦曲线下降的速率越来越快，二极管关断。
7
需要指出的是,当放电时间常数 RLC增加时,
t1点要右移,t2点要左移,
二极管关断时间加长,
导通角减小,见曲线 3；
反之,RLC减少时,导通角增加 。 显然,当 Ｒ L很小,即 IL很大时,电容滤波的效果不好,见 滤波曲线中的 2。 反之,当 Ｒ L很大,
即 IL很小时,尽管 C较小,RLC仍很大,电容滤波的效果也很好,
见滤波曲线中的 3。 所以电容滤波适合输出电流较小的场合 。
电容滤波的效果
9
(2)电容滤波的计算电容滤波的计算比较麻烦，因为决定输出电压的因素较多。工程上有详细的曲线可供查阅。一般常采用以下近似估算法：
)41(2
L
2OL CR
TVVV
一种是用锯齿波近似表示，即另一种是在 RLC=(3?5)T/ 2的条件下，近似认为 VL=VO=1.2V2。（ 或者,电容滤波要获得较好的效果,工程上也 通常应满足?RLC≥6~10。）
10
（ 3） 外特性整流滤波电路中,输出直流电压 VL随负载电流 IO的变化关系曲线 。
整流滤波电路的外特性
2O
Ld
2O
2OL
1,2
2
)53(=
0,9=,0
2=,=
VV
T
CR
VVC
VVR
～?
11
电感滤波电路利用储能元件电感器 Ｌ 的电流不能突变的性质,把电感 Ｌ
与整流电路的负载 Ｒ L相串联,也可以起到滤波的作用 。
电感滤波电路 波形图当 v2正半周时,D1,D3导电，
电感中的电流将滞后 v2。 当负半周时，
电感中的电流将经由 D2,D4提供。因桥式电路的对称性，和电感中电流的连续性，四个二极管 D1,D3 ； D2、
D4的导通角都是 180° 。
12
稳压电路概述稳压电源方框图引起输出电压变化的原因是 负载电流的变化 和 输入电压的变化。
负载电流的变化会在整流电源的内阻上产生电压降，
从而使输入电压发生变化。),(= OIO IVfV
13
稳压电路的技术指标用稳压电路的技术指标去衡量稳压电路性能的高低 。VI和?IO引起的? VO可用下式表示
(1)稳压系数 Sr
0=
I
O
I
O
r O= IV
V
V
VS
定义为
OoIrO
O
O
I
I
O
O IRVSII
VV
V
VV
有时稳压系数也用下式定义
0=
II
OO
r O/
/=
IVV
VVS
14
当输出电流从零变化到最大额定值时，
输出电压的相对变化值。
（ 4）电流调整率 SI
%100= 0=
O
O
I I?
VV
VS
(3)输出电阻 Ro
0=
O
O
o I= VI
VR
%1001= 0=
I
O
O
V O
IV
V
VS
(2)电压调整率 SV
一般特指 Δ Vi/Vi=± 10%时的 Sr
15
输入电压交流纹波峰峰值与输出电压交流纹波峰峰值之比的分贝数。
（ 6） 输出电压的温度系数 ST
%1001= 0=0,=O
O
T IO
VIT
V
VS
如果考虑温度对输出电压的影响,则输出电压是输入电压、负载电流和温度的函数
),,(= OIO TIVfV
（ 5） 纹波抑制比 Srip
p-op
p-ip
r i p 20lg= V
V
S
16
硅稳压二极管稳压电路的原理它是利用稳压二极管的反向击穿特性稳压的,由于反向特性陡直,较大的电流变化,只会引起较小的电压变化 。
(1)当输入电压变化时如何稳压由图可知 ZLR += III RIVVVVV
RIRIZO ==
输入电压 VI增加,必然引起 VO的增加,即 VZ增加,
从而使 IZ增加,IR增加,使 VR增加,从而使输出电压
VO减小 。 这一稳压过程概括为：
VI↑→VO↑→VZ↑→IZ↑→IR↑→VR↑→VO↓
17
(2) 当负载电流变化时如何稳压负载电流 IL增加,必然引起 IR的增加,即 VR增加,从而使 VZ=VO减小,IZ减小 。 IZ的减小必然使 IR减小,VR
减小,从而使输出电压 VO增加 。 这一稳压过程概括为：
IL↑→IR↑→VR↑→VZ↓（ VO↓） →IZ↓→IR↓→VR↓→VO↑
19
稳压电阻的计算当 输入电压最小,负载电流最大 时,流过稳压二极管的电流最小 。 此时 IZ不应小于 IZmin，
由此可计算出 稳压电阻的最大值,实际选用的稳压电阻应小于最大值 。 即
L m a xZ m i n
ZI m i n
m a x = II
VVR
当 输入电压最大,负载电流最小 时,流过稳压二极管的电流最大 。 此时 IZ不应超过 IZmax,由此可计算出 稳压电阻的最小值 。 即
L m i nZ m a x
ZI m a x
m i n = II
VVR
m a xm i n < RRR?
(1)
(2)
稳压二极管在使用时一定要串入限流电阻，不能使它的功耗超过规定值，
否则会造成损坏！
21
串联反馈式稳压电源稳压二极管的缺点是工作电流较小，稳定电压值不能连续调节。线性串联型稳压电源的工作电流较大，输出电压一般可连续调节，稳压性能优越。目前这种稳压电源已经制成单片集成电路，广泛应用在各种电子仪器和电子电路之中。
串联反馈式稳压电路的工作原理典型的串联反馈式稳压电路,由 基准电压,比较放大,调整,取样 几个部分组成 。
22
1．输入电压变化，负载电流保持不变输入电压 VI增加,必然会使输出电压 VO有所增加,输出电压经过取样电路取出一部分信号 Vf与基准源电压 VREF比较,获得误差信号 ΔV。 误差信号经放大后,用 VO1去控制调整管的管压降 VCE
增加,从而抵消输入电压增加的影响 。
VI↑→VO↑→Vf↑→VO1↓→VCE↑→VO↓
23
2．负载电流变化，输入电压保持不变负载电流 IL增加,必然会使输入电压 VI有所减小,
输出电压 VO必然有所下降,经过取样电路取出一部分信号 Vf与基准源电压 VREF比较,获得的误差信号使
VO1增加,从而使调整管的管压降 VCE下降,从而抵消因 IL增加,使输入电压减小的影响 。
IL↑→VI↓→VO↓→Vf↓→VO1↑→VCE↓→VO↑
3.输出电压调节范围的计算可知 Vf≈VREF
R E F
2
1
O1O )+(1= VR
RVV?
显然，调节 RW可以改变输出电压。
24
串联反馈式稳压电路的工作原理当 VI↑时,→VO↑ →Vf↑ →VB,IC↓
0
21
2 V
RR
RV
F
→VCE↑→VO↓
0VFV?
)( 0VFVAV VR E FVB
0V?
25
动画 16-1
26
16.3.2 稳压电路的保护环节串联型稳压电源的内阻很小，如果输出端短路，
则输出短路电流很大。同时输入电压将全部降落在调整管上，使调整管的功耗大大增加，调整管将因过损耗发热而损坏，为此必须对稳压电源的短路进行保护
。过载也会造成损坏。
保护的方法反馈保护型 温度保护型截流型 限流型利用集成电路制造工艺，
在调整管旁制作 PN结温度传感器。
当温度超标时，启动保护电路工作，
工作原理与反馈保护型相同。
27
截流型限流型当发生短路时，通过保护电路使调整管截止，从而限制了短路电流，使之接近为零。截流特性见 图 16.05。
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。限流特性见 图 16.06。
图 16.05 截流型特性图 16.06 限流型特性
28
三端集成稳压器将串联稳压电源和保护电路集成在一起就是集成稳压器 。 集成稳压器有：输入端,输出端和公共端,称三端集成稳压器 。
集成稳压器符号要特别注意，不同型号，不同封装的集成稳压器，
它们三个电极的位置是不同的，要查手册确定。
外形图
29
三端可调式集成稳压器
2
1
0 )( RIR
VVV
a b j
REF
REF 2
1
2 )1( RI
R
RV
abjR E F
)1(
1
2
0 R
RVV
REF
1II abj
30
三端集成稳压器的分类
1.三端固定正输出集成稳压器 国标型号,CW78--/CW78M--/CW78L--
2.三端固定负输出集成稳压器 国标型号,CW79--/CW79M--/CW79L--
3.三端可调正输出集成稳压器 国标型号,CW117--/CW117M--/CW117L-
CW217--/CW217M--/CW217L--
CW317--/CW317M--/CW317L--
4.三端可调负输出集成稳压器 国标型号,CW137--/CW137M--/CW137L-
CW237--/CW237M--CW237L--
CW337--/CW337M--/CW337L--
5.三端低压差集成稳压器
6,大电流三端集成稳压器以上 1---为军品级 ； 2---为工业品级 ； 3---为民品级 。
军品级 为金属外壳或陶瓷封装,工作温度范围 -55℃ ～ 150℃ ；
工业品级 为金属外壳或陶瓷封装,工作温度范围 -25℃ ～ 150℃ ；
民品级 多为塑料封装,工作温度范围 0℃ ～ 125℃ 。
31
应用电路三端固定输出集成稳压器 的典型应用电路如图所示。
可调输出三端集成稳压器 的内部,在输出端和公共端之间是 1.25V的参考源,因此输出电压可通过电位器调节 。
)1(25.1+=
1
P
PaP
1
R E F
R E FO R
RRIR
R
VVV
三端可调输出集成稳压器 的典型应用电路如图所示。
防自激震荡 防高频噪声
32
利用三端集成稳压器组成恒流源稳压器做恒流源可调稳压器做恒流源电路小电流恒流源大电流恒流源三端集成稳压器可做 恒流源 使用 。
33
16.4 开关型稳压电源为解决线性稳压电源功耗较大的缺点,研制了开关型稳压电源 。 开关型稳压电源 效率可达 90%以上,
造价低,体积小 。 现在开关型稳压电源已经比较成熟
,广泛应用于各种电子电路之中 。 开关型稳压电源的缺点是 纹波较大,用于小信号放大电路时,还应采用第二级稳压措施 。
16.4.1 开关型稳压电路的工作原理
16.4.2 集成开关型稳压器
34
16.4.1 开关型稳压电路的工作原理开关型稳压电源的原理可用图 16.13的电路加以说明 。 它由 调整管,滤波电路,比较器,三角波发生器,比较放大器 和 基准源 等部分构成 。
图 16.13 开关型稳压电源原理图
35
三角波发生器通过比较器产生一个方波 vB,去控制调整管的通断。调整管导通时，向电感充电。当调整管截止时，必须给电感中的电流提供一个泄放通路
。
续流二极管 D即可起到这个作用，有利于保护调整管
。 根据电路图的接线，当三角波的幅度小于比较放大器的输出时，比较器输出 高电平,对应调整管的导通时间为 ton； 反之输出为 低电平,对应调整管的截止时间 toff。
输出波形中电位水平高于高电平最小值的部分，对方波而言，相当方波存在的部分。
输出波形中电位水平低于低电平最大值的部分，对方波而言，
相当方波不存在的部分。
为了稳定输出电压，应按电压负反馈方式引入反馈，以确定基准源和比较放大器的连线。设输出电压增加,FVO增加，比较放大器的输出 Vf减小，比较器方波输出的 toff增加，调整管导通时间减小，输出电压下降。起到了稳压作用。
36
各点波形见 图 16.14。 由于调整管发射极输出为方波,有滤波电感的存在,使输出电流 iL为锯齿波,趋于平滑 。 输出则为带纹波的直流电压 。
图 16.14 开关电源波形图分析见下页
37
qV
T
t
V
tVV
T
tV
T
tv
T
tv
T
V
T
t
t
I
on
I
onC E SIo f fD
E0 EO
)(
1
+)(
1
d
1
d
1
=
1
1
可以通过改变比较器输出方波的宽度（占空比）
来控制输出电压值。这种控制方式称为 脉冲宽度调制
(PWM)。
q称为占空比方波高电平的时间占整个周期的百分比。
在输入电压一定时，
输出电压与占空比成正比。
忽略电感的直流电阻，输出电压 VO即为 vE的平均分量。于是有
38
1,调整管工作在开关状态,功耗大大降低,
电源效率大为提高；
2,调整管在开关状态下工作,为得到直流输出,
必须在输出端加滤波器；
3,可通过脉冲宽度的控制方便地改变输出电压值；
4,在许多场合可以省去电源变压器；
5,由于开关频率较高,滤波电容和滤波电感的体积可大大减小 。
由以上分析可以得出如下结论：
39
16.4.2 集成开关型稳压器典型的开关电源控制器和开关电源见下表型号 电源范围 /V 最大输出电流 /A 内部参考源 /V 输出级形式
TL494 7～ 40 0.2 5 推挽或单端
SG3524 8～ 35 0.1 5 推挽
SG3525 8～ 35 0.5 5 推挽
LM2575 3.5～ 35 1 1.23 _
表中前三个是开关电源控制器，后一个是单片开关电源稳压器。
实际上就是一个脉冲宽度调制（ PWM） 控制器，
经常也用于其它脉宽调制场合。
集成开关稳压器,一般有两大类型 。一类是包括调整管在内的 集成开关稳压器 ;另 一类称为 开关电源控制器,它不包括调整管。
(1)开关稳压电源概述
40
利用开关电源控制器可以方便地构成开关电源。 SG3524
是一个典型的性能优良的开关电源控制器，其内部的结构框图如图 16.15所示。
(2)开关稳压电源控制器 SG3524
图 16.15 SG3524的内部方框图它的内部包括误差放大器、限流保护环节
、比较器、
振荡器、触发器、输出逻辑控制电路和输出三极管等环节
。
41
SG3524构成开关稳压电源的典型电路如图 16.16所示。
图 16.16 开关稳压电源应用电路
42
3524从 11和 14脚输出在时间上互相错开的两路控制信号，
其开关频率由 6和 7脚外接的 RT和 CT决定。 1和 2脚是内部运算放大器的输入端,R1和 R2构成反馈回路。 16脚是基准源，由 R3和
R4给误差运算放大器提供一个与反馈信号比较的给定电压。
V3和 V4是或非门的输出，只要或非门的输入端有高电平
，它的输出即为低电平。 V3和 V4的输出由 V2,CP,Q或 Q决定。因 Q和 Q只能有一个是高电平,T2和 T1不可能同时导通
。 T1和 T2只能按推挽方式工作，轮流交替导通。
43
SG3524电路控制过程的波形如图 16.17所示。
图 16.17 SG3524的波形图锯齿波由振荡器提供,V1是误差放大器的输出，它们一起加到比较器上。 V2是比较器的输出。振荡器输出的时钟驱动 T '触发器,CP,Q和 V2 的或非是 V3,决定 T1的通断。 CP、
Q和 V2 的或非是 V4,决定 T2的通断。由于 Q和 Q等宽，加上 V2
的存在，所以 V3和 V4这两路信号之间有一定的死区，以保证
T1和 T2 管不会同时导通。
44
当 V1降低时,V2加宽,T1和 T2的宽度变窄，导通时间减小。反之，当 V1增加时,T1和 T2 的导通时间增加。
45
图 16.16 开关稳压电源应用电路设负载电流加大,VO下降，反馈电压减小，误差放大器的输出 V1增加,T1和 T2的导通时间增加，输出电压 VO增加
。
(3) SG3524构成的 开关稳压电源现在来讨论 3524构成的开关稳压电源的工作原理。
图 16.15 SG3524的内部方框图反之，当 VO
增加时，反馈电压增加
,V１ 输出减小,T1和
T2的导通时间减小，输出电压 VO 减小。
46
SG3524的 10脚也有保护功能，当 10脚加高电平时，可以强迫 V1下降,T1和 T2关断。 10脚与 4脚可实现双重保护。
当三极管的电流过大时，电阻 R9上的压降增加到使限流运算放大器的输出为低，即 V1在大大下降,使 T1和 T2 关断。
由于 SG3524可在较高的频率下工作,T1和 T2 应选用高频开关管。变压器应采用高频变压器，滤波电感和滤波电容都可以选用较小的数值。
47
实验十三 单片集成直流稳压电路的应用变压器 硅桥整流 滤波 稳压
48
实验十三 单片集成直流稳压电路的应用
★ 调节 RL,使 IL≤200mA。
1.调节调压器使输出 V1=220V,再测量 V2的电压。
2.用双踪示波器同时观察硅桥的输入、输出电压波形。
3.测量 V3的 值 。（ 用万用表直流档测量 ）
★接上滤波电容 C1。（ 先断开电源）
4.用双踪示波器同时观察 V2,V4的电压波形。
5.测量 V4的 值 。（ 用万用表直流档测量 ）
49
实验十三 单片集成直流稳压电路的应用
★用示波器观察 V0的 波形。并测量 VI和 V0的 值 。（ 用万用表直流档测量 ）
测量稳压系数：
I
I
V
V
V
V
0
0
保持不变LI
调节调压器使输出 V1分别为 242V和 198V,再分别测量输入电压 VI’,VI’’和输出电压 V0’,V0’’。 则：
I
II
V
VV
V
VV
0
00
保持不变LI
50
实验十三 单片集成直流稳压电路的应用
★ 调节 RL,使 IL≤200mA。 并测量 VI和 V0的 值 。（ 用万用表直流档测量 ）
测量输出电阻：
保持不变IVLI
VR
0
0
断开 RL(IL=0),测量输出 电压 V0’’’,则：
保持不变IVL
I
VV
R
0
00
0?
51
实验十三 单片集成直流稳压电路的应用
1,调节调压器，用万用表监视 VI,使 VI =30V。
2.调节电位器 RW,观察 输出电压，分别测得 V0max和 V0min的 值 。
3.当 V0=V0max时，在重新测量 γ和 R0。
52
LM324运放
53
面包板
54
面包板装配
CCVbR cR 2C1C
LR
iV
0V
b ce
