讲义 第7章 直流稳压电源

来源：BOB.COM    发布时间：2023-11-14 19:07:03

  缺点： （1）直接用 U L 的变化去调节调整管，稳压效果不理想； （2） U L 不能连续可调。 2、具有放大环节的串联型稳压电路 （1）电路组成 ① 取样电路：它是由 R1 、 R2 、和电位器 RP 组成的分压取 样电路，它将输出电压的部分 U F 取出，并到比较放大电路 的输入端。取样电压为 U F  U B 2 

  管 二极管上有冲击电流，选管时应留有足够的余量。 4、输出平均电压的计算 单相半波时： U o  U 2 ； 单相全波时： U o  1.2U 2

  电感滤波电路：在整流电路的输出端和负载 RL 之间串联电感 L 构成。 2、滤波原理 当流过电感的电流发生明显的变化时，线圈中产生自感电势阻碍电流的变化，使负载电流和电压的脉动减小。

  对直流分量: 感抗 X L  0 ，电感 L 相当于短路，电压大部分降在负载 RL 上。 对交流分量：频率 f 越高，感抗 X L 越大,电压大部分降在电感 L 上。 因此，在负载上得到比较平滑的直流电压。

  在电容滤波后，由限流电阻 R 和稳压管 VS 组成稳压电路。 负载 RL 和稳压管 VS 是并联，所以也叫并联型稳压电源。 原则： VS 必须始终在击穿状态，且 I Z 在 I Z min  I Z max 上下范围以内。 这样 U L 始终为 U Z 稳定不变。 2、稳压过程 负载 RL 和稳压管 VS 是并联，对于限流电阻 R 则有： I R  I Z  I L ； U R  U O  U L （1）假定负载电阻 RL 一定（即 I L 一定）

  压截止。则电流 i 的通路为： b  VD2  R L  VD4  a  b 在   2 区间，负载电阻 RL 上得到一个近似对于 u2 的正半波电压，如图 7-3（b）所示。 结论：当电源电压 u2 变化一周时，在负载电阻 RL 上得到的电压 uo 和电流 io 是单方向全部正脉动波形。 3、定量计算 （1）负载电阻 RL 上的电压平均值及电流平均值

  ② 基准电压：它是由稳压管 VS 和限流电阻 R3 构成的电路中 获得，即取稳压管的电压 U Z ，它是一个稳定性较高的直流电 压，作为调整、比较的标准。 ③ 比较放大电路：由三极管 V2 和电阻 R4 构成，它将取样电压 U F 和基准电压 U Z 比较产生的差值电压放大后去控 制调整管 V1 的压降 U CE1 。 ④ 调整环节： 它由工作在线 组成， 它的基极电流受比较放大电路输出信号控制。 只要控制调整管 V1 的基极电流 I B1 ，就能改变集电极电流 I C1 和集一射极电压 U CE1 ，从而调整输出电压 U L 的大小。 ⑤ 保护电路：电阻 R 和二极管 VD 构成限流型过电流保护电路。 （2）稳压原理 反映输出电压 U L 变化的取样信号 U F 与基准电压 U Z 比较，产生差值电压经三极管放大后，控制调整管 V1 的集一射 极电压 U CE1 ，从而抑制 U L 的变化。

  RLC 越大  电容器放电越慢  输出电压的平均值 U o 越大，波形越平滑

  采用电容滤波时，输出电压受负载变化影响较大，即带负载能力比较差。因此 电容滤波适合于要求输出电压较高、负载电流较小且负载变化较小的场合。 （3）流过二极管的瞬时电流很大

  RLC 越大  U o 越高， I o 越大  二极管导通时间越短  二极管的峰值电流越大  产生冲击电流，容易损坏二极

  （2）变压器二次电压有效值： U 2  变压器二次电流有效值： I 2  （3）整流二极管的额定值

  现实生活当中，需要直流电源的地方很多： （1）小型直流电动机，电子设备中 （小功率）

  （2）电解，电镀，电机车，直流电动机 （大功率） 为得到直流电，目前广泛采用由交流电变为直流电的各种半导体直流电源。 图 7-1 给出了一般半导体直流电源的原理框图。 直流电源的功能：把交流电压变成稳定的大小合适 的直流电压。 （1）整流变压器：将 220V / 50 HZ 的交流电变换为 低压交流电。 （2）整流电路：利用二极管的单向导电性，将正弦电压转换成单向脉动直流电压。 （3）滤波电路：滤掉单向脉动直流电压中的交流分量，保留直流分量，减小脉动，使电压平滑。 （4）稳压电路：使输出的直流电压稳定，不受负载和电网电压影响 7.1 单相桥式整流电路 （如图 7-2 所示）

  交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直流，其中既有直流成份又有交流成份。 这种电压用来作电镀、蓄电池充电的电源是允许的，但作为电子设备的电源，将产生不良影响，使之异常工作。 在整流电路之后，必须加接滤波电路，尽量减小输出电压中的交流分量，留下直流分量，使之接近于理想的直流电 压。 滤波电路：将电容与负载 RL 并联或者将电感与负载 RL 串联)。 7.2.1 电容滤波电路 （如图 7-5 所示）

  LC 滤波适合于电流比较大、要求输出电压脉动较小的场合，用于高频时更为合适。

  整流滤波后输出电压 U o 是不稳定的电压，它随交流电网电压的波动和负载电流的大小而变化。 （1）交流电网电压本身就是不稳定的，允许有 10％ 波动； （2）整流器本身有内阻，负载 RL 变动→ U o 变 （3）温度变→整流滤波器参数变→ U o 变 整流滤波后输出电压 U o 不能直接供给放大电路、精密测量仪器、计算机的电源时，会带来非常大的误差，甚至不能 工作，因此就需要进行稳压。 稳压：是指在电网波动、负载 RL 变化和气温变化时都能保持输出的直流电压恒定。 硅稳压二极管稳压电路是最简单的稳压电路，利用稳压二极管反向可逆击穿具有稳压特性来进行稳压。 （稳压特性：稳压二极管进入稳压区后，在 I Z min  I Z max 电流变化范围内，稳定电压 U Z 的变化值 U Z 很小。 ） 1、稳压二极管稳压电路的组成 （如图 7-14 所示）

  整流电路是利用二极管的单向导电性，将交流电压变换为直流电的电子电路。 小功率的整流使用较多的是单相桥式整流电路。 它由单相电源变压器 T ，四只整流二极管 VD1  VD4 和负载电阻 RL 组成。四只整流二极管接成电桥形式，因此称 作单相桥式整流电路。 2、工作原理与波形 分析前提：假设电源变压器和二极管都是理想器件。 分析时忽略变压器绕组阻抗上的电压降、二极管的正向电压降和反向饱和电流。 把二极管当作理想元件：二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。 分析：设电源变压器二次电压为： u2 

  结构：在单相桥式整流电路的输出端和负载 RL 之间并联电容 C 构成。 2、滤波过程 （1）滤波原理：滤波电路利用储能元件电容 C 两端的电压不能突变的特性, 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。 （2）滤波过程 ① u2 从零上升到最大值，二极管导通 VD1 、 VD3 正向电压导通，二极管 VD2 、 VD4 承受反向电压截止。电源在给 负载 RL 供电的同时也给电容 C 充电， uC 增加， uo  uC 。 ② u2 从最大值开始下降， u2  uC 时 uo  uC ；当 u2  uC 时所有二极管截止，电容 C 通过负载 RL 放电， uC 按指 数规律下降， uo  uC 。 （电路波形如图 7-6 所示） 3、电容滤波电路的特点 （1）输出电压的脉动程度与平均值 U o 与放电时间常数 RLC 有关。

  常见的整流电路：半波、全波、桥式和倍压整流；桥式有单相和三相整流等。 （书上 129 页，例题 7-1、7-2） 7.2 滤波电路

  U O max —整流滤波后输出电压最大值； U O min —整流滤波后输出电压最小值

  1、简单的串联型稳压电路 当电网电压波动引起 uo 减小，或负载电阻 RL 减小时，输出电压 U L 将随之 减小（即 U E 降低） ；稳压管两端电压基本不变（即 U B 不变） ；故晶体管的