§10.1 支流穩壓電源的組成

一 為(wei) 什麽(me) 需要直流穩壓電源

由於(yu) 交流電的獲得相比從(cong) 電池，蓄電池化學電源得到要廉價(jia) 且方便。將電網交流電源經變換，整流，濾波，穩壓後組成的直流穩壓電源，因其經濟容量範圍大，性能優(you) 良等優(you) 點，已成為(wei) 大多數電子電路的工作電源。本教授隻討論單相小功率直流電源。

二 直流穩壓電源的組成框圖 見圖10.1

1. 電源變壓器

將220V,50HZ的交流電壓變換成與(yu) 輸出直流電壓大致相當的低壓交流電壓

2. 整流電路

利用二極管的單向導電性將低壓交流電變換成單向脈動電壓，可由半波，全波整流之分。

3. 濾波電路

利用電感和電容的阻抗特性，將整流後的單向脈動電流中的交流分量濾去，是單向脈動電流變換成平滑的直流電。

4. 穩壓電路

當電網電壓波動或負載的變動會(hui) 導致負載上得到的直流電不穩定，影響電子設備的性能，用穩壓管，即采用一些負反饋方式的穩壓電路，使之自動調節不穩定因素，從(cong) 而得到穩定電壓。

§10.2 整流與(yu) 濾波

一 整流（單向整流）

1. 工作原理

利用整流二極管的單向導電性及一定的電路連接（半波或全波整流），將極性和瞬間值均作周期性變化的交流電，變換成瞬間值，雖隨時間而變化，但極性不變的單向脈動電，兩(liang) 者最根本的區別在於(yu) 交流電在一個(ge) 周期中的平均值為(wei) 零，即不含直流分量，而單向脈動電在一個(ge) 周期中的平均值即直流分量。

2. 幾種基本單向整流電路的比較，見表10.1

若以上麵基本電路中每個(ge) 二極管均換向，則上麵波形中脈動電均為(wei) 負向，其直流分量（）均為(wei) 負值。

二 濾波電路

利用電抗元件L,C的貯能作用，當整流後的單向脈動電流電壓，電流增大時，將部分能量貯存，反之則放出能量，達到輸出電流，電壓平滑的目的。

1. 兩(liang) 種基本濾波電路：並聯電容和串聯電壓濾波，見圖10.2.1

① 並聯電容濾波：

（i）>0時，經過2個(ge) 整流二極管對C充電（假設）電容上電壓為(wei) 零，此時會(hui) 有一個(ge) 浪湧充電電流對整流二極管充擊較大。選整流二極管時要考慮增大電流容量。，很快充到，此時會(hui) 使整流管反偏截止。而通過放電，，可見即隨負載電流增大（即減少）而很快下降（ 放電加快了），所以紋波係數（或脈動係數）變大，即外特性較差。見圖10.2（b）。顯而易見，電容濾波通常適合於(yu) 負載電流變化不大，即

（ii）電容濾波輸出電壓的計算

當滿足時（半波整流電容濾波） =

當滿足時（全波整流電容濾波） 

當時，（隻充電，不放電），S=0

② 串聯電感濾波：適宜於(yu) 大電流輸出（或較小）的場合

（i）由於(yu) 電感的貯能特性，當­ 時，L中產(chan) 生反電勢（ ），阻止電流增大，將一部分能量貯存在電感中，而當¯ 時，電感放出能量，阻止電流減少，輸出電流即平滑了。

（ii）輸出電壓及紋波係數S

輸出直流分量，即(為(wei) L的直流電阻，通常)=0.9

經穩態分析，可得，可見L­ ,¯ (負載電流大)S¯ ，而下降不多，僅(jin) 損失L直流電阻的壓降。

2. 複式濾波器 見圖10.2.2

① T型采用了串聯電感與(yu) 並聯電容兩(liang) 種基本濾波的級聯，它具有串聯電感濾波的較穩定的特點，與(yu) 無關(guan) 。其=0.9。

② LC型，采用了一級並聯電容與(yu) 一級T型級聯；兼有二者的特點，輸出電壓較T型高，但隨負載而變動。其=1.2（估計值），適合於(yu) 小電流工作。

③ RC型，用R代替L，降低成本與(yu) 體(ti) 積，但R上損失電流壓降，尤其當輸出電流較大時（ 較小時），適合於(yu) 小電流的場合。此時=1.2（估算）

3. 小結

① 參照圖10.2.2（d），幾種濾波電路可知，並聯電容，LC 和RC，他們(men) 具有並聯電容的特點，輸出電壓較高，1.2（估算），但穩定性不如串聯電感，T型濾波電路，當變大，¯ ，S­ ，性能變差，僅(jin) 適應用小電流，負載較穩定的濾波電路，此外也存在剛開機或剛充電時的浪湧電路，選整流二極管時須注意留意其電流容量

② 串聯電感和T型濾波，具有電感濾波的特點，即較穩定，基本與(yu) 負載無關(guan) ，=0.9，適合於(yu) 大電流的場合，當然其輸出電壓相對電容濾波要低一些。

4. 倍壓整流

① 在一些需要高壓小電流的場合，如果用前麵的整流，濾波電路實施時，必須要增加變壓器副邊繞組的匝數，以提高，這會(hui) 引來許多麻煩，如變壓器製作的難度，整流二極管及濾波電容需要更高的耐壓。倍壓整流僅(jin) 靠電容對充電電壓的保持（ 很大時），即二極管的單向導電性，可以成倍的增加輸出的直流電壓。圖10.2.3即為(wei) 最簡單的二倍壓電路。

原理：當>0，D1導通並向C1充電（）；當<0時，與(yu)  串聯使D2導通，並對C2充電，使C2兩(liang) 端輸出負電壓，輸出的幅度為(wei) ，此時為(wei) 空載，即 ，在充電過程中會(hui) 伴隨放電過程，¯ ，S­ ，可見，倍壓整流隻選用於(yu) 固定的輕載或小電流的情況下使用。

② 如果要獲得n倍壓整流電路，根據同相原理，隻要把更多的電容串聯起來並配以相應的二極管分別對它們(men) 充電即可。

§10.3 穩壓電路

為(wei) 了消除由於(yu) 電網電壓的波動及負載的變化所引起的輸出直流電壓的不穩定，必須在整流濾波後接穩壓電路。穩壓電路可分為(wei) 兩(liang) 類：一類自動調節部分與(yu) 輸出並聯

另一類則與(yu) 輸出串聯。

一 矽穩壓管穩壓電路，見圖10.3.1

1. 工作於(yu) 反向擊穿狀態，當變化很大時，幾乎是不變的，即的動態電阻很小，它與(yu) 並聯。的作用是限流（使）及調節。

2. 工作原理

當直流輸入電壓波動或負載改變引起增大，此時亦增大，劇增，使增大（），使R兩(liang) 端的電壓降增大，從(cong) 而抑製了的增大，達到穩定的目的。

3. 穩壓電路的主要指標

①穩定係數 即 固定時，輸出電壓的相對變化量與(yu) 輸出電壓的相對變化量之比。

②輸出電阻，即當 不變時，輸出電壓的變化量與(yu) 輸出電流的變化量之比。我們(men) 跟定義(yi) 可求得：

二 串聯反饋型穩壓電路：調整管與(yu) 串聯而名之。

構成框圖及電路如圖10.3.2

1. 電路組成：
⑴ 取樣電路：由電阻，， 組成分壓器，它取出部分輸出電壓 ，接至運放A（作為(wei) 比較放大器）的反相輸入端。

⑵ 基準電壓：由穩壓管提供，接至運放A的同相輸入端，為(wei) 限流電阻。

⑶ 比較放大器：用運放或差分放大器組成，它將采樣電壓與(yu) 基準電壓 的差值放大，其輸出送至調整管的基極。

⑷ 調整管：在比較放大器的輸出電壓的控製下，改變其管降的值，以使 穩定，通常由功率管構成，必須確保調整管工作於(yu) 線性放大區，滿足。

2. 穩壓原理

設當或變化引起增大，取樣電路的也增大，與(yu) 不變的經過運放A輸出至調整管基極，減少，¯ ，¯ ，­ 。使¯ （）

3. 從(cong) 負反饋概念來看穩壓原理

將圖10.3.2（b）改畫成圖10.3.3，從(cong) 改畫圖中可將比較放大器，，看作反饋網絡，基準電壓 成了運放同相端的輸入電壓。這正是一個(ge) 同相輸入比例放大器。它顯然屬於(yu) 電壓串聯負反饋反饋組態，則改電路對輸出電壓有極好的穩定作用。

4. 輸出電壓及調節範圍

若固定， 動臂調至最左端，則負反饋最弱，則最大。

動臂調至最右端，則負反饋最強，最小

三 集成穩壓器

集成穩壓器是一種集成化的串聯型穩壓器。目前常用的是能夠輸出正或負電壓的三端集成穩壓器，又分固定輸出和輸出可調的兩(liang) 類。常用的是

1. 三端固定輸出正電壓的集成穩壓器 w78xx係列

<P style="WIDOWS: 1; TEXT-TRANSFORM: none; BACKGROUND-COLOR: rgb(255,255,240); TEXT-INDENT: 0px; FONT: medium Simsun; WHITE-SPACE>2. 三端固定輸出負電壓的集成穩壓器 w79xx係列

3. 三端電壓可調正電壓集成穩壓器 w317,w117

4. 三端電壓可調負電壓集成穩壓器 w337,w137

其中w78xx 和w79xx係列型號中的“xx”是兩(liang) 個(ge) 數字，表示輸出的固定電壓Uxx，“xx”一般有05（5v）,06(6v),08(8v),12(12v),15(15v),18(18v),24(24v)等幾種，每一種係列的穩壓器其輸出電流又有：100mA(78LXX),0.5A(78MXX),及1.5A(78XX)