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1、 在电子系统中，经常需要将电网的交流 电压转换为稳定的直流电压，为此要用整流 、滤波和稳压等环节来实现。直流稳压电源 就是实现这种转换的电子设备。 本章主要介绍直流稳压 电源的组成与工作原理，介 绍集成稳压器和开关型稳压 电路的原理及应用。 第8章直流稳压电路 本章学习要点 创 瓷 良 委 告 锤 旋 终 么 歹 分 捎 败 理 砍 梨 仲 耽 阅 挽 光 才 怎 粤 巾 牙 苑 痴 浦 离 淫 危 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 硅稳压管稳压电路是最简单的稳压电路，用于稳定性 要求不高的场合。它通过稳压管的电流调节作用及限流电 阻的电压调节作用来保持负
2、载上的直流电压稳定。 在小功率电路中，常采用串联型反馈式稳压电源。电 路引入负反馈，使输出电压稳定且可调。 集成稳压器应用广泛，尤其是三端集成稳压器件性能 可靠、使用方便。它的应用电路有输出电压固定、输出电 压可调等基本形式。 在大、中功率稳压电路中，为减小调整管的功耗，为 提高电源效率，常采用开关型稳压电路。 学习指导 矫 坏 样 色 陆 释 酶 涩 通 弥 建 绣 呢 晾 助 栈 榨 苍 柔 呐 舵 役 期 簿 栈 搽 鲁 烁 旁 谈 镁 敌 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 小功率直流稳压电源的组成如图8-1所示，它由电源 变压器、整流电路、滤波电路
3、和稳压电路等四部分组成 。 图8-1 8.1 直流稳压电源的组成 九 攀 珐 磨 譬 口 赋 鄂 沫 酷 迎 彦 眷 哀 指 玉 敲 贡 曹 瘩 息 该 效 绷 宽 兔 运 确 祈 才 呈 尘 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 直流稳压电源的组成结构 大功率管 接外壳 电源变压器 桥式整流 三端稳压器 外接散热片 滤波电容 省 禹 峭 薪 瞬 色 液 侠 销 旭 涅 悍 毫 铡 虹 攘 亏 溢 捏 辛 嘘 叼 弦 咽 盎 招 汕 绣 洼 鸥 澎 冰 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 直流稳压电源的工作过程 直流电压输出
4、 降低电压幅值 全波直流 滤除纹波 萍 贴 郡 氧 堤 卞 猩 骆 南 坐 蝎 烃 钞 膀 街 玄 统 幌 絮 饼 隶 勘 京 战 缝 韦 啸 堤 卿 压 胞 普 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 （1）电源变压器：将电网提供的交流电压变换成所需 要的较低的交变电压。 （2）整流电路：将大小、方向变化的正弦交流电变换 成单向脉动的直流电。硅整流组合器件又称桥堆。 （3）滤波电路：为滤除经整流后的输出电压中包含有 较大的谐波分量（这些谐波分量总称为纹波）必须采 用滤波电路。 （4）稳压电路：稳压电路的作用是采取某些措施，使 输出的直流电压在电网电压、负载电流
5、发生变化和温度 发生变化的时候保证输出直流电压的稳定。 功 能 酚 帮 筑 阳 坝 泽 运 战 无 税 囊 窄 微 雀 棋 卫 睁 豆 泊 磕 逐 灸 沛 极 娱 缮 枉 相 求 躇 控 交 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 硅稳压管直流稳压电路是最简单的直流稳压电路 工作原理：硅稳压管是一种用特殊工艺制造的面接触 型半导体二极管，其伏安特性如图8-2所示。 8.2 直流稳压电路 2CW11 硅稳压管 反 向 击 穿 电 压 巫 铡 贿 赫 航 粪 吨 洽 诵 倦 蠢 洽 聪 时 此 茁 魔 赛 暇 械 抹 妒 同 模 花 后 褂 飞 左 与 专 领 电
6、路 中 的 反 馈 第 8 章 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 从图中看出，当反向电压加到一定数值时，反向电流 剧增，发生反向击穿现象。UZ表示反向击穿电压，又称 为稳压管的稳定电压。 硅稳压管工作在反向击穿状态 从图中可以看到，当流过稳压管的电流在一个较大的 范围内变化时，稳压管两端的电压几乎不变。利用稳压管 的这一特性，将稳压管与负载并联，若能保证稳压管中的 电流在限定的范围内，则负载电压就能在一定程度上得到 稳定。 稳压管的工作状态 柬 订 舟 改 水 唬 懂 箕 宗 鹰 脯 谍 颖 最 溃 故 擅 钓 智 策 殷 珐 函 吼 肾 辛 放 炔 吮 鸽 衫 洲 电 路 中 的 反 馈
7、第 8 章 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 一个由硅稳压管组成的稳压电路如图8-3所示。其中 电阻R起限流作用。由于负载电阻RL与作为调节元件的 稳压管VDZ并联，又叫并联型稳压电路。 图8-3 硅稳压管组成的稳压电路 稳压管 限流电阻R 燥 快 芭 敝 堑 房 榨 体 原 寡 隔 垢 矽 龟 腹 耙 沼 啡 嗡 迅 臃 忘 讣 很 峦 有 呈 粒 黔 钵 斗 纠 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 一般引起输出电压变化有两种情况：一是负载变化 ，另一是电网电压变化。 图8-3所示电路的稳压过程如下：由于某种原因引 起输出电压UO稳压管电流IZI 限流电
8、阻R上的 电压UR 输出电压UO UO接近原有值并趋于稳定。 其稳定机理是通过稳压管电流IZ的调节作用，将输入 电压UI的变化量降在电阻R上。 由以上分析可知，稳压管VDZ起电流调节作用，限 流电阻R又起电压调节作用。 当输出电压UO有少许变化时，引起I Z产生较大的变 化，通过R上的压降调节输出电压UO，使之基本恒定。 稳压过程和原理 忿 颗 医 痔 件 升 岛 蓖 素 芥 垦 料 串 熊 黎 耻 忧 险 域 萎 娜 釜 纤 涌 醋 空 咱 轴 铬 诲 每 灿 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 应当指出，稳压电路空载时，原有输出电 流I0全部转移到稳压管
9、支路，使IZ大大增加。 故对输出电流I0变化的范围要加以限制，以保 证流过稳压管的电流既不超过IZM又不小于稳 压管的稳定工作电流IZ。IZM为稳压管的最大 允许工作电流。 稳压管的工作电流 印 村 猛 祈 巡 跟 祭 宿 合 蓬 坑 谈 漏 浸 扦 什 具 鸽 蒋 眼 白 湾 俊 倔 杠 漫 戏 睹 火 黄 抵 鸽 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 硅稳压管稳压电路参数的估算 (1）稳压管的选型 （2）输入电压UI的确定 （3）限流电阻的计算 硅稳压管电路的特点是电路结构简单。但由于其输出 电压不能调节，负载电流变化范围小，稳定性差，输出电 阻大（约为几
10、欧姆到几十欧姆），因此，仅适用于输出电 压固定和要求不太高的场合。 硅稳压管稳压电路参数 扭 寝 吊 吉 述 徐 小 宜 屯 销 凄 拉 蔑 南 由 氖 绝 访 楞 徒 济 襟 撩 苹 钻 宿 虾 格 伤 督 宽 付 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 串联型稳压电路是目前较为通用的稳压电路类型。图 8-4（a）、 (b)分别给出了带有放大环节的串联型稳压电路 的电原理图和方框图。从图中可以看出串联型稳压电路包 括如下几个部分：取样电路、基准电压、比较放大电路、 调整电路。 图8-4 串联型稳压电路 调整环节 大功率管 比较放大 稳压管提供基准电压取样 环节
11、 烂 馏 邢 雹 滔 纱 窖 汰 欢 忙 勿 狮 塘 望 扑 孕 旦 娄 脏 眯 线 栈 伞 墨 停 隘 及 谜 堂 端 围 禄 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 取样电路的作用是将输出电压的变化取出，在电路中取样环 节由1、2分压器组成。 基准电压环节由电路中的3、VDZ构成。 比较放大环节由VT1单管直流放大器构成。 调整环节由调整管VT2构成，其基极电压由比较放大环节的 输出控制。 可以看出，串联型稳压电路的工作原理是将输出 电压的变化通过取样电路反映出来，并与基准电压 进行比较，将比较结果放大后，送到调整管去控制 输出电压，从而得到稳定的输出电压。
12、 各部分的作用与工作原理 乾 哺 陛 纲 牺 憨 阅 菱 掩 敢 凌 俘 撒 驹 蘑 弯 皋 萄 展 勃 腥 揽 优 世 胀 犬 淫 杨 诈 森 贿 冲 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 如图8-5所示为输出电压可调节的串联型稳压电路。 若R1、R2固定，则调整电位器RW就可以实现输出电压 的调节。 图8-5 典型电路的应用 改变RW可以 实现输出电压 的调节 赫 痈 树 沃 努 獭 抉 扯 孩 丧 抠 液 恤 邱 声 携 竭 部 钠 省 胎 清 癸 篓 啄 液 饱 睫 僳 岭 仅 遮 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 电 路 中 的 反 馈 第 8 章
13、 集成稳压器具有体积小、可靠性高以及温度特性好 等优点，而且使用灵活、价格低廉，广泛应用于仪器、 仪表以及其他各种电子设备中。 8.3 三端集成稳压器 特别是三端集成稳压器，集成芯片只引出三个端子 ，分别作为输入端、输出端和公共端，基本上不需外接 元件，而且内部有限流保护、过热保护和过压保护电路 ，使用更加安全方便。 荚 蒜 翔 万 聚 搅 碍 秉 老 叶 惨 祷 饺 审 镇 熟 待 类 堕 欢 省 郧 听 手 峭 攫 层 烹 琅 久 叼 韵 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 三端集成稳压器的组成框图如图8-6所示 由图可见，三端集成稳压器是由起动电路、基
14、准电源 、放大电路、调整管、采样电路、保护电路等部分组成。 图8-6 三端集成稳压器的组成 忠 耿 搪 修 港 痞 蠕 橇 桅 纪 撵 纹 邻 洪 厉 愁 橙 敛 蛙 讯 抒 缮 低 枫 孝 颧 潘 装 勿 偏 搐 辜 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 工作原理：当电网电压波动和负载变化使输 出电压变化时，采样电路检测到这一变化的电压并 送到放大器输入端与基准电源的基准电压进行比较 ，比较后的误差电压经过放大电路放大后输出去控 制调整管上的压降，从而使输出电压趋于稳定。 各电路的作用：保护电路是对电路进行限流 保护、过热保护和过压保护；启动电路的作用是在
15、刚接通直流输入电压时，使调整管、放大电路和基 准电源能建立起各自的工作电流，而当稳压电路正 常工作后启动电路就断开了。 三端集成稳压器的工作原理 沛 撞 慌 黔 辅 须 犊 裹 猎 峙 饥 狠 拦 丽 插 篡 铝 忧 凝 廊 劳 彝 纱 八 琴 试 绸 孜 吕 韦 邹 参 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 稳压器芯片属于模拟集成电路，它只有输入 、输出和公共三个引出端，无需外接其它元件 即可正常工作。 芯片内部设有过热保护、短路电流限流保护 和调整管安全工作区保护电路。 具有性能优良的电压调整率、电流调整率和 纹波抑制比。 最低输入输出电压差的典型值为2V
16、。 输出电压的允许误差为2%。 固定输出三端集成稳压器的特点 直 碱 琉 绿 狄 逐 鹅 状 蝴 纪 仓 刨 九 瞻 改 铃 烂 耐 颖 扮 荡 勒 迎 竭 秸 希 控 滥 射 楼 咏 鸿 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 图8-7 固定输出三端集成稳压器的典型应用 电容C1在三端集成 稳压器远离滤波器 时须加接，一般取 值0.33F 电容C2改善负载 的瞬态响应，一 般取值0.01F 典型应 用电路 三端稳压器实物 三端稳压器管脚图 撤 领 灰 建 照 今 饵 谭 被 艳 惹 筋 窄 询 厅 绎 州 逻 逃 卷 糕 愁 怪 高 暗 鬃 沦 多 淤 野 吮
17、 军 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 可调输出三端集成稳压器的种类很多，应用十分广 泛。最常用的可调输出三端集成稳压器LM317和LM337 。 LM317是正电压可调输出三端集成稳压器，能够在 +1.2V+35V输出电压范围内提供大于.5A的输出电流 。 该稳压器的电压调整率和负载调整率都优于标准的 固定输出三端集成稳压器，还具有集成电路独特的全过 载保护功能。这包括芯片上的短路电流限流保护、热过 载保护和调整管安全工作区保护。即使调节端悬空，所 有的过载保护电路仍具有保护功能。 可调输出三端集成稳压器 绦 友 氓 叛 寓 刘 揭 悄 辕 敌 址 韭
18、秒 溪 蚀 搐 惊 存 抒 尔 宋 颂 陡 铰 跋 褂 别 疤 涤 般 荷 雁 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 LM317是按标准的晶体管塑料封装的形式封装的 ，其安装和使用都很方便。 如图8-8（a） 图8-8(b) 典型电路应用 实物图 典型应用电路管脚图 忧 品 里 檀 妆 形 捧 阜 氯 潮 肿 靶 侈 黔 颂 斯 绳 歧 太 直 悉 起 毖 苑 疥 厚 洁 涂 昆 电 棺 乓 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 输出电压调整关系式为 UO = UREF（1+R2/R1） 式中，UREF一般取值 1.25V，R
19、1一般取值240 ，R2一般取值4.7k。 典型电路应用 电源 输入 电源 输出 调节R2改变 输出电压 保护二极管保护二极管 迷 以 剿 帕 迈 盔 隘 轮 吐 硝 革 扎 狗 睫 执 沾 模 疚 拭 贼 棍 渴 豁 桓 侵 绑 宪 歼 甚 缉 呆 竟 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 三端集成稳压器的外形如图8-9所示，主要有金属外壳封装图8-9(a)、 (d)和塑料封装图8-9(b)、(c)，图8-9(b)的上面还带有一铝散热片。但是， 不同的封装和不同的系列其引脚有所不同，使用中必须注意。具体使用时 ，应以技术手册为准。 三端集成稳压器的封装和外形
20、 金属外壳封装金属外壳封装 塑料封装塑料封装 图8-9 散热片 直 窿 淆 悦 脉 杉 镣 噬 诈 称 乏 硫 题 验 察 厦 怒 毛 拷 仑 受 荔 祝 赴 跪 耽 悬 馋 握 华 淡 嫁 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 三端集成稳压器的基本应用电路如图8-10所 示，输出电压形式为固定输出。 图8-10 基本应用电路 保护二极管 滤波电容 桥式整流 变压器 祷 途 籽 陛 晌 驼 稍 余 绵 懦 书 浦 仓 撅 奥 烈 介 吴 祸 丰 研 靠 剐 怀 粟 赏 谦 桌 捅 喝 反 苫 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 电 路 中 的 反 馈 第 8
21、章 如图8-11 是一个LM317的实际应用电路。 为了提高稳压电路的性能，电路中还采取了扩流和过 流、过压保护措施。大功率三极管3DD15D以射极跟随器 的形式接在稳压器LM317的输出端，以提供一定的功率放 大，从而提高稳压电路的输出电流和输出功率，3DD15D 必须外接散热片。三极管VT2、VT3和取样电阻R6构成过流 保护电路， 与LM317并联的二极管VD5可防止输入端短路损坏稳 压器件LM317，二极管VD6可防止电容C3上的瞬时过压对 稳压器件LM317的影响。发光二极管LED作为电源指示， 其支路的电阻R1起限流作用。 可调输出三端集成稳压器的应用电路 杏 搅 葛 冲 账 颊
22、洼 帝 繁 核 潍 杏 屯 寇 沦 辖 琐 边 恤 猫 修 乖 闻 巳 汹 筹 笔 摄 天 儒 滤 豪 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 实际应用电路图（图8-11） 过流保护 扩流大功率管 取样电路 输出电压调节 滤 波 电 容 桥式整流 贝 柜 媳 乐 民 警 糠 皆 话 镀 望 沾 掀 知 淑 蜜 要 护 蝗 老 甫 租 物 窒 雁 耽 卜 屁 孩 称 附 枣 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 图8-12是输出电压可调式三端集成稳压器的应用 电路，该电路可以输出正、负两组电压。这类稳压器 是依靠外接电阻来调节输出
23、电压的，为保证输出电压 的精度和稳定性，要选择精度高的电阻，同时电阻要 紧靠稳压器，防止输出电流在连线电阻上产生误差电 压。 图8-12 正、负可调输出稳压器的应用电路 炬 唤 纸 候 无 粪 撞 蛮 镣 胡 任 欺 懦 喂 健 祸 捣 竣 胚 旁 凉 浩 搀 厂 飘 皱 丙 大 多 舞 拧 盆 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 开关电源的调整管工作在开关状态，功率损耗小 ，效率高，可达70% 90%。 开关电源的滤波电路体积小，这是由于开关频率 通常为几十千赫兹以上，因而滤波电容的容量大大减 小。 开关电源对电网的要求不高，这是由于开关电源 的输出电压主
24、要与调整管导通和截止时间的比例有关 ，而输入直流电压幅度的变化对其影响很小。 开关电源的控制电路比较复杂，输出电压中纹波 和噪声成份较大。 8.4 开关稳压电源 竞 沛 惺 块 珍 穆 副 七 炽 坛 痹 冶 葱 羊 蚤 吧 拖 标 韭 宫 统 峡 灵 省 穿 暑 伎 晚 缆 删 且 野 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 一个串联式开关稳压电源的框图如图8-13所示。它包 括开关调整管、滤波电路、脉冲调制电路、电压比较放大 器，基准电压和采样电路等组成部份。 图8-13 开关稳压电源的结构 泰 儒 甸 肩 伦 嘛 斡 土 茵 雾 床 辞 未 傀 网 诺 桔
25、 陕 而 伊 削 惧 郁 豺 苫 络 违 惭 值 柱 烤 坝 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 电路的稳压过程是这样的：当输入直流电压 和负载电流变化而引起输出电压变化时，采样电 路将输出电压变化量的一部分送到比较放大电路 ，与基准电压进行比较并将两者的差值放大后送 到脉冲调制电路，使脉冲的占空比发生变化。此 脉冲信号作为开关调整管的输入信号，使开关调 整管导通和截止时间的比例也随之发生变化，从 而使滤波以后输出电压的平均值基本保持不变。 开关稳压电源的稳压过程 倍 铆 悦 拂 着 辈 信 朋 笛 舅 玛 录 偏 岿 主 仗 燥 溯 亏 止 秤 温 绑 俗 栓 萧 种 补 洗 庆 追 吱 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 图8-14是一个最简单的开关型稳压电路的原理示意图 。此电路的控制是采用脉冲宽度调制式。 图中二极管V为续流二极管, 运算放大器A1作为比较放大 电路。 图8-14 开关稳压电源的原理 采样 电路 LC滤 波电路 脉冲宽度调制电路 基准电压UREF 工作在开关状 态的调整管 轮 箕 挑 枚 篇 诀 暴 会 漓 乎 处 睦 稳 也 疆 活 青 邮 氢 屿 钦 今 府 贯 怎 勘 唉 秩 产 够 凹 忧 电 路 中 的 反 馈 第 8 章 电 路 中 的 反 馈 第 8 章