直流稳压电源总

第一章、直流稳压电源电路组成及其工作原理

一直流稳压电源的组成

直流稳压电源由输入电压变换电路、整流、滤波电路和稳压输出电路组成。输入电压变换电路由电源变压器、整流电路、滤波电路组成，其中整流电路方式有半波整流、全波整流和桥式整流三种。为了获得直流电压最常用的方法是将交流市电经电源变压器产生合适的交流电压后，再利用二极管的单向导电特性将其转变为单方向（即直流）脉动电压，这一过程称为整流。

下图所示为直流稳压电源的组成框图，

实际上它就是表示把交流电转换为直流电的过程。图中各环节的功能如下： 1、电源变压器：将标准交流电源电压变换为符合整流需要的交流电压（一般为降压）。

2、整流电路： 利用二极管等整流器件的单向导电特性，将交流电压变换为单向脉动电压。

3、滤波电路： 减小整流电压的脉动程度，以适合稳压电路的需要。

4、稳压电路： 在交流电源电压波动或负载变化时，使直流输出电压稳定。

直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要经过变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。 四个环节的工作原理如下： (1)电源变压器：是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。

(2)整流滤波电路：整流电路将交流电压Ui变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压U1。常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。

(3)滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压各滤波电容C满足RL-C＝（3~5）T/2，或中T为输入交流信号周期，RL为整流滤波电路的等效负载电阻。

(4)稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压

和负载的变化而变化。常用的集成稳压器有固定式三端稳压器与可调式三端稳压器。常用可调式正压集成稳压器有CW317（LM317）系列，它们的输出电压从1.25V－37伏可调，最简的电路外接元件只需一个固定电阻和一只电位器。其芯片内有过渡、过热和安全工作区保护，最大输出电流为1.5A。其典型电路如下图，其中电阻R1与电位器R2组成输出电压调节器，输出电压Uo的表达式为：Uo＝1.25（1＋R2/R1）式中R1一般取120－240欧姆，输出端与调整端的压差为稳压器的基准电压（典型值为1.25V）。

二 直流稳压电源工作原理：

电路中，D5、D6和C1共同组成全波整流滤波电路，将输入的交流电转换成直流电；Q1、Q2组成一达林顿射随电路，Q1称为调整管，Q2称为推动管，为负载供电；Q3、D8、R2、R3、RW1共同组成输出电压取样负反馈电路，Q3称为采样放大管，D8称为基准稳压管，此部分用于稳定输出电压；Q4、R5组成输出电流取样电路，为输出提供过流保护；C5为输出滤波电容。由于调整管和负载相对于输入而言呈串连的关系，故这种电源称为串联型直流稳压电源。

直流稳压电源电原理图

220V 交流电经电源变压器降压为低压交流电后，经由D5、D6、C1组成的全波整流滤波电路整流滤波变成直流电，输送给达林顿射随电路，最后由射随电路向负载提供直流电压VO，该电压VO的大小由基准电压VREF和采样支路的分压比决定。当输出电压VO由于某种原因瞬时升高时，输出电压取样电路的Q3的集电极电流就会增大，导致射随电路的基极电流下降，调整管的内阻增大，管压降增加，输出电压VO降低；当输出电压VO瞬时降低时，输出电压取样电路的Q3的集电极电流就会减小，射随电路的基极电流就会增加，管压降减小，从

而使输出电压VO也跟着升高；上述过程使得输出电压稳定在某个电压值上，从而实现稳压。通过调节RW1 ，可以改变输出电压值的大小。

当负载电流超过额定输出电流时，在R5上的压降将使Q4导通，迫使射随电路的偏置电压减小，内阻增加，管压降增加，则射随电路的输出电流被限制，输出电压也降低，从而起到过流保护作用，这种结构属于限流型保护电路。 输入的 220V交流电压经过变压器降压后，经整流二极管整流后输出为脉动直流电压，具有较大的电压纹波，经过电容C1、C2、 C3平滑滤波后输出电压较为平稳，再输入到稳压电路，就可在输出端得到一个稳定的、电压纹波很小的直流稳压电源。

并联稳压电源

经整流滤波后输出的直流电压，虽然平滑程度较好，但其稳定性仍比较差。其原因主要有以下几个方面：

1、由于输入电压不稳定（通常交流电网允许有±10％的波动），而导致整流滤波电路输出直流电压不稳定；

2、由于整流滤波电路存在内阻，当负载变化时，引起负载电流发生变化，使输出直流电压发生变化；

3、由于电子元件（特别是导体器件）的参数与温度有关，当环境温度发生变化时，引起电路元件参数发生变化，导致输出电压发生变化；

4、整流滤波后得到的直流电压中仍然会有少量纹波成份，不能直接供给那些对电源质量要求较高的电路。

所以，经整流滤波后的直流电压必须采取一定的稳压措施才能适合电子设备的需要。常用的直流稳压电路有并联型和串联型稳压电路两种类型。 串联型稳压电源

串联稳压电路属直流稳压电源中的一种，在实际应用电路中应用非常广泛。如我们平常常用的78或79系列三端稳压器也是属于它的一种。

整流滤波后的电压是不稳定的电压，在电网电压或负载变化时，该电压都会产生变化，而且纹波电压又大。所以，整流滤波后，还须经过稳压电路，才能使输出电压在一定的范围内稳定不变。在这里我们就用串联型稳压电路对其进行稳压。

线性串联型稳压电路 这种稳压电路的主回路由调整管T与负载相串联构成，且T工作在线性状态，故称为线性串联式稳压电路。

输出电压Vo=VI-VCE，其变化量由反馈网络取样，并经放大电路(A)放大后去控制调整管T的基极电压，从而改变调整管T的VCE大小。 当输入电压VI增加(或负载电流Io减小)时，导致输出电压Vo增加，随之反馈电压VF=R2Vo/(R1+R2)=FvVo也增加(Fv为反馈系数)。VF与基准电压VREF相比较，其差值电压经比较放大电路放大后使调整管的VB和IC减小，于是调整管T的c-e间电压VCE增大，使Vo下降，从而维持Vo基本恒定。显然，这是电压负反馈电路基本性能。

集成线性稳压电路 如果将前述的串联型稳压电路全部集成在一块硅片上，加以封装后引出三端引脚，就成了三端集成稳压电源了。

正电压输出的78××系列，负电压输出的79××系列。其中××表示固定电压输出的数值。如：7805、7806、7809、7812、7815、7818、7824等，指输出电压是+5V、+6V、+9V、+12V、+15V、+18V、+24V。79××系列也与之对应，只不过是负电压输出。这类稳压器的最大输出电流为1.5A，塑料封装(TO-220)最大功耗为10W(加散热器)；金属壳封装(TO-3)外形，最大功耗为20W(加散热器)。