第二節直流穩壓電源主要內容:1.1小功率整流濾波電路1.2串聯反饋式穩壓電路基本要求:1.1掌握單相橋式整流電容濾波電路的工作原理及各項指標的計算1.2了解帶放大器的串聯反饋式穩壓電路的穩壓原理及輸出電壓的計算，三端集成穩壓電源的使用方法及應用教學要點：重點介紹單相橋式整流電容濾波電路的工作原理及各項指標的計算，介紹串聯反饋式穩壓電路及三端集成穩壓電路的穩壓原理電子電路工作時都需要直流電源提供能量，電池因使用費用高，一般只用于低功耗便攜式的儀器設備中。本章討論如何把交流電源變換為直流穩壓電源，一般直流電源由如下部分組成：

整流電路是將工頻交流電轉為具有直流電成分的脈動直流電。

濾波電路是將脈動直流中的交流成分濾除，減少交流成分，增加直流成分。

穩壓電路對整流后的直流電壓采用負反饋技術進一步穩定直流電壓。直流電源的方框圖如圖15.01所示。1.1.1單相橋式整流電路(1)工作原理

單相橋式整流電路是最基本的將交流轉換為直流的電路，其電路如圖15.02（a）所示。（a）橋式整流電路（b）波形圖圖15.02單相橋式整流電路根據圖15.02（b）可知，輸出電壓是單相脈動電壓。通常用它的平均值與直流電壓等效。輸出平均電壓為（2）參數計算流過負載的平均電流為流過二極管的平均電流為二極管所承受的最大反向電壓1.1.2濾波電路

幾種濾波電路（a）電容濾波電路（b）電感電容濾波電路（倒L型）（c）型濾波電路濾波電路的結構特點:

電容與負載RL并聯，或電感與負載RL串聯。一、電容濾波電路

充電放電tuoDu1u2CRLuoi0

1、空載時的情況輸出電壓為U2，二極管承受的最高反向電壓URM=2U22、接負載的情況在工作過程中，二極管并非在整個半周內導電，按能量守恒的觀點，在較長時間內釋放的電荷等于在較短時間內沖得的電荷，所以充電電流較大。3、結論（1）二極管的導通角θ<π，流過二極管的瞬時電流大，故常串入一個限流電阻(1/25)RL。一、電容濾波電路充電放電tuoDu1u2CRLuoi0（3）脈動系數小（按橋式整流電路計算，參見清華本）（4）電路的外特性一般情況ULI00.45U2半波0.9U2全波SI0157%67%半波全波外特性濾波特性電容濾波電路使用于負載電流變化不大，負載整流電壓較高的場合。一、電容濾波電路充電放電tuoDu1u2CRLuoi04、電路參數的近似估算（1）整流二極管的選擇濾波電容的容量愈大，導通角愈小，通過二極管脈沖電流的幅度愈大，因此，整流管的幅值電流必須加以考慮。但流過整流管的平均電流：

半波整流時：全波整流時：整流管的耐壓：由于電容電壓最高為U2，所以UDRM=一、電容濾波電路充電放電tuoDu1u2CRLuoi04、電路參數的近似估算

（2）濾波電容的估算容量：C≥耐壓：（3）變壓器次級參數的估算U2=U0/1.2（全波整流）I2=（1.5~2）I0二、電感濾波電路u0Lωtωt工作原理：當忽略電感線圈的直流電阻時，負載上的直流電壓與不加濾波時負載上的直流電壓相同。特點：（1）電感濾波電路的外特性是很平坦的，U0隨I0增大而略有下降的原因是輸出電流增大時，整流電路的內阻和電感的整流電阻壓降也略有增加的緣故。I00.9U2三、電感濾波電路特點：（2）導通角θ=π，因而避免了過大的沖擊電流。（3）輸出電壓沒有電容濾波高。電感濾波電路適用于負載所需的直流電壓不高，輸出電流較大及負載變化較大的場合。（4）缺點：電感體積大，成本高，輸出電壓稍低。（5）為了提高濾波效果，通常采用倒L型濾波電路。u0LωtωtI00.9U2C1.2串聯反饋式穩壓電路1.2.1穩壓電源概述1.2.2線性串聯型穩壓電源1.2.3集成穩壓電源（三端集成穩壓器及其應用）1.2.2線性串聯型穩壓電源

穩壓二極管的缺點是工作電流較小，穩定電壓值不能連續調節。線性串聯型穩壓電源的工作電流較大，輸出電壓一般可連續調節，穩壓性能優越。目前這種穩壓電源已經制成單片集成電路，廣泛應用在各種電子儀器和電子電路之中。線性串聯型穩壓電源的缺點是損耗較大，效率低。一、線性串聯型穩壓電路的工作原理二、穩壓電路的保護環節一、線性串聯型穩壓電路的工作原理(1)線性串聯型穩壓電源的構成線性串聯穩壓電源的工作原理可用圖16.03來說明。

顯然，VO=VI-VR，當VI增加時，R受控制而增加，使VR增加，從而在一定程度上抵消了VI增加對輸出電壓的影響。若負載電流IL增加，R受控制而減小，使VR減小，從而在一定程度上抵消了因IL增加，使VI減小，對輸出電壓減小的影響。圖16.03串聯穩壓電源示意圖圖16.03串聯穩壓電源示意圖

在實際電路中，可變電阻R是用一個三極管來替代的，控制基極電位，從而就控制了三極管的管壓降VCE，VCE相當于VR。要想輸出電壓穩定，必須按電壓負反饋電路的模式來構成串聯型穩壓電路。典型的串聯型穩壓電路如圖16.04所示。它由調整管、放大環節、比較環節、基準電壓源幾個部分組成。

圖16.04串聯型穩壓電路方框圖（動畫16-2）2．負載電流變化，輸入電壓保持不變

負載電流IL的增加，必然會使輸入電壓VI有所減小，輸出電壓VO必然有所下降，經過取樣電路取出一部分信號Vf與基準源電壓VREF比較，獲得的誤差信號使VO1增加，從而使調整管的管壓降VCE下降，從而抵消因IL增加，使輸入電壓減小的影響。IL↑→VI↓→VO↓→Vf↓→VO1↑→VCE↓→VO↑3.輸出電壓調節范圍的計算根據圖16.04可知Vf≈VREF調節R2顯然可以改變輸出電壓。（動畫16-1）1.2.3集成穩壓電源特點：體積小,可靠性高,使用靈活,價格低廉內部電路：串聯型晶體管穩壓電路類型：W7800系列——穩定正電壓

W7805輸出+5VW7809輸出+9VW7812輸出+12VW7815輸出+15VW7900系列——穩定負電壓

W7905輸出-5VW7909輸出-9VW7912輸出-12VW7915輸出-15V一、集成穩壓電路1.輸出電壓固定的三端集成穩壓器（正電壓78、負電壓79

）恒流源基準電壓電路調整電路比較放大減流保護過熱保護啟動電路取樣電路1端:輸入端2端:公共端3端:輸出端1、W7800系列穩壓器外形及接線圖123+_W7805UI+_Uo132CI0.1~1FCo1μF+1V+5V注意：輸入與輸出端之間的電壓不得低于3V！二、集成穩壓電路的應用1端:公共端2端:輸入端3端:輸出端2、W7900系列穩壓器外形及接線圖123–+W7905UI–+Uo231CI0.1~1FCo1μF-1V-5V二、集成穩壓電路的應用u2u1C1300μFU1=220VU2=8VUC1=1.2U2=9.6VUo=5V+_CoW7805+_Uo1321μFRLCI1F二、集成穩壓電路的應用3、實際應用接線圖三、三端集成穩壓器(1)概述

將串聯穩壓電源和保護電路集成在一起就是集成穩壓器。早期的集成穩壓器外引線較多，現在的集成穩壓器只有三個：輸入端、輸出端和公共端，稱為三端集成穩壓器。它的電路符號見圖16.07，外形如圖16.08所示。

圖16.07集成穩壓器符號要特別注意，不同型號，不同封裝的集成穩壓器，它們三個電極的位置是不同的，要查手冊確定。圖16.08外形圖照片(2)線性三端集成穩壓器的分類三端集成穩壓器有如下幾種：1.三端固定正輸出集成穩壓器，國標型號為CW78--/CW78M--/CW78L--2.三端固定負輸出集成穩壓器，國標型號為CW79--/CW79M--/CW79L--3.三端可調正輸出集成穩壓器，國標型號為CW117--/CW117M--/CW117L-CW217--/CW217M--/CW217L--CW317--/CW317M--/CW317L--4.三端可調負輸出集成穩壓器，國標型號為CW137--/CW137M--/CW137L-CW237--/CW237M--CW237L--CW337--/CW337M--/CW337L--5.三端低壓差集成穩壓器6.大電流三端集成穩壓器

以上1---為軍品級；2---為工業品級；3---為民品級。

軍品級為金屬外殼或陶瓷封裝，工作溫度范圍-55℃～150℃；

工業品級為金屬外殼或陶瓷封裝，工作溫度范圍-25℃～150℃；

民品級多為塑料封裝，工作溫度范圍0℃～125℃。(3)應用電路三端固定輸出集成穩壓器的典型應用電路如圖16.09所示。可調輸出三端集成穩壓器的內部，在輸出端和公共端之間是1.25

V的參考源，因此輸出電壓可通過電位器調節。

16.09應用電路(固定)三端可調輸出集成穩壓器的典型應用電路如圖16.1所示。

圖