第十章 直流稳压电源
直流稳压电源原理
直流稳压电源原理1.整流电路：直流稳压电源通常使用变压器将交流电转换为较低的交流电压。
接下来，交流电通过整流电路，将交流电转换为直流电流。
经过整流的电流是脉动的，其中包含了交流电的频率成分。
2.滤波电路：为了消除整流电路中产生的脉动电流，需要使用滤波电路。
滤波电路通常使用电容器或电感器来滤除脉动电流中的交流成分，从而得到相对平坦的直流电流。
通过合理选择电容或电感元件的数值，可以实现较好的滤波效果。
3.稳压电路：稳压电路是直流稳压电源中最重要的部分。
它的作用是根据实际需要，对输出电压进行精确的调节和稳定。
常见的稳压电路包括三端稳压器、开关稳压器和线性稳压器。
其中，线性稳压器是最简单和常用的一种，通过调整稳压管或稳压芯片的工作状态，来控制输出电压的稳定性。
4.过载保护电路：为了保护直流稳压电源和被供电设备，通常需要设计过载保护电路。
过载保护电路可以监测并及时处理过载情况，以防止电源过载或短路等故障。
常见的过载保护电路包括过流保护、过压保护和过热保护等。
总结起来，直流稳压电源的原理就是将交流电转换为稳定的直流电，并通过滤波、稳压和过载保护等电路来实现。
这样可以保证供电设备得到稳定的直流电源，以确保其正常工作和性能。
除了以上介绍的基本原理，直流稳压电源还可以根据实际需求添加其他功能电路，例如短路保护、起动和停机控制、过电压保护和低压保护等。
不同类型的直流稳压电源在工作原理和电路设计上可能会有所不同，但主要目标都是提供稳定、可靠的直流电源，以满足不同设备的工作需求。
简述直流稳压电源的组成和工作原理。
直流稳压电源是一种将交流电源转换为直流电源的装置，其组成和工作原理如下：
组成：
直流稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成。
电源变压器：将电网的交流电压转换成所需等级的交流电压，以满足整流电路和输出直流电压的要求。
整流电路：利用整流元件（如硅整流二极管）的单向导电性，将交流电转换为脉动的直流电。
滤波电路：利用电容元件的储能作用，将脉动的直流电平滑化，得到比较平滑的直流电压。
稳压电路：利用稳压元件（如硅稳压管）的电压调整作用，通过调节与稳压管串联的限流电阻上的压降来稳定输出直流电压。
工作原理：
第一步，变压器：是直流稳压电源中最重要的组成部分之一。
其主要作用是将电网提供的交流电压转换为适合整流电路使用的交流电压。
通过调整变压器的变比，可以得到满足要求的交流电压。
第二步，整流滤波：利用整流二极管的单向导电性，将交流电转换为脉动的直流电。
同时，通过滤波电容将脉动的直流电中的交流成分滤除，得到比较平滑的直流电压。
第三步，稳压：利用稳压管两端的电压稍有变化就会引起其电流有较大变化的特性，通过调节与稳压管串联的限流电阻上的压降来达到稳定输出直流电压的目的。
第十章 直流电源答案
科目:模拟电子技术题型:填空题章节:第十章 直流电源难度:全部-----------------------------------------------------------------------1. 稳压电路的主要作用是 稳定输出电压 。
2. 在直流电源中，在变压器副边电压相同的条件下，若希望二极管承受的反向电压较小,而输出直流电压较高，则应采用 倍压 整流电路。
3. 在直流电源中，负载电流若为200mA ，则宜采用 电容 滤波电路。
4. 在负载电流较小的电子设备中，为了得到稳定的但不需要调节的直流输出电压，则可采用 硅稳压或硅二极管 稳压电路或集成稳压电路。
5. 为了适应电网电压和负载电流变化较大的情况，且要求输出电压可以调节，则可采用 串联 晶体管稳压电路或可调的集成稳压器电路。
6. 在电容滤波和电感滤波二者之中， 电感 滤波选用大电流负载。
7. 在电容滤波和电感滤波二者之中， 电容 滤波的直流输出电压高。
8. 具有放大环节的串联型稳压电路在正常工作时，调整管处于 放大 工作状态。
9. 具有放大环节的串联型稳压电路在正常工作时，若要求输出电压为18V ，调整管压降为6V ，整流电路采用电容滤波，则电源变压器次级电压有效值应为 20 V 。
10. 单相桥式整流电路，变压器的副边电压是U 2，则输出电压的平均值 U 0 = 0.9 U 2 。
11. 单相桥式整流电路，变压器的副边电压是U 2，加入电容滤波器后，则输出电压的平均值 U 0 = 1.2U 2 。
12. 小功率直流电源一般由电源变压器、 整流 、滤波、稳压四部分组成。
13. 直流电源能将电量变为直流电量，实质上是一种 能量 转换电路。
14. 单相半波整流电路和桥式整流电路相比，在变压器次级电压相同条件下， 桥式整流 电路的输出电压平均值高了一倍。
15. 若变压器次级电压有效值为U 2，每个整流管的反向峰值电压记作U RM ，则半波整流电路的U RM = 22U 。
第10章 直流电源习题解答
第10章直流电源10.1教学基本要求10.1.1 基本要求（1）掌握单相桥式整流电路的工作原理和主要参数计算，了解单相半波整流电路的工作原理、主要参数计算及二极管的选择（2）掌握电容滤波电路的工作原理和主要参数计算，滤波电容的选择原则，了解电感滤波电路及其它形式的滤波电路的特点及各种滤波器的性能比较（3）理解硅稳压管稳压电路的工作原理，稳压系数和输出电阻的估算，稳压电路中限流电阻R的选择(4)掌握串联型直流稳压电路的组成、工作原理及参数计算，掌握三端固定式输出集成稳压器及其应用,了解三端可调输出集成稳压器及其应用(5)了解开关稳压电路的工作原理及集成开关稳压器及其应用10.1.2 重点难点及考点（1）本章重点单相桥式整流电路的工作原理和主要参数计算，电容滤波电路的工作原理和主要参数计算，串联型直流稳压电路的组成、工作原理及参数计算，三端固定式输出集成稳压器及其应用。
（2）本章难点电容滤波电路的工作原理和主要参数计算，串联型直流稳压电路的组成、工作原理及参数计算。
（3）本章主要考点单相桥式整流电路的工作原理，输出直流电压与输入交流电压有效值间的关系，二极管的选择。
电容滤波电路的主要参数计算，滤波电容的选择。
串联型直558559流稳压电路的组成、工作原理及参数计算。
三端固定式输出集成稳压器及其应用。
1.2典型题型精解10.2 单相桥式整流电路如图10.2.1所示，若输出直流电压U O =9V ，输出直流电流I O ＝1A ，试求：(1) 变压器二次电压有效值U 2； (2) 整流二极管最大反向峰值电压U RM ； (3) 流过二极管正向平均电流I D 。
图10.2.1 题10.2图分析方法：单相桥式整流电路的输出电压的平均值(输出直流电压)2O 9.0U U =，二极管最大反向峰值电压2RM 2U U =，二极管正向平均电流L2O D 45.02R U I I ==，这里的U 2是变压器二次电压有效值。
直流稳压电源工作原理
直流稳压电源工作原理
直流稳压电源是一种将交流电转换为直流电，并通过控制电路保持输出电压恒定的电子设备。
它主要由变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路和控制电路等部分组成。
首先，交流电经过步进变压器降压为适当电压，然后经过整流电路将交流电转换为直流电。
整流电路可以采用单相或者三相整流桥等结构，将交流电的负半周期或者全波周期转换为正半周期的脉冲波形。
接下来，滤波电路对脉冲波形进行滤波处理，去除掉波形中的纹波成分，使电压平滑、稳定。
滤波电路通常由电容器和电感器组成，起到平滑输出电压的作用。
稳压电路是保持输出电压恒定的关键部分，其原理是通过对输出电压进行反馈监测，并通过控制电路调整输入电压或者输出电流来实现稳压。
通常使用运算放大器或者比较器来实现反馈控制，根据输出电压与设定值之间的差异来控制稳压电路。
控制电路根据需求对稳压电源进行额外的保护设计，如过载保护、短路保护、过压保护和过温保护等。
这些保护装置可以确保电源在异常情况下自动停止运行，以避免电源或负载损坏。
最终，经过以上各个部分的处理，直流稳压电源可以实现输出电压恒定、纹波较小、负载波动较小的稳定直流电源供应。
它广泛应用于电子设备、仪器仪表、通信设备等领域，为各种电子设备提供可靠的电源供应。
第10章 直流稳压电源 (2)
(3)、输出特性(外特性): UL
1.4U2
电容滤波 纯电阻负载
0.9U2
0
IL
输出波形随负载电阻RL或C的变化而改变,U0和 纹波也随之改变。 如:RL愈小(I0越大),U0下降多,纹波增大。
IC 2 I2 CO IO
+ + U – I1 R Ci UI _
W78XX I3 3
+ UO _
（5）恒流源电路
1 + UI _ 2 + UXX _
W78XX Ci 3
R
IQ
IL
RL
U I L I Q R
IL与负载电阻无关，当器件选定后，UXX为一定 值，因此IL为恒流输出。
10.4 开关型稳压电源
整流电路为电 容充电
D2 u2
t1
t
充电结束
没有电容时的 输出波形
u0
t
a
u1
u1
u2
D4
D1 D3
C
S RL u0
b
RL接入（且RLC较大）时
D2 u2
忽略整流电路内阻 电容通过RL放电， 在整流电路电压小 于电容电压时，二 极管截止，整流电 路不为电容充电， u0会逐渐下降。
t
u0
t
a
u1
u1
• 内部有过热保护 • 内部有过流保护 • 调整管设有安全工作区保护
输出电压额定值有: 5V、6V、 9V、12V 、 15V、 18V、 24V等 。
4. 三端固定输出集成稳压器的应用 (1) 输出为固定电压的电路 输出为固定正电压时的接法如图所示。 1 2 W7805 输入与输 + + 3 出之间的 0.1~0.33F Ui Ci CO UO 电压差取 1F 3～5V！ _ _ 用来抵消输入端接线 较长时的电感效应， 防止产生自激振荡。 为了瞬时增减负载电流 时不致引起输出电压 有较大的波动。即用来 改善负载的瞬态响应。
(整理)模电综合复习第10章直流稳压电源.
第10章 直流稳压电源 测试题 班 学号 姓名： 得分： 第一题 单项选择题（每题2分）1．若要求输出电压V U o 9=，则应选用的三端稳压器为（ ）。
（A ）W7809 （B ）W7909 （C ）W7912 （D ）W7812 2．若要求输出电压V U o 18-=，则应选用的三端稳压器为（ ）。
（A ）W7812 （B ）W7818 （C ）W7912 （D ）W7918 3．直流稳压电源滤波电路中，滤波电路应选用（ ）滤波器。
（A ）高通 （B ）低通 （C ）带通 （D ）带阻4．若单相桥式整流电容滤波电路中，变压器副边电压为有效值为10V ，则正常工作时输出电压平均值)(AV O U 可能的数值为（ ）。
（A ）4.5V （B ）9V （C ）12V （D ）14V 5．在单相桥式整流电容滤波电路中，若有一只整流管接反，则（ ）。
（A ）变为半波整流 （B ）并接在整流输出两端的电容C 将过压击穿 （C ）输出电压约为2U D （D ）整流管将因电流过大而烧坏6．关于串联型直流稳压电路，带放大环节的串联型稳压电路的放大环节放大的是（ ）。
（A ）基准电压 （B ）取样电压（C ）取样电压与滤波电路输出电压之差 （D ）基准电压与取样电压之差 7．集成三端稳压器CW7815的输出电压为（ ）。
（A ）V 15 （B ）V 15- （C ）V 5 （D ）V 5- 8．变压器副边电压有效值为40V ，整流二极管承受的最高反向电压为（ ）。
（A ）20V （B ）40V （C ）56.6V （D ）80V9．用一只直流电压表测量一只接在电路中的稳压二极管的电压，读数只有0.7伏，这表明该稳压管（ ）。
（A ）工作正常 （B ）接反 （C ）已经击穿 （D ）无法判断 10．直流稳压电源中滤波电路的目的是（ ）。
（A ）将交流变为直流 （B ）将交直流混合量中的交流成分滤掉 （C ）将高频变为低频 （D ）将高压变为低压11．若单相桥式整流电容滤波电路中，变压器副边电压为有效值为10V ，则正常工作时输出电压平均值U O (A V)可能的数值为（ ）。
第10章_直流电源图
稳压电源属深反馈电路，故需 C i、C o 消除高频自激。
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图10.5.2 具有放大环节的串联型稳压电路
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图10.5.3 串联型稳压电路的方框图
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图10.5.4 用复合管作调整管
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图10.5.5 稳压管基准电压电路
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图10.5.6 零温度系数基准电压 电路及其等效电路
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图10.5.7 能隙基准电压电路
∵ I1 ≈ Is e
---UT
UBE1
I2 ≈ Is e
---UT
UBE2
I1 ∴ I2 R3 ≈ UBE1 – UBE2 ≈ UT ln ---I2 R2 I1 ∴ I2 R2 ≈ ---- UT ln --R3 I2 小 大 小 大 ∵ UBE1 + I1 R1 = UBE3 + I2 R2 ∴ I1 R1 = I2 R2 I1 R2 ∴ --- = ---I2 R1 R2 R2 ∴ I2 R2 ≈ UT ---- ln ---R3 R1
UGO：绝对温度 T = 0K 时，破坏共价键所需的能量 ( 禁带宽度、能带间隙 ) ：PN 结温度系数
Si 材料： UGO = 1.205 V, = - ( 1.8 ~ 2.4 ) mV/K 当调节 R1 R2 R3 比例使 UREF 与温度无关时，即可保证 Vo 的温度稳定性。 R20 ∴ Vo = ( 1 + ----- ) UREF = 5 V R19
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P524 图10.5.1 基本调整管稳压电路
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输出电压可调
RB
输出电压可调的实际串联式线性稳压电源
调整
+
RB
R
比较
UI
基准
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+
R
+
UI
DZ UREF
+ A
UB T
R1 + RL RW UO
-
UF
R2
–
–
–
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模拟电子技术基础
4．调整管参数选取原则 (1) ICM≥IOmax (2) PCM≥ (3) ≥
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5．限流保护电路
T1
+ IB1 I C2
R
+ UR T2
保护电路
IO
+
UI
UB
I
10.3.4
集成三端稳压器
1. 电路主要组成部分 (1) 串联反馈型线性稳压电路 (2) 高精度基准电压源 (3) 过流、过热保护等电路
2. 主要特点
(1) 工作可靠 (2) 外接元件少
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(3) 使用方便
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3. 外形图 78系列 1 —— 输入端 2 —— 公共端 79系列
放电时间常数越大，θ越 小，冲击电流越大。
IDM
iD
i i iD1 D3 iD2D4
(5) 整流二极管的最高反向电压
O
ωt
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3．π型滤波电路 RC—π型滤波电路 LC—π型滤波电路
+ uI
+
R
C1 C2
+
+ RL uO
+ uI
+
L C1
C2
+
+
RL
uO
–
–
–
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RL UO
–
比较放大环节
–
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T1 + IB1 I C2 UI UB
R + UR IO
电路外特性
+
UO 正常 工作区
O
I
T2
保护电路
RL UO
–
比较放大环节
–
IOmax
工作原理
IO
(1) 当IO较小时，UR<UBE2 , T2截止，电路正常工作。
(2) 当Io增大, T2导通。IB1减小，限制了Io的增大。
返回
UI
DZ UF
比较放大环节
RW
R2
RL
–
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+
R
UREF + A
UB
–
T R1 + UO – RL
UI
DZ UF
2．稳压原理
–
RW R2
U I ( 或R L ) U O U F U B U CE
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3．输出电压
O π 2π 3π 4π ωt
输出电压
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C又开始充电，直到最大值。
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输入电压
u2 Tr D4 – D1
O π
u1
–
+
+ u2
D3 D2 C + RL
2π
3π 4π
+ uO
–
ωt
uO , uC C充电
C放电
ro
O π 2π 3π 4π
ωt
D导通
输出电压波形
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D截止 返回
+ u1 _
+ u2 _ b
D4
D1 RL D2
+
uO
_
D3
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输入电压
Tr + u1 – a + u2 – b D3 D4 D1
u2
2U 2
iD1 iO
+
O
ωt
iD2 D2 RL
输出电压
uO
2U 2
uO –
2. 工作原理 设 (a)
输出电流
O
ωt
iO
2U 2 / RL
(b) 二极管D1~D4性能理想
– uO
输出电压波形
输出电压
O π 2π 3π 4π ωt
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(2) 当C≠0、RL=∞时
Tr
输入电压
u2
O π
D4
–
D1
2π
3π 4π
u1
–
+
+ u2
D3 D2 C +
ωt
+ uO
–
uO
O
ro 由于电容器的充电时间常数
π
2π
3π
4π ωt
输出电压波形
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–
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思考题
在图示电烙铁供电电路中，试分析以下几种情况各属 于什么供电电路？输出电压多高？哪种情况下电烙铁 温度最低？为什么？ (1) S1、 S2均闭合;
S1 D1
S2
D2 + D4 UO C
(2) S1、 S2均分断;
(3) S1闭合、S2分断; ~220V (4) S1分断、 S2闭合。
电 烙 铁
D3
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10.3 串联反馈型线性稳压电路
10.3.1 稳压电路的功能和性能指标 稳定输出直流电压 1．稳压电路的功能
2．稳压电路的主要性能指标
(1) 稳压系数
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(2) 电压调整率
(3) 输出电阻
(4) 电流调整率
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+
C2
UO –
忽略公共端电流IQ
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c. 扩大输出电流
图中 + T +
3
R1
式中 UI C1
1
LM78× ×2
UO
–
C2
–
若 =10， R1=0.5 , |UBE|=0.3V,
。则
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10.3.5 高效率低压差线性集成稳压器 具有抗饱和电路的低压差线性集成稳压器简化原理电路 e3A T3 c e – – UB3 IO e3B
(5) 输出纹波大
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降压型开关稳压电路的工作原理 1. 降压型开关稳压电路 T
e
uE
iL + uL – iC
IO +
+
+
UI –
+
C T
D
CO
UO
–
RL
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续流二极管 开关管 T
T2 R1
UI
基准 UREF
I辅助
–g m + 误差放大器EA
T1
+ CO
UB1
IB1 R2
RL
UO
–
+
UF
+
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+
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思考题 1. 指出图示稳压电路中的错误，说明原因并改正之。
R + uI D1 D4 D2 C D3 DZ + RL UO -
-
2. 串联型稳压电路主要由哪四部分组成？简述各部分 的主要作用及电路的稳压原理。
(3) 当C≠0、RL ≠ ∞时
u2 Tr D4 – D1
O
输入电压
u1
–
+
+ u2
D3 D2 C + RL
π
2π
3π 4π
+ uO
–
ωt
uO , uC
ro 电容器的充电时间常数
O
π
2π
3π
4π
ωt
uO =uC u2
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输出电压
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输入电压
u2 Tr D4 – D1
O π
u1
–
+
+ u2
D3 D2 C + RL
2π
3π 4π
+ uO
–
ωt
uO , uC
ro 当C充电到最高点时 二极管D1、D3将截止 C将通过RL开始放电
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O π 2π 3π 4π
ωt
输出电压
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u2 Tr D4 – D1
O π
u1
–
+
+ u2
D3 D2 C + RL
2π
3π 4π
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10.3.3 高精度基准电压源 1. 电路组成 + IO RC1 RC2 +
IC1
微电流源 UI T1
IC2
T2
T3
UREF 温度补 – 偿电路
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RE2
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2. 工作原理 图中 + IO RC1 RC2 +
IC1
UI T1
IC2
T2
T3
UREF –
外形图
1 —— 公共端 2 —— 输入端 3 —— 输出端