康光华《电子技术基础-模拟部分》(第5版)笔记和课后习题(直流稳压电源)【圣才出品】

第10章　直流稳压电源

10.1　复习笔记

一、直流稳压电源的组成

直流稳压电源将交流电转换成直流电，由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路组成，如图10-1所示。

图10-1

1．整流电路

整流电路的任务是将交流电变换成直流电。常见的整流电路有半波整流、全波整流和桥式整流电路。

表10-1为三种整流电路的参数比较，其中，V O(AV)为输出电压平均值，I O(AV)为输出电流平均值，I E 、V R 为考虑到电网电压的波动范围时整流二极管的最大正向平均电流10% 和最高反向工作电压。

表10-1 单相整流电路及其参数一览表

2．滤波电路

滤波电路主要由电容C和电感L构成。其作用是尽量降低输出直流电压中的脉动成分，同时尽量保留输出直流电压中的直流成分，从而降低输出电压的脉动系数S，使输出电压的波形更加平滑。

常用的滤波电路主要包括电容输入式和电感输入式。

（1）电容滤波电路的优点是电路简单，负载直流电压较高，纹波也较小；缺点是输出特性较差，故适用于负载电压较高，负载变动不大的场合。

（2）电感滤波电路的优点是整流管的导电角较大，无峰值电流，输出特性比较平坦；缺点是由于铁芯的存在，笨重、体积大，易引起电磁干扰，故一般只适用于低电压、大电流场合。

二、串联反馈式稳压电路

1．稳压电源质量指标

（1）输入调整因数：常用输入电压变化ΔV I引起输出电压的相对变化来表示。

（2）输出电阻：反映了负载电流I O 变化对V

O 的影响。

（3

）温度系数：随着温度系数的减小，输出电压愈稳定。（4）纹波抑制比：指稳压电路输出端交流分量的有效值，一般为毫伏数量级。

2

．稳压电路的稳压系数

一般情况下，稳压系数越小，输出纹波电压越小。

3

．稳压电路输出电阻

4．串联反馈式稳压电路

串联反馈式稳压电路由基准电压电路、误差比较放大电路、调整电路和取样电路四部分组成，其输出电压为

电路图如图10-2所示。

图10-2

5．三端集成稳压电路

电子设备中常用输出电压固定的集成稳压器，由于它只有输入、输出和公共引出端，故称为三端稳压器。

三端稳压器一般由启动电路、基准电压电路、取样比较放大电路、调整电路和保护电路等部分组成。

三、开关式稳压电源

串联反馈式稳压电路由于调整管工作在线性放大区，因此，在负载电流较大时，调整管的集电极损耗相当大。为了克服上述缺点，可采用开关式稳压电路，电路中调整管工作在开关状态，即调整管主要工作在饱和导通和截止两种状态。

开关式稳压电路是一种效率很高的直流电源，一般分为串联降压型开关稳压电源和并联升压型开关稳压电源两种。

10.2　课后习题详解

10.1 小功率整流滤波电路

10.1.1 变压器二次侧有中心抽头的全波整流电路如图10-3所示，二次侧电源电压为

，假定忽略二极管的正向压降和变压器内阻：(1)试画出

v 2a 、v 2b 、i D1、i D2、i L 、v L 及二极管承受的反向电压v R 的波形；(2)已知V 2(有效值)，求V L 、I L (均为平均值)；(3)计算整流二极管的平均电流I D 、最大反向电压V RM ；(4)若已知V L =30 V ，I L =80 mA ，试计算V 2a 、V 2b 的值，并选择整流二极管。

图10-3

解：（1）D 1和

D 2各有一半时间导通，电流方向都是流向R L 的上端，与i L 参考方向一致，，所以i

L 与v L 周期、相位一致，每个二极管的反向电压。

波形图如图10-4所示。

图

10-4（2）电路实现了全波整流，分别为

L L V I 、

（3）整流二极管的平均电流和最大反向电压分别为

D I RM V （4）①的有效值为,从上面的分析中可知

22a b v ,v 2V

22093330909

L L V .V V .V ..=→==≈故。

22333a b V V .==②选择整流二极管

平均电流为：804022

L D I mA

I mA ===

最大反向电压为：2333942RM V .V .V

===故可以选用2CP6A （）作为整流二极管。

100100Dm RM I mA,V V =

=10.1.2 电路参数如图10-5所示，图中标出了变压器二次电压(有效值)和负载电阻值，若忽略二极管的正向压降和变压器内阻，试求：

图10-5

(1)R L1、R L2两端的电压V L1、V L2和电流I L1、I L2(平均值)；

(2)通过整流二极管D 1、D 2、D 3的平均电流和二极管承受的最大反向电压。

解：（1）变压器、D 1和R L1构成半波整流电路。其中，，故29010100V V V

V =+=R L1两端的电压和流经R L1的电流为

变压器、D 2、D 3和R L2构成全波整流电路。其中，，故R L2两端的电压和210V 'V =流经R L2的电流为