整流与稳压

3.10 整流与稳压

一、实验目的

1． 熟悉三端式集成稳压器的主要性能；

2． 掌握变压器变压，桥式整流，电容滤波，三端式集成稳压器稳压的小功率直流稳压

源的设计；

3． 学会稳压电源的调试与测量方法。 二、实验原理

直流稳压电源一般由电源变压器，整流，滤波和稳压电路等四部分组成。

电压变压器是将电网220V 的交流电压变为所需要的电压值送入整流电路，整流电路再将交流电压变成脉动的直流电压。滤波电路是将脉动的直流电压的纹波加以滤除，得到平滑的直流电压。稳压电路的作用是当电网电压波动，负载和温度变化时，能维持输出直流电压的稳定。

1． 桥式整流电路

利用二极管的单向导电特性，将交流电压变换为单向脉动直流电的电路，称为整流电路。如图3-10-1所示。

(b)波形图

T r

(a)原理图

图3-10-1 桥式整流电路

图中，T r 为电源变压器，它将电网交流电压V 1变成整流所需的交流电压V 2。接成电桥形式的二极管D 1~D 4为整流元件，也可用整流桥堆代替，原理相同。RL 为整流电路的负载电阻，其两端的电压V o 为整流输出电压。

由原理可知，V 2的正，负半周都有整流电流流过负载。因此，该电路常又称作全波桥式整流电路。

其整流输出电压的平均值，我们可求出，即 22

09.022V V V ==π

3-10-1

相应地，二极管的平均电流

L

o D R V I I ⋅==

221

0 3-10-2

二极管在截止时所承受的最大反向电压

22V V RM = 3-10-3

我们在选用整流二极管时，其最大整流电流和最高反向电压应分别大于以上两式计算出的I D 和V RM 值。

如果是选择桥堆，我们则应关心最大工作电流和最大反压，反压值计算同上式，但电流是指能提供给负载的最大电流，应高于计算值。 2． 滤波电路

一般较常采用的是电容滤波电路，电路如图3-10-2所示，输出电压波形图反映的是电路稳态时的结果。

(a)原理图V

o

(b)输出波形图

图3-10-2桥式整流滤波电路

从波形图上可以看出，要保持一定的输出电压，或输出纹波较小，其放电时间常数应足够大，

要满足关系式

f

T R L 21)5~3(2)

5~3(=≥ 3-10-4

式中T 和f 为电网电压的周期和频率，频率通常为50Hz 。输出电压与输入电压之间一般可取 V o ≈1.2V 2

3.集成三端稳压器

集成三端稳压器具有体积小，外围元件少，调整简单，使用、方便且性能好，稳定性高，价格便宜等优点，因而获得越来越广泛的应用。 常见的有固定式和可调式两类集成三端稳压器，内部多以串联型稳压电路为主，加上适当的过流，过热等保护电路。一般固定式较便宜，可调式较贵些，性能也好些，功率相对也较大。 ⑴固定式三端稳压器

主要以7800系列(输出正电压)和7900系列（输出负电压）为多。型号中数字前一般都有字母数位，代表生产厂家或某中标准，后两位通常表示输出电压大小，详细说明可见附录部分。图3-10-3是外形图和电路中表示符号。如散热片后允许功耗7.5w ，普通最大输出电流1.5A 。

1

3

V

o

V o

(b)电路符号

图3-10-3 固定式集成三端稳压器

(a)外形图

a ． 基本应用电路

图3-10-4所示为基本应用电路。具体型号应根据输出电压大小和极性选择。V I 和V o 间的压差，即|V I -V o |≈3~5V 。图中C 1用于抑制芯片自激，应尽量靠近稳压器管脚；C 2用于限制芯片高频带宽，减小高频噪声。

V I

o

V

I o

图3-10-4 固定式三端稳压器基本应用电路

如果对输出要求高，还应接10μ以上的电解电容作滤波用。

b ． 扩展应用电路

图3-10-5是正负电压输出型稳压电路。

图3-10-5正负输出稳压电路

图3-10-6(a),(b)输出电压扩展电路的两种类型。

（a ）提高输出应用一

（b ）提高输出应用二

图3-10-6

对图3-10-6(a)，有 21

2

)1(R I R R o V V D o ++

'= 3-10-5

一般选择R 1和R 2使I R1>>I D ，则V o 可近似表示成

)1(1

2R R V V o o +'

≈ 3-10-6

一般I D =5mA,故I R1选50~100mA 即可。o

V '是稳压器本身输出电压。 图3-10-6(b)中D 为保护二极管，其输出电压为

V o =o

V '+V z 3-10-7 图3-10-7为输出电压可调式稳压电路，其输出电压为

o V R R R R V w o '+"

+=2

11

)

1( 3-10-8

+

-V o

改变R w ，就可调节V o 。 ⑵可调式三端稳压电路

常见产品有LM317,LM337等，国产型号CW317,CW337。后二位数字为17，则为正电压输出，若是37，则为负电压输出。其特点是输出电压可连续可调，调节范围较宽，其电压调整率，负载调整率等指标均优于固定式三端稳压器。图3-10-8为其外形图和电路符号。

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（a）外形图

V

I

ADJ

=1.25v

o

(b)电路符号

图3-10-8 可调式集成稳压器

图3-10-9为其典型应用电路，可调范围1.2~3.7V ，最大输出I o =1.5A(普通型)。

（a）正电压输出电路

（b）负电压输出电路

图3-10-9 可调式集成稳压器典型应用

在忽略调整脚电流I A (≈0.05~0.1mA)时，可得

)1(25.11

R R V w

o +

= 3-10-9

式中，1.25是输出与调整端之间的参考电压V REF 。R 1的选择应使流过其自身的电流远大于I A 。一般取R 1=120~240Ω,R W 使用多圈电位器，C 2可进一步减小输出电压的纹波。二极管D 是防止输出端与地短路时，C 2上的电压损坏稳压器。 4． 稳压器主要性能指标

⑴稳压系数s 又称输入稳定系数，反映输入电压V i 变化时输出电压维持不变的能力。s 越小，说明稳压性能越好。一般 s= 42

10~10--