直流穩(wěn)壓電源技術(shù)

1、引言 當(dāng)今社會(huì)人們極大的享受著電子設(shè)備帶來的便利，但是任何電子設(shè)備都有一個(gè)共同的電路-電源電路。大到超級(jí)計(jì)算機(jī)、小到袖珍計(jì)算器，所有的電子設(shè)備都必須 在電源電路的支持下才能正常工作。當(dāng)然這些電源電路的樣式、復(fù)雜程度千差萬別。超級(jí)計(jì)算機(jī)的電源電路本身就是一套復(fù)雜的電源系統(tǒng)。通過這套電源系統(tǒng)，超級(jí)計(jì)算機(jī)各部分都能夠得到持續(xù)穩(wěn)定、符合各種復(fù)雜規(guī)范的電源供應(yīng)。袖珍計(jì)算器則是簡(jiǎn)單多的電池電源電路。不過你可不要小看了這個(gè)電池電源電路，比較新型的電 路完全具備電池能量提醒、掉電保護(hù)等高級(jí)功能?？梢哉f電源電路是一切電子設(shè)備的基礎(chǔ)，沒有電源電路就不會(huì)有如此種類繁多的電子設(shè)備。 由于電子技術(shù)的特性，電子設(shè)備對(duì)電源

2、電路的要求就是能夠提供持續(xù)穩(wěn)定、滿足負(fù)載要求的電能，而且通常情況下都要求提供穩(wěn)定的直流電能。提供這種穩(wěn)定的直流電能的電源就是直流穩(wěn)壓電源。直流穩(wěn)壓電源在電源技術(shù)中占有十分重要的地位。另外，很多電子愛好者初學(xué)階段首先遇到的就是要解決電源問題，否則電路無法工作、電子制作無法進(jìn)行，學(xué)習(xí)就無從談起。第一章 穩(wěn)壓電源的分類一、穩(wěn)壓電源的分類 穩(wěn)壓電源的分類方法繁多，按輸出電源的類型分有直流穩(wěn)壓電源和交流穩(wěn)壓電源；按穩(wěn)壓電路與負(fù)載的連接方式分有串聯(lián)穩(wěn)壓電源和并聯(lián)穩(wěn)壓電源；按調(diào)整管的工作狀態(tài)分有線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)穩(wěn)壓電源；按電路類型分有簡(jiǎn)單穩(wěn)壓電源和反饋型穩(wěn)壓電源，等等。如此繁多的分類方式往往讓初學(xué)者摸不著

3、頭腦，不知道從哪里入 手。其實(shí)應(yīng)該說這些看似繁多的分類方法之間有著一定的層次關(guān)系，只要理清了這個(gè)層次自然可以分清楚電源的種類了。 既然我們談的是穩(wěn)壓電源的分類，那么首先就應(yīng)該清楚電源的輸出是什么，是輸出直流電還是輸出交流電。這樣第一個(gè)層次就出來了，首先應(yīng)該根據(jù)電源的輸出類型 來分類。接下來的分類就要麻煩一些，是按穩(wěn)壓電路與負(fù)載的連接方式分類還是按調(diào)整管的工作狀態(tài)分類呢？其實(shí)了解一下我們身邊的電子設(shè)備會(huì)發(fā)現(xiàn)實(shí)際應(yīng)用中穩(wěn) 壓電源有兩個(gè)區(qū)別很大的種類，一種是各種比較簡(jiǎn)單的電子設(shè)備中廣泛使用的線性穩(wěn)壓電源，比如收音機(jī)、小型音響等；一種是各種復(fù)雜電子設(shè)備中廣泛使用的開關(guān) 穩(wěn)壓電源，比如大屏幕彩電、微型計(jì)

4、算機(jī)等。這樣看來第二個(gè)層次的分類我們可以根據(jù)調(diào)整管的工作狀態(tài)來分類。接下來的第三個(gè)層次的分類就是根據(jù)穩(wěn)壓電路與負(fù) 載的連接方式來分類。再往下面細(xì)分由于各種不同的電路特性相差太大，就不好一概而論，應(yīng)該根據(jù)每一個(gè)具體類別的特性進(jìn)行分類區(qū)分了。當(dāng)然這里所談的分類只 是根據(jù)直流穩(wěn)壓電源的特點(diǎn)給出一個(gè)大致的分類思路，圖111是根據(jù)上面的思路劃分的穩(wěn)壓電源種類： 二、專題結(jié)構(gòu)介紹 直流穩(wěn)壓電源技術(shù)專題將基本根據(jù)圖111的結(jié)構(gòu)對(duì)直流穩(wěn)壓電源進(jìn)行系統(tǒng)的介紹，主要的內(nèi)容有： 穩(wěn)壓電源的分類 直流穩(wěn)壓電源基礎(chǔ)（基本性能指標(biāo)、元器件基礎(chǔ)、電路基礎(chǔ)）并聯(lián)穩(wěn)壓電源（硅穩(wěn)壓二極管型、晶體管型） 串聯(lián)穩(wěn)壓電源（簡(jiǎn)單串聯(lián)型、

5、串聯(lián)反饋型、帶放大器的串聯(lián)反饋型、其他串聯(lián)型） 集成串聯(lián)穩(wěn)壓器（三端穩(wěn)壓器、低壓差穩(wěn)壓器等） 開關(guān)電源原理 各類常見開關(guān)電源 集成開關(guān)電源第二章 穩(wěn)壓電源基礎(chǔ)一、電子元件基礎(chǔ)知識(shí)直流穩(wěn)壓電源中主要使用這些電子元件：電阻、電容、變壓器、電感、二極管、三極管、場(chǎng)效應(yīng)管、集成電路等， 有些直流穩(wěn)壓電源可能還有發(fā)光二極管、電流表、電壓表元件用于工作狀態(tài)的指示。這些電子元件主要分為無源器件和有源器件兩大類。其中無源器件是電阻、電 容、變壓器、電感；有源器件是二極管、三極管、場(chǎng)效應(yīng)管、集成電路。無源器件就不必說了，下面我們主要介紹一下有源器件的基礎(chǔ)知識(shí)。1、二極管 二極管是我們通常情況下的俗稱，它的學(xué)名叫

6、晶體二極管或半導(dǎo)體二極管。二極管就是由一個(gè)PN結(jié)，加上相應(yīng)的電極引線封裝而成。二極管按材料分類有硅材料和 鍺材料；按功能分類又可以分為整流二極管、檢波二極管、開關(guān)二極管、穩(wěn)壓二極管、變?nèi)荻O管、肖特基二極管、發(fā)光二極管等。常用的二極管主要是利用PN結(jié) 的單向?qū)щ娦赃M(jìn)行工作。如：整流二極管、檢波二極管、開關(guān)二極管等。但是二極管還有一些比較特殊的性能，比如穩(wěn)壓二極管反向擊穿后兩端電壓保持不便；變?nèi)?二極管PN結(jié)間的結(jié)電容會(huì)隨著外加電壓的變化而發(fā)生變化；發(fā)光二極管通電后能夠發(fā)光。（1）二極管的主要參數(shù)正向電流IF：在額定功率下，允許通過二極管的電流值。正向電壓降VF：二極管通過額定正向電流時(shí)，在兩極

7、間所產(chǎn)生的電壓降。最大整流電流（平均值）IOM：在半波整流連續(xù)工作的情況下，允許的最大半波電流的平均值。反向擊穿電壓VB：二極管反向電流急劇增大到出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象時(shí)的反向電壓值。正向反向峰值電壓VRM：二極管正常工作時(shí)所允許的反向電壓峰值，通常VRM為VP的三分之二或略小一些。反向電流IR：在規(guī)定的反向電壓條件下流過二極管的反向電流值。結(jié)電容C：電容包括電容和擴(kuò)散電容，在高頻場(chǎng)合下使用時(shí)，要求結(jié)電容小于某一規(guī)定數(shù)值。最高工作頻率FM：二極管具有單向?qū)щ娦缘淖罡呓涣餍盘?hào)的頻率。（2）直流穩(wěn)壓電源中常用的二極管直流穩(wěn)壓電源中常用的二極管有整流二極管、穩(wěn)壓二極管和發(fā)光二極管。整流二極管將交流電流變?yōu)橹绷?/p>

8、電流的二極管叫作整流二極管，它是面結(jié)合型晶體二極管，因結(jié)電容大，故工作頻率低。通常，IF在 1安以上的二極管采用金屬殼封裝，以利于散熱；IF在1安以下的采用塑料封裝。由于近代工藝水平的提高，也有一些較大功率的二極管 也采用塑封形式。在電路原理圖中整流二極管用圖211的符號(hào)表示。穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管是由硅材料制成的面結(jié)合型晶體二極管，它是利用PN結(jié)反向擊穿時(shí)的電壓基本上不隨電流的變化而變化的特點(diǎn)來達(dá)到穩(wěn)壓的目的。因?yàn)?它能在電路中起穩(wěn)壓作用，故稱為穩(wěn)壓二極管（簡(jiǎn)稱穩(wěn)壓管）。在電路原理圖中穩(wěn)壓二極管用圖212的符號(hào)表示。穩(wěn)壓管的伏安特性曲 線如圖213所示。當(dāng)反向電壓達(dá)到VZ時(shí)，即使電壓有一微小的

9、增加，反向電流亦會(huì)猛增（反向擊穿曲線很徒直）這時(shí)，二極管處于 擊穿狀態(tài)，如果把擊穿電流限制在一定的范圍內(nèi)，管子就可以長(zhǎng)時(shí)間在反向擊穿狀態(tài)下穩(wěn)定工作。2、三極管 三極管的學(xué)名叫晶體三極管或半導(dǎo)體三極管，可以說它是電子電路中最重要的器件。三極管最基本的作用是放大作用。它可以把微弱的電信號(hào)變成一定強(qiáng)度的信號(hào)，當(dāng)然這種轉(zhuǎn)換仍然遵循能量守恒，它只是把電源的能量轉(zhuǎn)換成信號(hào)的能量 罷了。三極管還可以作電子開關(guān)，配合其它元件還可以構(gòu)成振蕩器。三極管顧名思義具有三個(gè)電極。二極管是由一個(gè)PN結(jié)構(gòu)成，而三極管由兩個(gè)PN結(jié)構(gòu)成。共用的一個(gè)電極稱為三極管的基 極（用字母b表 示），其他的兩個(gè)電極稱為集電極（用字母c表示

10、）和發(fā)射極（用字母e表示）。由于不同的組合方式，形成了一種是NPN型的三極管，另一種是PNP型的三極管。因此三極管的電路圖符號(hào)有兩種：箭頭朝外的是NPN型三極管，而箭頭朝內(nèi)的是PNP型。有一個(gè)箭頭的電極是發(fā)射極，實(shí)際 上箭頭所指的方向是電流的方向。這兩種類型的三極管電路圖符號(hào)見圖：214。三極管的種類很多，并且不同型號(hào)各有不同的用途。前面說PNP型和NPN型是從結(jié)構(gòu)工藝上來分類。按照制造材料分類，有鍺管和硅管；按照工作頻率分類，有低頻管和高頻管；一 般低頻管用以處理頻率在3MHz以下的電路中，高頻管的工作頻率可以達(dá)到幾百兆赫。按照允許耗散的功率大小分類，有小功率管和大功率 管；一般小功率管的額

11、定功耗在1W以下，而大功率管的額定功耗可達(dá)幾十瓦以上。常見的三極管大多采用是塑料封裝或金屬封裝。（1）三極管的主要參數(shù)電流放大系數(shù)：在靜態(tài)情況下，三極管集電極的直流電流Ic與基極電流Ib的比值，稱為三極管的靜態(tài)電流 放大系數(shù)。在動(dòng)態(tài)情況下，集電極電流的變化量Ic與基極電流的變化量Ib的比值，稱為三極管的動(dòng)態(tài)電流 放大系數(shù)（或交流放大系數(shù)）。因?yàn)橥ǔＧ闆r下三極管的靜態(tài)電流放大系數(shù)與動(dòng)態(tài)電流放大系統(tǒng)相差很小，實(shí)際使用時(shí)一般混用這兩個(gè)參數(shù)而不加以區(qū)別。集電極反向飽和電流Icbo：發(fā)射極開路，在集電極與基極之間加上一定的反向電壓時(shí)，所對(duì)應(yīng)的反向電流。穿透電流Iceo：指基極開路，集電極與發(fā)射極之間加一

12、定反向電壓時(shí)的集電極電流Icbo與Iceo的關(guān)系為：Iceo（1）IcboIcbo和Iceo都是衡量三極管熱穩(wěn)定性的重要參數(shù)。共射極截止頻率f：三極管的值是頻率的函數(shù)，中頻段=o幾乎與頻率無關(guān)。但是隨著頻率的增高，值下降。當(dāng)值下降到中頻段 0.707O時(shí)，所對(duì)應(yīng)的頻率，稱為共射極截止頻率，用f表示。特征頻率fT：當(dāng)三極管的值下降到1時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率，稱為特征頻率。在ffT的范圍內(nèi)，值 與f幾乎成線性關(guān)系，f越高，越小，當(dāng)工作頻率ffT，時(shí)，三極管便失去了放大能力。最大允許集電極耗散功率PCM：PCM 是指三極管集電結(jié)受熱而引起晶體管參數(shù)的變化不超過所規(guī)定的允許值時(shí)，集電極耗散的最大功率。當(dāng)實(shí)際功

13、耗Pc大于PCM時(shí)， 不僅使三極管的參數(shù)發(fā)生變化，甚至還會(huì)燒毀三極管。最大允許集電極電流ICM：當(dāng)IC很大時(shí)，值逐漸下降。一般規(guī)定在值下降到額定值的23（或12）時(shí)所對(duì)應(yīng)的集電極電流為ICM。 當(dāng)ICICM時(shí)，值已減小到不實(shí)用的程度，且有燒毀三極管的可能。反向擊穿電壓BVCEO與BVCEO：BVCEO是指基極開路時(shí)，集電極與發(fā)射極間的反向擊穿電壓。BVCBO是指發(fā)射極開路 時(shí)，集電極與基極間的反向擊穿電壓。（2）三極管的三種工作狀態(tài) 截止?fàn)顟B(tài)： 當(dāng)加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓小于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓，基極電流為零，集電極電流和發(fā)射極電流都為零，三極管這時(shí)失去了電流放大作用，集電極和發(fā)射極之間相當(dāng)于 開關(guān)

14、的斷開狀態(tài)，我們稱三極管處于截止?fàn)顟B(tài)。 放大狀態(tài)： 當(dāng)加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓大于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓，并處于某一恰當(dāng)?shù)闹禃r(shí)，三極管的發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置，這時(shí)基極電流對(duì)集電極電流起著控制作 用，使三極管具有電流放大作用，其電流放大倍數(shù)Ic/Ib，這時(shí)三極管處放大狀態(tài)。 飽和導(dǎo)通狀態(tài)： 當(dāng)加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓大于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓，并當(dāng)基極電流增大到一定程度時(shí)，集電極電流不再隨著基極電流的增大而增大，而是處于某一定值附近不怎么變 化，這時(shí)三極管失去電流放大作用，集電極與發(fā)射極之間的電壓很小，集電極和發(fā)射極之間相當(dāng)于開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)。三極管的這種狀態(tài)我們稱之為飽和導(dǎo)通狀態(tài)。3、場(chǎng)效應(yīng)管 場(chǎng)效應(yīng)

15、晶體管（FET）簡(jiǎn)稱場(chǎng)效應(yīng)管，它屬于電壓控制型半導(dǎo)體器件，具有輸入電阻高（108109）、 噪聲小、功耗低、沒有二次擊穿現(xiàn)象、安全工作區(qū)域?qū)挼葍?yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已成為雙極型晶體管和功率晶體管的強(qiáng)大競(jìng)爭(zhēng)者。 場(chǎng)效應(yīng)管分結(jié)型、絕緣柵型兩大類。結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管（JFET）因有兩個(gè)PN結(jié)而得名，絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管（JGFET）則因柵極與其它電極完全絕緣而得名。目 前在絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管中，應(yīng)用最為廣泛的是MOS場(chǎng)效應(yīng)管，簡(jiǎn)稱MOS管（即金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管MOSFET）；此外還有PMOS、NMOS和 VMOS功率場(chǎng)效應(yīng)管，以及最近剛問世的MOS場(chǎng)效應(yīng)管、VMOS功率模塊等。 按溝道半導(dǎo)體材料的不同，結(jié)型和絕緣柵

16、型各分溝道和P溝道兩種。若按導(dǎo)電方式來劃分，場(chǎng)效應(yīng)管又可分成耗盡型與增強(qiáng)型。結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管均為耗盡型，絕緣柵型 場(chǎng)效應(yīng)管既有耗盡型的，也有增強(qiáng)型的。 部分場(chǎng)效應(yīng)管的電路圖符號(hào)見圖215所示。由于場(chǎng)效應(yīng)管的種類比較多，后面介紹具體電路時(shí)在詳細(xì)介紹每種場(chǎng)效應(yīng)管的內(nèi)容，這里就不詳細(xì)介紹了。二、直流穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)直流穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)可以分為兩大類：一類是特性指標(biāo)，反映直流穩(wěn)壓電源的固有特性，如輸入電壓、輸出電 壓、輸出電流、輸出電壓調(diào)節(jié)范圍；另一類是質(zhì)量指標(biāo)，反映直流穩(wěn)壓電源的優(yōu)劣，包括穩(wěn)定度、等效內(nèi)阻（輸出電阻）、紋波電壓及溫度系數(shù)等。1、特性指標(biāo)（1）輸出電壓范圍 符合直流穩(wěn)壓電源工作條件情況

17、下，能夠正常工作的輸出電壓范圍。該指標(biāo)的上限是由最大輸入電壓和最小輸入輸出電壓差所規(guī)定，而其下限由直流穩(wěn)壓電源內(nèi)部 的基準(zhǔn)電壓值決定。（2）最大輸入輸出電壓差 該指標(biāo)表征在保證直流穩(wěn)壓電源正常工作條件下，所允許的最大輸入輸出之間的電壓差值，其值主要取決于直流穩(wěn)壓電源內(nèi)部調(diào)整晶體管的耐壓指標(biāo)。（3）最小輸入輸出電壓差 該指標(biāo)表征在保證直流穩(wěn)壓電源正常工作條件下，所需的最小輸入輸出之間的電壓差值。（4）輸出負(fù)載電流范圍 輸出負(fù)載電流范圍又稱為輸出電流范圍，在這一電流范圍內(nèi)，直流穩(wěn)壓電源應(yīng)能保證符合指標(biāo)規(guī)范所給出的指標(biāo)。2、質(zhì)量指標(biāo)（1）電壓調(diào)整率SV電壓調(diào)整率是表征直流穩(wěn)壓電源穩(wěn)壓性能的優(yōu)劣的重要

18、指標(biāo)，又稱為穩(wěn)壓系數(shù)或穩(wěn)定系數(shù)，它表征當(dāng)輸入電壓VI變化 時(shí)直流穩(wěn)壓電源輸出電壓VO穩(wěn)定的程度，通常以單位輸出電壓下的輸入和輸出電壓的相對(duì)變化的百分比表示。電壓調(diào)整率公式見圖 221。（2）電流調(diào)整率SI 電流調(diào)整率是反映直流穩(wěn)壓電源負(fù)載能力的一項(xiàng)主要自指標(biāo)，又稱為電流穩(wěn)定系數(shù)。它表征當(dāng)輸入電壓不變時(shí)，直流穩(wěn)壓電源對(duì)由于負(fù)載電流（輸出電流）變化而引 起的輸出電壓的波動(dòng)的抑制能力，在規(guī)定的負(fù)載電流變化的條件下，通常以單位輸出電壓下的輸出電壓變化值的百分比來表示直流穩(wěn)壓電源的電流調(diào)整率。電流調(diào)整 率公式見圖222。（3） 紋波抑制比SR 紋波抑制比反映了直流穩(wěn)壓電源對(duì)輸入端引入的市電電壓的抑制能力

19、，當(dāng)直流穩(wěn)壓電源輸入和輸出條件保持不變時(shí)，紋波抑制比常以輸入紋波電壓峰峰值與輸出紋 波電壓峰峰值之比表示，一般用分貝數(shù)表示，但是有時(shí)也可以用百分?jǐn)?shù)表示，或直接用兩者的比值表示。（4）溫度穩(wěn)定性K 集成直流穩(wěn)壓電源的溫度穩(wěn)定性是以在所規(guī)定的直流穩(wěn)壓電源工作溫度Ti最大變化范圍內(nèi)（TminTiTmax） 直流穩(wěn)壓電源輸出電壓的相對(duì)變化的百分比值。溫度穩(wěn)定性公式見圖223。3、極限指標(biāo)（1）最大輸入電壓 是保證直流穩(wěn)壓電源安全工作的最大輸入電壓。（2）最大輸出電流 是保證穩(wěn)壓器安全工作所允許的最大輸出電流。三、基礎(chǔ)電路一般直流穩(wěn)壓 電源都使用220伏市電作為電源，經(jīng)過變壓、整流、濾波后輸送給穩(wěn)壓電路

20、進(jìn)行穩(wěn)壓，最終成為穩(wěn)定的直流電源。這個(gè)過程中的變壓、整流、濾波等電路可以看作 直流穩(wěn)壓電源的基礎(chǔ)電路，沒有這些電路對(duì)市電的前期處理，穩(wěn)壓電路將無法正常工作。1、變壓電路通常直流穩(wěn)壓電源使用電源變壓器來改變輸入到后級(jí)電路的電壓。電源變壓器由初級(jí)繞組、次級(jí)繞組和鐵芯組成。初級(jí)繞組用來輸入電源交流電壓，次級(jí)繞組輸出所需 要的交流電壓。通俗的說，電源變壓器是一種電磁電轉(zhuǎn)換器件。即初級(jí)的交流電轉(zhuǎn)化成鐵芯的閉合交變磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的磁力線切割次級(jí)線圈產(chǎn)生交變電動(dòng)勢(shì)。次級(jí) 接上負(fù)載時(shí)，電路閉合，次級(jí)電路有交變電流通過。變壓器的電路圖符號(hào)見圖231。2、整流電路經(jīng)過變壓器變壓后的仍然是交流電，需要轉(zhuǎn)換為直流電才能提

21、供給后級(jí)電路，這個(gè)轉(zhuǎn)換電路就是整流電路。在直流穩(wěn)壓電源中利用二極管的單項(xiàng)導(dǎo)電特性，將方向變化 的交流電整流為直流電。（1）半波整流電路半波整流電路見圖232。其中B1是電源變壓 器，D1是整流二極管，R1是負(fù)載。B1次級(jí)是一個(gè)方向和大小隨時(shí)間變化的正弦波電壓，波形如圖233（a）所示。0期間是這個(gè)電壓的正半周，這 時(shí)B1次級(jí)上端為正下端為負(fù)，二極管D1正向?qū)?，電源電壓加到?fù)載R1上，負(fù)載R1中有電流通過；2期間是這個(gè)電壓的負(fù)半周，這時(shí)B1次級(jí)上端為 負(fù)下端為正，二極管D1反向截止，沒有電壓加到負(fù)載R1上，負(fù)載R1中沒有電流通過。在23、34等后續(xù)周期中重復(fù)上述過程，這樣電源負(fù)半周 的波形被“

22、削”掉，得到一個(gè)單一方向的電壓，波形如圖233（b）所示。由于這樣得到的電壓波形大小還是隨時(shí)間變化，我們稱其為脈動(dòng)直流。設(shè)B1次級(jí)電壓為E，理想狀態(tài)下負(fù)載R1兩端的電壓可用下面的公式求出：整流二極管D1承受的 反向峰值電壓為：由于半波整流電路只利 用電源的正半周，電源的利用效率非常低，所以半波整流電路僅在高電壓、小電流等少數(shù)情況下使用，一般電源電路中很少使用。（2）全波整流電路 由于半波整流電路的效率較低，于是人們很自然的想到將電源的負(fù)半周也利用起來，這樣就有了全波整流電路。全波整流電路圖見圖236。相對(duì)半波整流電 路，全波整流電路多用了一個(gè)整流二極管D2，變壓器B1的次級(jí)也增加了一個(gè)中心抽頭

23、。這個(gè)電路實(shí)質(zhì)上是將兩個(gè)半波整流電路組合到一起。在0期間B1次 級(jí)上端為正下端為負(fù)，D1正向?qū)?，電源電壓加到R1上，R1兩端的電壓上端為正下端為負(fù)，其波形如圖237（b）所示，其電流流向如圖238所 示；在2期間B1次級(jí)上端為負(fù)下端為正，D2正向?qū)?，電源電壓加到R1上，R1兩端的電壓還是上端為正下端為負(fù)，其波形如圖237（c）所 示，其電流流向如圖239所示。在23、34等后續(xù)周期中重復(fù)上述過程，這樣電源正負(fù)兩個(gè)半周的電壓經(jīng)過D1、D2整流后分別加到R1兩 端，R1上得到的電壓總是上正下負(fù)，其波形如圖237（d）所示。設(shè)B1次級(jí)電壓為E，理想狀態(tài)下負(fù)載R1兩端的電壓可用下面的公式求出：整流

24、二極管D1和D2 承受的反向峰值電壓為： 全波整流電路每個(gè)整流二極管上流過的電流只是負(fù)載電流的一半，比半波整流小一倍。（3）橋式整流電路 由于全波整流電路需要特制的變壓器，制作起來比較麻煩，于是出現(xiàn)了一種橋式整流電路。這種整流電路使用普通的變壓器，但是比全波整流多用了兩個(gè)整流二極 管。由于四個(gè)整流二極管連接成電橋形式，所以稱這種整流電路為橋式整流電路。由圖2313可 以看出在電源正半周時(shí)，B1次級(jí)上端為正，下端為負(fù)，整流二極管D4和D2導(dǎo)通，電流由變壓器B1次級(jí)上端經(jīng)過D4、R1、D2回到變壓器B1次級(jí)下端； 由圖2314可以看出在電源負(fù)半周時(shí)，B1次級(jí)下端為正，上端為負(fù)，整流二極管D1和D3

25、導(dǎo)通，電流由變壓器B1次級(jí)下端經(jīng)過D1、R1、D3回到變 壓器B1次級(jí)上端。R1兩端的電壓始終是上正下負(fù)，其波形與全波整流時(shí)一致。設(shè)B1次級(jí)電壓為E，理想狀態(tài)下負(fù)載R1兩端的電壓可用下面的公式求出：整流二極管D1和D2承受的反向峰值 電壓為：橋式整流電路每個(gè)整流二極管上流過的 電流是負(fù)載電流的一半，與全波整流相同。通常情況下橋式整流電路都簡(jiǎn)化成圖2317的形式。（4）倍壓整流電路 前面介紹的三種整流電路輸出電壓都小于輸入交流電壓的有效值，如果需要輸出電壓大于輸入交流電壓有效值時(shí)可以采用倍壓電路，見圖2318。由圖 2319可知，在電源的正半周，變壓器B1次級(jí)上端為正下端為負(fù)，D1導(dǎo)通，D2截止

26、，C1通過D1充電，充電后C1兩端電壓接近B1次級(jí)電壓峰值， 方向?yàn)樽蠖苏叶素?fù)；由圖2320可知，在電源的負(fù)半周，變壓器B1次級(jí)上端為負(fù)下端為正，D1截止，D2導(dǎo)通，C2通過D1充電，充電后C2兩端電 壓接近C1兩端電壓與B1次級(jí)電壓峰值之和，方向?yàn)橄露苏隙素?fù)。由于負(fù)載R1與C1并聯(lián)，當(dāng)R1足夠大時(shí)，R1兩端的電壓即為接近2倍B1次級(jí)電壓。 二倍壓整流電路還有另外一種形式的畫法，見圖2321，其原理與圖2318完全一致，只是表現(xiàn)形式不一樣。二倍壓電路還可以很容易的擴(kuò)展為n 倍壓電路，具體電路見圖2322。3、濾波電路 交流電經(jīng)過整流后得到的是脈動(dòng)直流，這樣的直流電源由于所含交流紋波很大，不

27、能直接用作電子電路的電源。濾波電路可以大大降低這種交流紋波成份，讓整流后 的電壓波形變得比較平滑。（1）電容濾波電路 電容濾波電路圖見圖2323，電容濾波電路是利用電容的充放電原理達(dá)到濾波的作用。在脈動(dòng)直流波形的上升段，電容C1充電，由于充電時(shí)間常數(shù)很小，所 以充電速度很快；在脈動(dòng)直流波形的下降段，電容C1放電，由于放電時(shí)間常數(shù)很大，所以放電速度很慢。在C1還沒有完全放電時(shí)再次開始進(jìn)行充電。這樣通過電 容C1的反復(fù)充放電實(shí)現(xiàn)了濾波作用。濾波電容C1兩端的電壓波形見圖2324（b）。選擇濾波電容時(shí)需要滿足下式的條 件：（2）電感濾波電路電感濾波電路圖見圖2326。電感濾波電路是利用電感對(duì)脈動(dòng)直流

28、的反向電動(dòng)勢(shì)來達(dá)到濾波的作用，電感量越大濾波效果越好。電感濾波電路帶負(fù)載能力比較 好，多用于負(fù)載電流很大的場(chǎng)合。（3）RC濾波電路使用兩個(gè)電容和一個(gè)電阻組成RC濾波電路，又稱型RC濾波電路。見圖2327所示。這種濾波電路由于增加了一個(gè)電阻R1，使交流紋波都分擔(dān)在R1上。 R1和C2越大濾波效果越好，但R1過大又會(huì)造成壓降過大，減小了輸出電壓。一般R1應(yīng)遠(yuǎn)小于R2。（4）LC濾波電路 與RC濾波電路相對(duì)的還有一種LC濾波電路，這種濾波電路綜合了電容濾波電路紋波小和電感濾波電路帶負(fù)載能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。其電路圖見圖2328。（5）有源濾波電路當(dāng)對(duì)濾波效果要求較高時(shí)，可以通過增加濾波電容的容量來提高濾波效

29、果。但是受電容體積限制，又不可能無限制增大濾波電容的容量，這時(shí)可以使用有源濾波電路。 其電路形式見圖2329，其中電阻R1是三極管T1的基極偏流電阻，電容C1是三極管T1的基極濾波電容，電阻R2是負(fù)載。這個(gè)電路實(shí)際上是通過三極 管T1的放大作用，將C1的容量放大倍，即相當(dāng)于接入一個(gè)（+1）C1的電容進(jìn)行濾波。 圖2329中，C1可選擇幾十微法到幾百微法；R1可選擇幾百歐到幾千歐，具體取值可根據(jù)T1的值確定，值高，R可取值稍大，只要保證T1的集電 極發(fā)射極電壓（UCE）大于1.5V即可。T1選擇時(shí)要注意耗散功率PCM必 須大于UCEI，如果工作時(shí)發(fā)熱較大則需要增加散熱片。有源濾波電路屬于二次濾波

30、電路，前級(jí)應(yīng)有電容濾波等濾波電路，否則無法正常工作。4、整流濾波電路總結(jié)（1）常用整流電路性能對(duì)照電路名稱每個(gè)原件承受的最大反向電壓每個(gè)原件的平均電流變壓器次級(jí)電壓有效值變壓器次級(jí)電流有效值半波整流3.14UI2.221Ue1.571I全波整流3.14U0.5I1.111Ue0.786I橋式整流1.571U0.5I1.111U2e1.111I注：U為負(fù)載兩端電壓值；I為負(fù)載上電流值；e為整流二極管壓降，一般取0.7V。 （2）常用無源濾波電路性能對(duì)照電路名稱濾波效果輸出電壓輸出電流應(yīng)用特點(diǎn)電容濾波稍差高稍小 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。由于大容量濾波電容的廣泛使用，克服了濾波效果稍差的缺點(diǎn)，廣泛用于各類電源電路

31、。電感濾波較差低大 電源電路中較少使用。RC濾波較好較高小 常用于電子管收音機(jī)電路和各種高低頻退耦電路。LC濾波很好高稍小 電源電路中較少使用。（3）電容濾波電路輸出電流大小與濾波電容量的關(guān)系輸出電流（A）210.510.10.50.0510.05電容量（F）400020001000500200500200（4）常用整流濾波電路計(jì)算表電路名稱（均使用電容濾波）輸入交流電壓（有效值）負(fù)載開路時(shí)輸出電壓帶負(fù)載時(shí)輸出電壓（估計(jì)值）每個(gè)二極管的最大反向電壓每個(gè)二極管通過的電流需要使用的二極管數(shù)量半波整流E1.414EE2.828EI1全波整流2E1.414E1.2E2.828E0.5I2橋式整流E1.

32、414E1.2E1.414E0.5I4二倍壓E2.828E2E2.828EI2第三章 并聯(lián)穩(wěn)壓電源 經(jīng)整流濾波后輸出的直流電壓，雖然平滑程度較好，但其穩(wěn)定性仍比較差。其原因主要有以下幾個(gè)方面： 1、由于輸入電壓不穩(wěn)定（通常交流電網(wǎng)允許有10的波動(dòng)），而導(dǎo)致整流濾波電路輸出直流電壓不穩(wěn)定； 2、由于整流濾波電路存在內(nèi)阻，當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，引起負(fù)載電流發(fā)生變化，使輸出直流電壓發(fā)生變化； 3、由于電子元件（特別是導(dǎo)體器件）的參數(shù)與溫度有關(guān)，當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，引起電路元件參數(shù)發(fā)生變化，導(dǎo)致輸出電壓發(fā)生變化； 4、整流濾波后得到的直流電壓中仍然會(huì)有少量紋波成份，不能直接供給那些對(duì)電源質(zhì)量要求較高的電路。

33、 所以，經(jīng)整流濾波后的直流電壓必須采取一定的穩(wěn)壓措施才能適合電子設(shè)備的需要。常用的直流穩(wěn)壓電路有并聯(lián)型和串聯(lián)型穩(wěn)壓電路兩種類型。一、硅穩(wěn)壓管并聯(lián)穩(wěn)壓電源1、電路原理分析 圖311是硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電源。其中D1是穩(wěn)壓二極管，R1是限流電阻，R2是負(fù)載。由于D1與R2是并聯(lián)，所以稱并聯(lián)穩(wěn)壓電路。此電路必須接在整流濾 波電路之后，上端為正下端為負(fù)。由于穩(wěn)壓管D1反向?qū)〞r(shí)兩端的電壓總保持固定值，所以在一定條件下R2兩端的電壓值也能夠保持穩(wěn)定。 下面我們來分析一下具體工作原理： 假設(shè)設(shè)輸入電壓為UI，當(dāng)某種原因?qū)е耈I升高時(shí)，UD1相 應(yīng)升高，有穩(wěn)壓管的特性可知UD1上升很小都會(huì)造成ID1急劇增大，這樣

34、流過R1上的IR1電 流也增大，R1兩端的電壓UR1會(huì)上升，R1就分擔(dān)了極大一部分UI升高的值，UD1就 可以保持穩(wěn)定，達(dá)到負(fù)載上電壓UR2 保持穩(wěn)定的目的。這個(gè)過程可用下面的變化關(guān)系圖表示： UIUD1ID1IR1UR1UD1 相反的，如果UI下降時(shí)，可用下面的變化關(guān)系圖表示： UIUD1ID1IR1UR1UD1 通過前面的分析可以看出，硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路中，D1負(fù)責(zé)控制電路的總電流，R1負(fù)責(zé)控制電路的輸出電壓，整個(gè)穩(wěn)壓過程由D1和R1共同作用完成。2、元件選擇 下面我們來看看已知負(fù)載電壓UR1和負(fù)載電流IR1時(shí)如何設(shè) 計(jì)硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電源。（1）初選穩(wěn)壓管D1 一般情況下，可以按照UD1UR2

35、和ID1（IR2）max來 初步選定穩(wěn)壓管D1，如果負(fù)載有可能開路則應(yīng)選擇（ID1）max（23）（IR2）max， 這是因?yàn)楫?dāng)負(fù)載時(shí)所有電流全部都會(huì)流過D1，所以ID1應(yīng)該適當(dāng)選擇大一點(diǎn)。（2）選定輸入電壓 一般可選擇UI（23）UR2（3）選定限流電阻R1 R1（UIUR2）/（ID1IR2） 但是需要考慮兩種極限情況： 當(dāng)UI最大，且負(fù)載開路時(shí)（即IR20），流過D1的電流 最大。為了不超過D1的最大允許電流（ID1）max，需要有足夠大的電流電阻，否則會(huì)燒壞D1。則R1需 要滿足： R1（UI）maxUR2）/ ID1）max當(dāng)UI最小，且負(fù)載電流最大時(shí)，流過D1的電流最小。為了保證此

36、時(shí)D1能夠工作在擊穿區(qū)起到穩(wěn)壓的作用，要有一定的電流流過D1，一般取5mA10mA。則R1需要滿足： R1（UI）minUR2）/（ID1 （IR2）max） 限流電阻R1的值應(yīng)該在上面兩個(gè)公式的范圍內(nèi)選擇。（4）檢查電路穩(wěn)定度 電路穩(wěn)定度需要根據(jù)實(shí)際電路的要求來確定，如果穩(wěn)定度不夠，可以適當(dāng)增加R1和UI， 還可以選擇動(dòng)態(tài)電阻r比較小的穩(wěn)壓管。二、晶體管并聯(lián)穩(wěn)壓電源1、電路原理分析 圖312是晶體管并聯(lián)穩(wěn)壓電源。其中T1是調(diào)整管、D1是基準(zhǔn)穩(wěn)壓管，R1是D1的限流電阻，R2是限流電阻，R3是負(fù)載。這個(gè)穩(wěn)壓電路的輸出電壓約 等于穩(wěn)壓管D1的穩(wěn)壓值（實(shí)際上要加上T1發(fā)射結(jié)電壓，一般鍺管取0.3V

37、，硅管取0.7V）。這是由于電源在工作時(shí)，T1發(fā)射結(jié)導(dǎo)通，發(fā)射極電壓與基極 電壓保持一致，而基極電壓被D1穩(wěn)定在一個(gè)固定值。這個(gè)電路可以看作T1將D1的穩(wěn)壓作用放大了倍，相當(dāng)于接入一個(gè)穩(wěn)壓值為D1穩(wěn)壓值，穩(wěn)壓效果為倍 D1穩(wěn)壓效果的穩(wěn)壓管。 電路工作原理是： UIUD1（UT1）EC（IT1）ECIR2UR2（UT1）EC UIUD1（UT1）EC（IT1）ECIR2UR2（UT1）EC2、元件選擇 這個(gè)電路選擇元件的步驟與硅穩(wěn)壓管并聯(lián)穩(wěn)壓電路類似，主要從下面幾個(gè)方面考慮。（1）初選調(diào)整管T1和穩(wěn)壓管D1 選擇調(diào)整管T1時(shí)，主要考慮其額定電流ICM要大于輸出電流IO， 以保證負(fù)載開路時(shí)調(diào)整管不

38、會(huì)因?yàn)殡娏鬟^大而損壞。另外，為了保證調(diào)整管有良好的調(diào)整作用，還要求值大、漏電流小。選擇穩(wěn)壓管D1時(shí)，主要考慮其穩(wěn)定電壓 與T1發(fā)射結(jié)電壓之和要等于輸出電壓。（2）選定輸入電壓 為保證穩(wěn)壓電源的效率，輸入電壓一般不要選擇過高，以不超過2 UI為宜。（3）選定限流電阻R2 對(duì)于并聯(lián)穩(wěn)壓電路而言，限流電阻R2是整個(gè)電路工作好壞的關(guān)鍵。R2選擇大，穩(wěn)壓效果較好，但功耗大（因?yàn)殡娮韫腜I2R）， 同時(shí)要求輸入電壓增大，電源的效率就比較低。具體計(jì)算方法可參考硅穩(wěn)壓管并聯(lián)穩(wěn)壓電路元件選擇的第三步。（4）檢查電路穩(wěn)定度 整個(gè)電路的穩(wěn)定度需要根據(jù)實(shí)際電路的要求來確定，如果穩(wěn)定度不夠，可以適當(dāng)增加R1和UI，

39、還可以選擇值較大、漏電流較小的調(diào)整管。3、使用復(fù)合調(diào)整管的并聯(lián)穩(wěn)壓電源 圖313是一種使用復(fù)合調(diào)整管的并聯(lián)穩(wěn)壓電源，與圖312電路最大的區(qū)別是將調(diào)整管改為符合管結(jié)構(gòu)，這樣既可以得到 較大的值，又能夠有較大的ICM。元件選擇時(shí)可采用與圖312類似的方法，但是由于這個(gè)電路的電流較大，要注意限流電阻R1選擇時(shí)除考慮阻值外還要考慮其功率。以免負(fù)載斷路時(shí)燒壞限 流電阻。4、并聯(lián)穩(wěn)壓電源的優(yōu)缺點(diǎn) 并聯(lián)穩(wěn)壓電源的優(yōu)點(diǎn)： 有過載自保護(hù)性能，輸出斷路時(shí)調(diào)整管不會(huì)損壞。 在負(fù)載變化小時(shí)，穩(wěn)壓性能比較好。 對(duì)瞬時(shí)變化的適應(yīng)性較好。 并聯(lián)穩(wěn)壓電路的缺點(diǎn)： 效率較低，特別是輕負(fù)載時(shí)，電能幾乎全部消耗在限流電阻和調(diào)整管上

40、。 輸出電壓調(diào)節(jié)范圍很小。 穩(wěn)定度不易做得很高。 其實(shí)并聯(lián)穩(wěn)壓電源的這些優(yōu)點(diǎn)對(duì)于串聯(lián)穩(wěn)壓電源而言，都可以通過采用一些特殊的電路實(shí)現(xiàn)。但是并聯(lián)穩(wěn)壓電源的這些固有的缺點(diǎn)卻很難改進(jìn)，所以現(xiàn)在普遍使用的 都是串聯(lián)穩(wěn)壓電源。下一章我們將重點(diǎn)介紹一下串聯(lián)穩(wěn)壓電源的原理、設(shè)計(jì)方法和一些實(shí)用電路。第四章 串聯(lián)穩(wěn)壓電源 上一章我們談到并聯(lián)穩(wěn)壓電源有效率低、輸出電壓調(diào)節(jié)范圍小和穩(wěn)定度不高這三個(gè)缺點(diǎn)。而串聯(lián)穩(wěn)壓電源正好可以避免這些缺點(diǎn)，所以現(xiàn)在廣泛使用的一般都是串聯(lián) 穩(wěn)壓電源。一、簡(jiǎn)易串聯(lián)穩(wěn)壓電源1、原理分析 圖411是簡(jiǎn)易串聯(lián)穩(wěn)壓電源，T1是調(diào)整管，D1是基準(zhǔn)電壓源，R1是限流電阻，R2是負(fù)載。由于T1基極電壓被

41、D1固定在UD1，T1 發(fā)射結(jié)電壓（UT1）BE在T1正常工作時(shí)基本是一個(gè)固定值（一般硅管為0.7V，鍺管為0.3V），所以 輸出電壓UOUD1（UT1）BE。當(dāng)輸出電壓遠(yuǎn)大于 T1發(fā)射結(jié)電壓時(shí)，可以忽略（UT1）BE，則UOUD1。 下面我們分析一下建議串聯(lián)穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓工作原理： 假設(shè)由于某種原因引起輸出電壓UO降低，即T1的發(fā)射極電壓（UT1）E降 低，由于UD1保持不變，從而造成T1發(fā)射結(jié)電壓（UT1）BE上升，引起T1基極 電流（IT1）B上升，從而造成T1發(fā)射極電流（IT1）E被 放大倍上升，由晶體管的負(fù)載特性可知，這時(shí)T1導(dǎo)通更加充分管壓降（UT1）CE將迅速減小，輸入電壓UI更

42、 多的加到負(fù)載上，UO得到快速回升。這個(gè)調(diào)整過程可以使用下面的變化關(guān)系圖表示：UO（UT1）EUD1恒定（UT1）BE（IT1）B（IT1）E（UT1）CEUO 當(dāng)輸出電壓上升時(shí)，整個(gè)分析過程與上面過程的變化相反，這里我們就不再重復(fù)，只是簡(jiǎn)單的用下面的變化關(guān)系圖表示：UO（UT1）EUD1恒定（UT1）BE（IT1）B（IT1）E（UT1）CEUO 這里我們只分析了輸出電壓UO降低的穩(wěn)壓工作原理，其實(shí)輸入電壓UI降低等其他情況下的穩(wěn)壓工作原理都與此類似，最終都是反應(yīng)在輸出電壓UO降低上，因此工作原理大致相同。 從電路的工作原理可以看出，穩(wěn)壓的關(guān)鍵有兩點(diǎn)：一是穩(wěn)壓管D1的穩(wěn)壓值UD1要保持穩(wěn)定；

43、二是調(diào)整管T1要工作 在放大區(qū)且工作特性要好。 其實(shí)還可以用反饋的原理來說明簡(jiǎn)易串聯(lián)穩(wěn)壓電源的工作原理。由于電路是一個(gè)射極輸出器，屬于電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路，電路的輸出電壓為UO （UT1）E（UT1）B，由于（UT1）B保 持穩(wěn)定，所以輸出電壓UO也保持穩(wěn)定。 簡(jiǎn)易串聯(lián)穩(wěn)壓電源由于使用固定的基準(zhǔn)電壓源D1，所以當(dāng)需要改變輸出電壓時(shí)只有更換穩(wěn)壓管D1，這樣調(diào)整輸出電壓非常不方便。另外由于直接通過輸出電壓UO的 變化來調(diào)節(jié)T1的管壓降（UT1）CE，這樣控制作用較小，穩(wěn)壓效果還不夠理想。因此這種穩(wěn)壓電源僅僅適合 一些比較簡(jiǎn)單的應(yīng)用場(chǎng)合。2、電路實(shí)例 圖411是簡(jiǎn)易串聯(lián)穩(wěn)壓電源的一個(gè)實(shí)際應(yīng)用電路，這個(gè)

44、電路用在無錫市無線電五廠生產(chǎn)的“詠梅”牌771型8管臺(tái)式收音機(jī)上。其中T8、DZ、 R18構(gòu)成簡(jiǎn)易穩(wěn)壓電路，B6、D4D7、C21組成整流濾波電路。由于T8發(fā)射結(jié)有0.7V壓降，為保證輸出電壓達(dá)到6V，應(yīng)選用穩(wěn)壓值為6.7V左 右的穩(wěn)壓管。二、串聯(lián)負(fù)反饋穩(wěn)壓電源 由于簡(jiǎn)易串聯(lián)穩(wěn)壓電源輸出電壓受穩(wěn)壓管穩(wěn)壓值得限制無法調(diào)節(jié)，當(dāng)需要改變輸出電壓時(shí)必須更換穩(wěn)壓管，造成電路的靈活性較差；同時(shí)由輸出電壓直接控制調(diào)整管 的工作，造成電路的穩(wěn)壓效果也不夠理想。所以必須對(duì)簡(jiǎn)易穩(wěn)壓電源進(jìn)行改進(jìn)，增加一級(jí)放大電路，專門負(fù)責(zé)將輸出電壓的變化量放大后控制調(diào)整管的工作。由于整 個(gè)控制過程是一個(gè)負(fù)反饋過程，所以這樣的穩(wěn)壓電

45、源叫串聯(lián)負(fù)反饋穩(wěn)壓電源。1、原理分析 圖421是串聯(lián)負(fù)反饋穩(wěn)壓電路電路圖，其中T1是調(diào)整管，D1和R2組成基準(zhǔn)電壓，T2為比較放大器，R3R5組成取樣電路，R6是負(fù)載。其電路組 成框圖見圖422。 假設(shè)由于某種原因引起輸出電壓UO降低時(shí)，通過R3R5的取樣電路，引起T2基極電壓（UT2）O成 比例下降，由于T2發(fā)射極電壓（UT2）E受穩(wěn)壓管D1的穩(wěn)壓值控制保持不變，所以T2發(fā)射結(jié)電壓（UT2）BE將 減小，于是T2基極電流（IT2）B減小，T2發(fā)射極電流（IT2）E跟 隨減小，T2管壓降（UT2）CE增加，導(dǎo)致其發(fā)射極電壓（UT2）C上 升，即調(diào)整管T1基極電壓（UT1）B將上升，T1管壓降（

46、UT1）CE減 小，使輸入電壓UI更多的加到負(fù)載上，這樣輸出電壓UO就上升。這個(gè)調(diào)整過程可以使用下面的變化關(guān)系圖表示：UO（UT2）OUD1恒定（UT2）BE（IT2）B（IT2）E（UT2）CE（UT2）C（UT1）B（UT1）CEUO當(dāng)輸出電壓升高時(shí)整個(gè)變化過程與上面完全相反，這里就不再贅述，簡(jiǎn)單的用下圖表示：UO（UT2）OUD1恒定（UT2）BE（IT2）B（IT2）E（UT2）CE（UT2）C（UT1）B（UT1）CEUO 與簡(jiǎn)易串聯(lián)穩(wěn)壓電源相似，當(dāng)輸入電壓UI或者負(fù)載等其他情況發(fā)生時(shí)，都會(huì)引起輸出電壓UO的 相應(yīng)變化，最終都可以用上面分析的過程說明其工作原理。 在串聯(lián)負(fù)反饋穩(wěn)壓電源

47、的整個(gè)穩(wěn)壓控制過程中，由于增加了比較放大電路T2，輸出電壓UO的變化經(jīng)過T2放大后再 去控制調(diào)整管T1的基極，使電路的穩(wěn)壓性能得到增強(qiáng)。T2的值越大，輸出的電壓穩(wěn)定性越好。2、調(diào)節(jié)輸出電壓 前面我們還說到R3R5是取樣電路，由于取樣電路并聯(lián)在穩(wěn)壓電路的輸出端，而取樣電壓實(shí)際上是通過這三個(gè)電阻分壓后得到。在選取R3R5的阻值時(shí)，可 以通過選擇適當(dāng)?shù)碾娮柚祦硎沽鬟^分壓電阻的電流遠(yuǎn)大于流過T2基極的電流。也就是說可以忽略T2基極電流的分流作用，這樣就可以用電阻分壓的計(jì)算方法來確 定T2基極電壓（UT2）B。 當(dāng)R4滑動(dòng)到最上端時(shí)T2基極電壓（UT2）B為： 此時(shí)輸出電壓為： 這時(shí)的輸出電壓是最小值。

48、 當(dāng)R4滑動(dòng)到最下端時(shí)T2基極電壓（UT2）B為： 此時(shí)輸出電壓為： 這時(shí)的輸出電壓是最大值。 以上計(jì)算中，當(dāng)（UT2）BED1時(shí)可以忽略（UT2）BE的 值。 通過上面的計(jì)算我們可以看出，只要合適選擇R3R5的阻值就可以控制輸出電壓UO的范圍，改變R3和 R5的阻值就可以改變輸出電壓UO的邊界值。3、增加輸出電流 當(dāng)輸出電流不能達(dá)到要求時(shí)，可以通過采用復(fù)合調(diào)整管的方法來增加輸出電流。一般復(fù)合調(diào)整管有四種連接方式，如圖427所示。 圖427中的復(fù)合管都是由一個(gè)小功率三極管T2和一個(gè)大功率三極管T1連接而成。復(fù)合管就可以看作是一個(gè)放大倍數(shù)為T1T2， 極性和T2一致，功率為（PT1）PCM的大功

49、率管，而其驅(qū)動(dòng)電流只要求（IT2）B。 圖428是一個(gè)實(shí)用串聯(lián)負(fù)反饋穩(wěn)壓電源電路圖。此電路采用圖427（a）中的復(fù)合管連接方法來增加輸出電流大小。另外還增加了一個(gè)電容C2，它的 主要作用是防止產(chǎn)生自激振蕩，一旦發(fā)生自激振蕩可由C2將其旁路掉。三、設(shè)計(jì)實(shí)例 這一節(jié)我們綜合運(yùn)用前面各章節(jié)的知識(shí)，根據(jù)給定條件實(shí)際設(shè)計(jì)一個(gè)直流穩(wěn)壓電源，通過這個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)例更好的掌握串聯(lián)負(fù)反饋穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)。由于是業(yè)余條件下的 設(shè)計(jì)，有些參數(shù)指標(biāo)并沒有過多考慮，有部分參數(shù)以經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行估算。這樣可以避免涉及過深、過多的理論知識(shí)，對(duì)于業(yè)余條件下的應(yīng)用完全可以滿足。1、電路指標(biāo) 直流輸出電壓UO：6V15V； 最大輸出電流IO：

50、500mA； 電網(wǎng)電壓變化10時(shí)，輸出電壓變化小于1；2、電路初選 由于橋式整流、電容濾波電路十分成熟，這里我們選擇橋式整流、電容濾波電路作為電源的整流、濾波部分。由于要求電源輸出電壓有一定的調(diào)整范圍，穩(wěn)壓電源部 分選擇串聯(lián)負(fù)反饋穩(wěn)壓電路。同時(shí)由于對(duì)輸出電流要求比較大，調(diào)整管必須采用復(fù)合管。綜合這些因素可以初步確定電路的形式，參見圖429。3、變壓部分 這一部分主要計(jì)算變壓器B1次級(jí)輸出電壓（UB1）O和變壓器的功率PB1。一般整流濾波電路有2V以上的電壓波動(dòng)（設(shè)為UD）。調(diào)整管T1的管壓降（UT1）CE應(yīng) 維持在3V以上，才能保證調(diào)整管T1工作在放大區(qū)。整流輸出電壓最大值為15V。根據(jù)第二章

51、常用整流濾波電路計(jì)算表可知，橋式整流輸出電壓是變壓器次 級(jí)電壓的1.2倍。 當(dāng)電網(wǎng)電壓下降10時(shí)，變壓器次級(jí)輸出的電壓應(yīng)能保證后續(xù)電路正常工作，那么變壓器B1次級(jí)輸出電壓（UB1）OMIN應(yīng) 該是：（UB1）OMIN（UD（UT1）CE （UO）MAX）1.2（UB1）OMIN（2V3V15V）1.220V1.216.67V 則變壓器B1次級(jí)額定電壓為：（UB1）O（UB1）OMIN0.9（UB1）O16.67V0.918.5V 當(dāng)電網(wǎng)電壓上升10時(shí)，變壓器B1的輸出功率最大。這時(shí)穩(wěn)壓電源輸出的最大電流（IO）MAX為 500mA。此時(shí)變壓器次級(jí)電壓（UB1）OMAX為： （UB1）OMAX（

52、UB1）O1.1（UB1）OMAX18.5V1.120.35V 變壓器B1的設(shè)計(jì)功率為：PB1（UB1）OMAX（IO）MAXPB120.35V500mA10.2VA 為保證變壓器留有一定的功率余量，確定變壓器B1的額定輸出電壓為18.5V，額定功率為12VA。實(shí)際購買零件時(shí)如果沒有輸出電壓為18.5V的變壓器 可以選用輸出電壓為18V或以上的變壓器。當(dāng)選用較高輸出電壓的變壓器時(shí)，后面各部分電路的參數(shù)需要重新計(jì)算，以免由于電壓過高造成元件損壞。4、整流部分 這一部分主要計(jì)算整流管的最大電流（ID1）MAX和耐壓（VD1）RM。 由于四個(gè)整流管D1D4參數(shù)相同，所以只需要計(jì)算D1的參數(shù)。根據(jù)第二

53、章常用整流濾波電路計(jì)算表可知，整流管D1的最大整流電流為：（ID1）MAX0.5IO（ID1）MAX0.5500mA0.25A 考慮到取樣和放大部分的電流，可選取最大電流（ID1）MAX為0.3A。 整流管D1的耐壓（VD1）RM即當(dāng)市電上升10時(shí)D1兩端的最大反向峰值電壓為：（VD1）RM1.414（UB1）OMAX1.4141.1（UB1）O1.555（UB1）O（VD1）RM1.55518.5V29V 得到這些參數(shù)后可以查閱有關(guān)整流二極管參數(shù)表，這里我們選擇額定電流1A，反向峰值電壓50V的IN4001作為整流二極管。5、濾波部分 這里主要計(jì)算濾波電容的電容量C1和其耐壓VC1值。 根據(jù)根據(jù)第二章濾波電容選擇條件公式可知濾波電容的電容量為（35）0.5TR，一般系數(shù)取5，由于市電頻率是50Hz，所以T為0.02S，R 為負(fù)載電阻。 當(dāng)最不利的情況下，即