第7章 直流稳压电源模电最新版多媒体精品电子课件

7.1 直流稳压电源主要性能指标和分立元件稳压电路 稳压电源的主要性能指标包括特性指标和质量指标。 特性指标规定了电源的适用范围，其中包括电源允许输出 电流和输出电压（或输出电压可调范围）。质量指标包括稳压 系数、输出电阻、温度系数和纹波电压等。 1.稳压系数（Coefficient of Voltage stabilization） 稳压系数定义为负载不变时，输出电压相对变化量和输入 电压相对变化量之比，即
图7.0.1 充电器外观
图7.0.2 充电器内部电路
7.1 直流稳压电源主要性能指标和分立元件稳压电路 7.1.1 稳压电源及其主要性能指标 经过整流、滤波所得到的直流电压较平滑，纹波也较小， 但输出的直流电压并不稳定。它会因交流电网电压的波动、负 载的变化和温度变化等因素，使输出电压随之变化。显然这种 电源在要求较高的场合和对电源电压稳定性较高的电子设备和 电子电路是不适用的。所以电子设备中的直流电源和电子电路 的供电电源，一般在滤波电路和负载之间加接稳压电路，以达 到稳压供电的目的，使电子设备和电子电路稳定可靠地工作。
P2≥U2 I2 考虑到变压器效率，在选用变压器时应将P2除以效率η。 小功率变压器效率表见表7.1.1。
三、滤波电容选择 滤波电容C电容值由下式估算
式中，T为市电频率, T= 0.02S。 电容器耐压值UCN取 UCN≥(1.5～2)U2 式中, U2为变压器二次电压。
四、变压器选择
变压器二次侧电压U2根据式( 1.4.4)估算，二次侧电流I2 应大于最大输出电流,即 I2>Iomax 二次侧伏安容量P2
7.1.2 并联稳压电路及其应用 一、电路组成 因稳压管与负载并联而得名，又称硅稳压管稳压电路（ Zener voltage regualator）。图中R为限流电阻（Limiting current resistance）,限制IZ，防止超过IZM而损坏。
图7.1.1 硅稳压二极管稳压电路
稳压条件： 稳压管正常工作时必须反偏，且反偏电流IZ必须满足： IZmin≤IZ≤IZM
直流稳压电源通过变压、整流、滤波等处理，将交流电 压转换为平滑的直流电压，再经过稳压电路就可以输出稳定 的直流电压。直流稳压电源是一种重要的常用电路，它在实 验仪器、家用电器、工业设备等各类电子产品中为其它功能 电路提供能量。
普通的镍氢电池充电器如图7.0.1所示，它可对2节5号镍 氢充电电池充电。打开外壳取出其内部电路，如图7.0.2所示， 可以看到常用于组成直流电源的电源变压器和整流二极管等 元器件。
3. 最大纹波电压与纹波抑制比
叠加在输出电压上的波动分量称为最大纹波电压，常 用其峰-峰值△UOP-P来表示，一般为毫伏级。 纹波抑制比SR表示，稳压电路输入纹波电压峰-峰值 △UIP-P与输出纹波电压峰-峰值△UOP-P之比，并取其分贝数， 即
4. 温度系数（Temperature coefficient）
7.1 7.2 7.3
直流稳压电源主要性能指标 和分立元件稳压电路 线性集成稳压电路 开关稳压电源
1.了解稳压电源主要性能指标，熟悉并联稳压电路组成、特 点，会估算元器件参数。 2.了解串联反馈型分立元件稳压电路组成、稳压原理及输出 电压计算方法。
3. 了解三端线性集成稳压器分类、主要参数、引脚排列及使 用注意事项；熟悉三端线性集成稳压器的应用，会选用集成 稳压器、计算外接元器件参数。 4.了解开关电源特点及基本原理。选学开关集成稳压器 LM3578A及其应用电路。
稳压二极管组成的并联稳压电源，具有电路结构简单、 使用元件少等优点。但存在稳压值取决于稳压管的稳定电压， 不能调节。因此，这种稳压电路适用于电压固定、负载电流 小、负载变动不大的场合。
7.1.3 并联稳压电路元器件的选择
一、限流电阻的选择
当输入直流电压最低（ UImin ）而负载电流最大（ ILmax ） 时，IZ最小，其值应大于Izmin，否则稳压管不能可靠地稳压。
①电网电压波动；②RLቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ化。 （2）稳压原理 ① UI↑
② UI↓
从以上分析可知，硅稳压管电路能稳定输出电压，是稳压 管和限流电阻起决定作用，即利用硅稳压管反向击穿时电压稍 有变化引起反向击穿电流很大的变化，再通过限流电阻R把电 流变化转换成电阻上电压的变化，籍以稳定输出电压。
图7.1.1所示电路，限流电阻被短电路了，电路还能否 稳压？为什么？
U O / U O Sr U I / U I
I O＝0，T 0
显然，Sγ越小，稳压电路输出电压的稳定性越好。
在一些参考文献中，用电压调整率Su 和电流（负载）调 整率SI 来描述稳压性能。电压调整Su 为：
U O / U O 100 ％ Su U I
I O＝0
电流调整率SI 为输入电压和温度不变时输出电流从零度 到最大时输出电压相对变化量：
SI
U O UO
100 ％
I O＝0，T 0
2.输出电阻（Output resistance）
当输入电压固定时，输出电压相对变化量与负载电流变 化量之比，称为输出电阻，即
U O RO IO
U I＝0
Ro的大小反映了当负载变动时，稳压电路保持输出电 压稳定的能力。Ro越小，表示它的稳定性能越好。
当输入直流电压最高(UImax)而负载电流最小时（IL=0）， IZ最大，其值小于IZM，否则，会使稳压管过热而损坏。即
二、稳压二极管的选择 1．UZ选取
UZ＝UO
若一个管子稳压值不够，可用两个或多个稳压管串联。
2．IZM选取 IZM＝(2~3)ILmax
为使硅稳压二极管稳压电路正常工作，还要考虑在输 入电压最低值时稳压二极管的工作电流最小值ILmin大于稳 压管工作电流，即ILmin＞IZ，为什么？
式中，Izmin为使稳压管稳压的最小电流，在元件手册中查得 的IZ即为Izmin。
硅稳压管稳压电路中，Ro=rZ∥R，R为限流电阻，rZ为稳 压管动态电阻，一般R>>rZ，所以Ro≈rZ。
图7.1.1所示电路，稳压二极管极性接反，该电路能否稳 压？输出电压多大？
二、工作原理
（1）电源不稳定的主要原因