串联型开关稳压电路

第十章 直流电源自 测 题一、判断下列说法是否正确，用“√”“×”表示判断结果填入空内。

（1） 直流电源是一种将正弦信号转换为直流信号的波形变换电路。

（ ）（2） 直流电源是一种能量转换电路，它将交流能量转换为直流能量。

（ ）（3）在变压器副边电压和负载电阻相同的情况下，桥式整流电路的输出电流是半波整流电路输出电流的2倍。

（ ）因此，它们的整流管的平均电流比值为2:1。

（ ）（4）若U 2为电源变压器副边电压的有效值，则半波整流电容滤波电路和全波整流电容滤波电路在空载时的输出电压均为22U 。

（ ）（5）当输入电压U I 和负载电流I L 变化时，稳压电路的输出电压是绝对不变的。

（ ）（6）一般情况下，开关型稳压电路比线性稳压电路效率高。

（ ） 解：（1）× （2）√ （3）√ × （4）√ （5）×（6）√二、在图10.3.1（a ）中，已知变压器副边电压有效值U 2为10V ，23T C L ≥R （T 为电网电压的周期）。

测得输出电压平均值U O （AV ）可能的数值为A. 14VB. 12VC. 9VD. 4.5V选择合适答案填入空内。

（1）正常情况U O （AV ）≈ ；（2）电容虚焊时U O （AV ）≈ ；（3）负载电阻开路时U O （AV ）≈ ；（4）一只整流管和滤波电容同时开路，U O （AV ）≈ 。

解：（1）B （2）C （3）A （4）D三、填空：图T10.3在图T10.3所示电路中，调整管为 ，采样电路由 组成，基准电压电路由 组成， 比较放大电路由 组成， 保护电路由 组成；输出电压最小值的表达式为 ，最大值的表达式为 。

解：T 1，R 1、R 2、R 3，R 、D Z ，T 2、R c ，R 0、T 3；)( )(BE2Z 3321BE2Z 32321U U R R R R U U R R R R R +++++++，。

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 。

串联型直流稳压电源的设计报告一. 题目: 串联型直流稳压电源的设计。

二. 要求：设计并制作用晶体管和集成运算放大器组成的串联型直流稳压电源。

指标：1、输出电压6V、9V两档，同时具备正负极性输出；2、输出电流：额定电流为150mA，最大电流为500mA；3、在最大输出电流的时候纹波电压峰值▲Vop-p≤5mv；三. 电路原理分析与方案设计采用变压器、二极管、集成运放，电阻、稳压管、三极管等元件器件。

220V的交流电经变压器变压后变成电压值较少的交流，再经过桥式整流电路和滤波电路形成直流，稳压部分采用串流型稳压电路。

比例运算电路的输入电压为稳定电压，且比例系数可调，所以其输出电压也可以调节；同时，为了扩大输出电流，集成运放输出端加晶体管，并保持射极输出形式，就构成了具有放大环节的串联型稳压电路。

1.方案比较：方案一.用晶体管和集成运放组成基本串联型直流稳压电源方案二.用晶体管和集成运放组成的具有保护换届的串联型直流稳压电源.方案三：用晶体管和集成运放组成的实用串联型直流稳压电压可行性分析：上面三种方案中，方案一最简单，但功能也最少，没有保护电路和比较放大电路，因而不够实用，故抛弃方案一。

方案三功能最强大，但是由于实验室条件和经济成本的限制，我们也抛弃方案三，因为它牺牲了成本来换取方便。

所以从简单、合理、可靠、经济从简单而且便于购买的前提出发，我选择方案二未我们最终的设计方案。

2.结合设计的要求，电路框图如下3.单元电路设计与元器件选择（1）变压器的选择直流电的输入为220V的电网电压，一般情况下，所需直流电压的数值和电网电压的有效值相差较大，因而需要通过电源变压器降压后，再对电流电压处理。

电源变压器的作用是将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压Ui。

变压器副边与原边的功率比为P2/ P1=η，式中η是变压器的效率。

本次课程设计的要求是输出正负9伏和正负6负的双电压电源，输出电压较低，而一般的调整管的饱和管压降在2-3伏左右，由Omin Imax CE U U U -=，CE U 为饱和管压降，而Im ax U =9V 为输出最大电压，Om in U 为最小的输入电压，以饱和管压降CE U =3伏计算，为了使调整管工作在放大区，输入电压最小不能小于12V ，为保险起见，可以选择220V-15V 的变压器，再由P=UI 可知，变压器的功率应该为0.5A ×9V=4.5w ，所以变压器的功率绝对不能低于4.5w ，并且串联稳压电源工作时产生的热量较大，效率不高，所以变压器功率需要选择相对大些的变压器。

DCDC电路设计一．题目设计一个PWM开关稳压电源。

要求：输入电压 1-2 V 升压 5-20V二．设计方案方案1：实验原理开关稳压电源原理如图和串联反馈式稳压电路相比，电路增加了LC滤波电路以及产生固定频率的三角波电压发生器和比较其组成的控制电路。

Vi为整流滤波电路输出电压，Vb 为比较器输出电压。

Vb>0时，三极管饱和导通，二极管D截止，电感储能，电容充电，。

而Vb<0时，三极管截止，滤波电感产生自感电势，二极管导通，于是电感中储存的能量向负载释放。

输出电压Vo位Vo=qV1,q为脉冲波形的占空比，故称脉宽调制开关稳压电源。

当Vf>Vref时，比较放大器输出电压Va为负值，Va与固定频率三角波电压Vt 相比较，得到Vb的的方波波型，其占孔比q<50%,使输出电压下降到预定的稳压值。

同理，V1下降，Vo也下降，Vf<Vref,Va为正值，Vb的占空比<50%，输出电压上升到预定值。

具体实验电路三角波发生器电路为方案2：DC/DC变换器的基本类型开关电源是进行交流/直流、直流/直流，直流/交流的功率变换的电源，其核心部分就是DC/DC变换器。

其工作原理：控制通/断电时间比可以改变的电子开关元件，将直流电能变换为脉冲状交流电能，然后通过储能元件或变压器对脉冲交流电能的幅度按人们的要求做必要的变换，再经平滑滤波器变为直流。

升压型变换器如图表1，当开关管VT导通时，电流经电感L和开关管入地，电感上的电压降左端为正，右端为负，随着电流的增大，储存于电感中的磁能增大；当开关管截止时，电感上的电压调转极性，左端为负，右端为正，二极管导通，电流对电容C充电。

可见，输出电压UO高于输入电压UI。

在VT导通，VD截止期，负载上的电流是有电容放电维持的。

在开关管和二极管导通时的电压降远比输入的电压小时，则在VT导通期间ILMAX=ILMIN+UI/L*ton在VT截止期间ILMIN=ILMAX－（UO－UI）/L*toff由以上二式可得UO=UI(ton-toff)/toff=1/(1-D)*UI图表 1a．b两点为输出电压u。

开关电源基础知识介绍开关电源基础知识介绍现在电器化中常用的稳压电源有两大类：线性稳压电源和形状型稳压电源。

线性稳压电源亦称串联调整式稳压电源。

它的优点是成本较低、稳压性能好、输出纹波小，它的缺点是工作效率较低，在中小功率应用场合用得较多。

形状型稳压电源是指开关电源中的调整管工作在截止区和饱和区。

它的工作状态就象普通机械开关一样，当调整管截止时相当开关断开，而调整管饱和导通时相当于开关接通。

这种起着开关作用的三极管我们就把它称为开关管，用开关管来稳定输出电源，我们就把它称为开关型稳压电源。

开关型稳压电源具有体积小、抗干扰能力强、损耗小、效率高、具有保护能力等优点。

计算机及其外部设备中，如计算机、打印机和显示器等都使用开关型稳压电源。

开关电源就其与负载联接的形式不同，可分为并联型和串联型两种。

并联型开关电源与串联型开关电源工作原理基本相同，电压调整范围也差不多。

它们主要区别在于：并联型开关电源，其电压输出端与电网间有开关变压器进行电路上的隔离，因此，机板上除与开关变压器初级相连的部分电路外，其余均不与市电相连，因此并联型号开关电源安全性好，容易与外界接口；而串联型号开关电源由于没有隔离变压器，整机的“地“有可能与电网火线相连，致使整机安全性差，不利于与外界接口。

并联型开关电源电路复杂，对开关管要求高，而串联型开关电源电路相对简单得多，成本也低。

开关电源就其开关管的被激励方式的不同，可分为自激式和他激式两种。

自激式开关电源由开关管、启动电路、反馈电路、稳压电路等组成，这种方式电路简单，稳压精度不高。

他激式开关电源中的开关管的工作状态是通过脉宽调制组件来完成的，这种方式虽然电路复杂，但具有稳压精度高、负载能力强等许多优点，现在电器设备中大多使用它源程序式开关电源。

在他激式开关电源中又可分为电压驱动型和电流驱动型两种。

电压驱动型是指通过电压驱动型脉宽调制组件驱动晶体开关管工作。

电流驱动型芯片有TL494、MC494等，在计算机电源中多使用电压驱动型脉宽调制组件。

稳压电路计算公式一、线性稳压电路（以串联型稳压电路为例）1. 输出电压计算。

- 在基本的串联型稳压电路中，输出电压U_o的计算公式为U_o=U_REF(1 +frac{R_2}{R_1})。

其中U_REF是基准电压源的电压，R_1和R_2是取样电阻。

- 例如，已知U_REF = 2.5V，R_1=1kΩ，R_2=1kΩ，则U_o=2.5×(1+(1kΩ)/(1kΩ)) = 2.5×2 = 5V。

2. 调整管的功耗计算。

- 调整管的功耗P_T等于管压降U_CE与流过调整管的电流I_C的乘积，即P_T=U_CEI_C。

在串联型稳压电路中，U_CE=U_i-U_o，I_C≈ I_L（负载电流）。

- 假设输入电压U_i=10V，输出电压U_o = 5V，负载电流I_L=1A，则U_CE=10 - 5=5V，P_T=5V×1A = 5W。

二、开关稳压电路（以降压型（Buck）开关稳压电路为例）1. 输出电压计算。

- 对于降压型开关稳压电路，输出电压U_o与输入电压U_i、开关管的导通时间T_on和开关周期T有关，其计算公式为U_o=U_ifrac{T_on}{T}。

这里frac{T_on}{T}也称为占空比D，所以U_o=U_iD。

- 例如，输入电压U_i=12V，占空比D = 0.5，则U_o=12×0.5 = 6V。

2. 电感电流计算（连续导通模式下）- 在连续导通模式下，电感电流的平均值I_L等于输出电流I_o。

电感电流的纹波Δ I_L可由公式Δ I_L=frac{U_o(1 - D)}{L f}计算，其中L为电感值，f=(1)/(T)为开关频率。

- 假设U_o=5V，D = 0.4，L = 100μ H，开关频率f = 100kHz，则Δ I_L=(5×(1 - 0.4))/(100×10^- 6)×100×10^{3}=(5×0.6)/(10)=0.3A。