二极管及直流稳压电源

140 第7章 直流稳压电源在各种电子电路中，通常需要直流电源。

前面各章节介绍的晶体管放大器、集成运算放大器以及功率放大器等等，都用的是直流电源供电，而发电厂、变电站输送的是交流电．这就需要将交流电变成直流电。

直流稳压电源能够将电网提供的交流电转换成稳定的直流电，作为各种电子电路的直流电源。

对直流电源的主要要求是：一是输出电压的幅值稳定，即当电网电压或负载电流波动时输出电压能基本保持不变；二是输出电压纹波要小；三是交流电变换成直流电时的转换效率要高；四是要具有保护功能，若输出电流过大，或输入交流电压过高，都会使整流管或电路中的晶体管受到损坏，因此电路应具有必要的自我保护功能。

本章首先介绍常用的整流、滤波和稳压电路，再着重介绍线性稳压电源和开关稳压电源。

7.1 直流稳压电源的基本组成及工作原理这里所讨论的直流稳压电源实际是一种单相小功率电源，它将频率为50赫兹、有效值为220伏的单相交流电压转换为幅值稳定、输出电流较小的直流电压。

7.1.1 直流稳压电源的基本组成一个性能良好的单相小功率直流稳压电源通常由四部分组成：电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路。

如图7-1所示为直流稳压电源的组成框图。

由于大多数电子设备所需的直流电压一般为几至几十伏，而交流电网提供的220伏（有效值）电压相对较大，变压器的作用是将电网提供的220伏、50赫兹的交流电压降压，以适合直流稳压电源的需要。

另外，变压器还可以起到将直流电源与电网隔离的作用。

图7-1 直流稳压电源的组成框图将交流电变为脉动的直流电的过程叫做整流。

整流电路的作用是将降压后的交流电压转换为单极性的脉动电压。

整流电路的输出是脉动电压，这种脉动电压中虽然包含有较大的直流电压成分，但它也含有丰富的交流成分（称为纹波）。

这种脉动电压不能作为电子电路的直流电源。

需要对脉动电压进行平滑处理，也就是对脉动电压进行滤波。

直流稳压电源常用电容或电感来进行滤波，属于无源滤波电路。

二极管的作用变容二极管使用于电视机的高频头中整流二极管利用二极管单向导电性，可以把方向交替变化的交流电变换成单一方向的脉动直流电。

开关元件二极管在正向电压作用下电阻很小，处于导通状态，相当于一只接通的开关；在反向电压作用下，电阻很大，处于截止状态，如同一只断开的开关。

利用二极管的开关特性，可以组成各种逻辑电路。

检波二极管在收音机中起检波作用二极管正向导通后，它的正向压降基本保持不变（硅管为0.7V，锗管为0.3V）。

利用这一特性，在电路中作为限幅元件，可以把信号幅度限制在一定范围内。

继流二极管在开关电源的电感中和继电器等感性负载中起继流作用。

变容二极管使用于电视机的高频头中。

万用表X100或X1K挡测两边的阻值一样,或是短路,断路都是坏的如果一面有一定的阻值,另一面表针不动,正反向阻值越大说明是好的1、作用：二极管的主要特性是单向导电性，也就是在正向电压的作用下，导通电阻很小；而在反向作用下导通电阻极大或无穷大。

正因为二极管具有上述特性，无绳电话机中常把它用在整流、隔离、极性保护、编码控制、调频调制和静噪等电;路中。

电话机里使用的晶体二极管按作用可分为：整流二极管（如1N4004）、隔离二极管（如1N4148）、发光二极管（如 BAT85）、稳压二极管等。

2、识别方法：二极管的识别很简单，小功率二极管的N极（负极），在二极管外表大多采用一种色圈标出来，有些二极管也用二极管专用符号来表示P极（正极）或N极（负极），也有采用鼓号标志为“P”、“N”来确定二极管极性的。

发光二极管的正负极可从引脚长短来识别，长脚为正，断脚为负。

电容器在不同电路中的名称和作用电容器是一种储能元件，具有“隔直通交，阴低频通高频”的特性，人们为了认识和鉴别不同电路中的电容器，根据其在线路中的作用而给它起了许多名称，了解这些名称和作用，对读图是垫脚有帮助的。

下面介绍一些常用名称的含义。

1、滤波电容它并接在电路正负极之间，把电路中无用的交流电流去掉，一般采用大容量电解电容器，也有采用其他固定电容器的。

直流稳压电源技术——稳压电源基础第二章稳压电源基础一、电子元件基础知识直流稳压电源中主要使用这些电子元件：电阻、电容、变压器、电感、二极管、三极管、场效应管、集成电路等，有些直流稳压电源可能还有发光二极管、电流表、电压表元件用于工作状态的指示。

这些电子元件主要分为无源器件和有源器件两大类。

其中无源器件是电阻、电容、变压器、电感；有源器件是二极管、三极管、场效应管、集成电路。

无源器件就不必说了，下面我们主要介绍一下有源器件的基础知识。

1、二极管二极管是我们通常情况下的俗称，它的学名叫晶体二极管或半导体二极管。

二极管就是由一个PN 结，加上相应的电极引线封装而成。

二极管按材料分类有硅材料和锗材料；按功能分类又可以分为整流二极管、检波二极管、开关二极管、稳压二极管、变容二极管、肖特基二极管、发光二极管等。

常用的二极管主要是利用PN结的单向导电性进行工作。

如：整流二极管、检波二极管、开关二极管等。

但是二极管还有一些比较特殊的性能，比如稳压二极管反向击穿后两端电压保持不便；变容二极管PN结间的结电容会随着外加电压的变化而发生变化；发光二极管通电后能够发光。

（1）二极管的主要参数正向电流IF在额定功率下，允许通过二极管的电流值。

正向电压降VF二极管通过额定正向电流时，在两极间所产生的电压降。

最大整流电流（平均值）IOM在半波整流连续工作的情况下，允许的最大半波电流的平均值。

反向击穿电压VB二极管反向电流急剧增大到出现击穿现象时的反向电压值。

正向反向峰值电压VRM二极管正常工作时所允许的反向电压峰值，通常VRM 为VP的三分之二或略小一些。

反向电流IR在规定的反向电压条件下流过二极管的反向电流值。

结电容C电容包括电容和扩散电容，在高频场合下使用时，要求结电容小于某一规定数值。

最高工作频率FM二极管具有单向导电性的最高交流信号的频率。

（2）直流稳压电源中常用的二极管直流稳压电源中常用的二极管有整流二极管、稳压二极管和发光二极管。

简单直流稳压电源设计实验报告目录一、实验目的二、实验原理三、实验器材四、实验步骤五、实验结果分析六、实验结论七、实验感想一、实验目的本实验的主要目的是通过自行设计并搭建简单的直流稳压电源电路，实现对直流电压的稳定输出。

通过实验实际操作，加深对稳压电源原理的理解，培养学生动手能力和实践操作能力。

二、实验原理直流稳压电源是将不稳定的直流电压（如电池、整流器等输出的电压）通过稳压电路的处理，转换为稳定的输出电压。

经过稳压电路处理后的输出电压可以保持在一定的范围内不变，不受输入电压波动的影响。

稳压电源的主要原理是通过负反馈电路来调节输出电压，使其保持在设定值。

常见的稳压电路有三种：电阻稳压、二极管稳压和集成电路稳压。

在本实验中，我们将采用二极管稳压电源电路进行设计和实验。

三、实验器材1. 直流电源：用于提供实验电压源。

2. 电阻、二极管、电容：用于搭建稳压电源电路。

3. 示波器、万用表：用于测量电路的输入输出波形和电压值。

四、实验步骤1. 检查实验器材是否齐全并连接好各部分。

2. 根据设计要求，选择适当的电阻、二极管和电容进行搭建稳压电源电路。

3. 通过万用表测量搭建好的稳压电源电路的输入输出电压，并通过示波器观察电压波形。

4. 对输入电压进行调节，观察输出电压是否稳定。

5. 记录实验数据，并进行分析。

五、实验结果分析经过实验操作和数据记录，我们得到了如下结果：1. 搭建好的稳压电源电路可以稳定输出设计要求的电压。

2. 经过调节输入电压，输出电压基本保持不变，证明了稳压电源的稳定性。

3. 通过示波器观察，电路的输入输出波形符合稳压电源的特性，没有明显的波动和噪声。

六、实验结论通过本次实验，我们成功设计并搭建了简单的直流稳压电源电路，并验证了其稳定输出的功能。

实验结果符合稳压电源的设计要求，证明了电路的稳定性和可靠性。

七、实验感想通过本次实验，我们深刻理解了稳压电源的原理和设计方法，学会了如何利用电阻、二极管和电容搭建稳压电源电路，并通过实际操作获得了丰富的实验经验。

直流稳压电源（稳压二极管）
一、理解电路原理图
1.各部分作用
变压器T：整流二极管VD1-VD4：电容C：RP1和DZ：2.画出各部分波形
变压器输出
3. 整流二极管VD1-VD4中，
如果有一个二极管反接，会
出现什么现象：
整流二极管输出
如果有一个二极管短路，会
出现什么现象：
滤波电容输出
如果有一个二极管断开，会
出现什么现象：
稳压二极管输出
ωt V
ωt V
ωt V
ωt V
二、实验结果
1.用万用表测出各部分电压值
变压器输出：
（断开变压器后面电路进行测量，测量交流电压）
整流二极管输出：
（断开整流二极管后面电路进行测量，测量直流电压）滤波电容输出：
（断开滤波电容后面电路进行测量，测量直流电压）稳压二极管输出：
2．用示波器测出各部分波形
变压器输出
（断开变压器后面电路进行测量）
整流二极管输出
（断开整流二极管后面电路进行测量）
滤波电容输出
（断开滤波电容后面电路进行测量）
ωt V
ωt V
ωt V。

直流稳压电源一般有哪几部分组成直流稳压电源的组成直流稳压电源主要由四部分组成：电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路。

1.电源变压器电源变压器是一种软磁电磁元件，功能是功率传送、电压变换和绝缘隔离，在电源技术中和电力电子技术中得到广泛的应用。

2.整流电路“整流电路”(recTIfying circuit)是把交流电能转换为直流电能的电路。

大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。

它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。

整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。

20世纪70年代以后，主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。

滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分。

变压器设置与否视具体情况而定。

变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离。

整流电路的作用是将交流降压电路输出的电压较低的交流电转换成单向脉动性直流电，这就是交流电的整流过程，整流电路主要由整流二极管组成。

经过整流电路之后的电压已经不是交流电压，而是一种含有直流电压和交流电压的混合电压。

习惯上称单向脉动性直流电压。

3.滤波电路滤波电路常用于滤去整流输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成，如在负载电阻两端并联电容器C，或与负载串联电感器L，以及由电容，电感组成而成的各种复式滤波电路。

4.稳压电路稳压电路是指在输入电压、负载、环境温度、电路参数等发生变化时仍能保持输出电压恒定的电路。

这种电路能提供稳定的直流电源，广为各种电子设备所采用。

直流稳压电源主要技术指标直流稳压电源的技术指标可以分为两大类：一类是特性指标，反映直流稳压电源的固有特性，如输入电压、输出电压、输出电流、输出电压调节范围;另一类是质量指标，反映直流稳压电源的优劣，包括稳定度、等效内阻(输出电阻)、纹波电压及温度系数等。

1、特性指标(1)输出电压范围符合直流稳压电源工作条件情况下，能够正常工作的输出电压范围。