第10章 直流稳压电源
前面几章介绍的各种电子电路，通常都需要直流电源来供电，一般电子设备中最常用的直流稳压电源是通过把交流电源经过降压、整流、滤波和稳压电路变换后而获得的。
10.1 直流稳压电源概述
10.1.1 直流稳压电源的组成与分类
直流稳压电源的作用是能够将频率为50Hz、有效值为220V的交流电压转换成输出幅值稳定的直流电压。直流稳压电源是由变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路4部分组成，如图10.1所示，这四个部分主要的功能介绍如下。
变压器整流电路滤波器稳压电路负载正弦交流电
图 10.1 直流稳压电源的组成
1. 变压器
电网提供的交流电一般是220V，而各种电子设备需要的直流稳压电源幅值各不相同。因此，常常需要将电网电压先经过电源变压器，然后将变换以后的二次电压再去整流、滤波和稳压，最后得到所需要的直流电压幅值。
2. 整流电路
整流电路的作用是利用具有单向导电性能的整流元件，一般是二极管，将正负交替的正弦交流电压整流为单方向的脉动电压。但是，这种单相脉动电压往往包含着很大的脉动成分。
3. 滤波器
滤波器主要由电容、电感等储能元件组成。它的作用是尽可能地将单相脉动电压中的脉动成分滤掉，使输出电压成为比较平滑的直流电压。
4. 稳压电路
当电网电压或负载电流发生变化时，滤波器输出直流电压的幅值也将随之改变，因此需要采取相应的措施，使输出的直流电压保持稳定。
10.1.2 直流稳压电源的主要指标
直流稳压电源的主要指标分为两种：一种是特性指标，包括输出电压、输出电流及输出电压调节范围等；另一种是质量指标，用来衡量输出直流电压的稳定程度，包括稳压系数、输出电阻、温度系数及纹波电压等。这些指标的含义，可简述如下：
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。
（2）最大输入－输出电压差
该指标表征在保证直流稳压电源正常工作条件下，所允许的最大输入－输出之间的电压差值，其值主要取决于直流稳压电源内部调整晶体管的耐压指标。 （3）最小输入－输出电压差
项目四 直流稳压电源
模块 直流稳压电源
授课
班级 ××××
时间 ××年×月×日
授课
班级
时
间 年 月 日
年 月 日 年 月 日
年 月 日 年 月 日
年 月 日 年 月 日
授课章节
目的
和
要求 1、了解直流稳压电源的原理、应用
2、掌握电路的设计、调试
重点
和
难点 直流稳压电源的原理、应用
图8.1 稳压电源的外形
8.1 直流稳压电源组成
8.1.1 直流稳压电源的组成
直流稳压电源一般由交流电源变压器、整流、滤波和稳压电路等几部分组成。如图8.2所示，变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电。整流电路把交流电变为直流电。经滤波后，稳压电路再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。
图8.2 直流稳压电源的组成
直流稳压电源的技术指标及对稳压电源的要求：
稳压电源的技术指标可以分为两大类，一类是特性指标，如输出电压、输出电流及电压调节范围；另一类是质量指标，反映一个稳压电源的优劣，包括稳定度、等效内阻（输出电阻）、纹波电压及温度系数等。对稳压电源的性能，主要有以下四个方面的要求：
1．稳定性好 当输入电压Usr （整流、滤波的输出电压）在规定范围内变动时，输出电压Usc 的变化应该很小，一般要求 %1UscUsc。
由于输入电压变化而引起输出电压变化的程度，称为稳定度指标，常用稳压系数S 来表示：S的大小，反映一个稳压电源克服输入电压变化的能力。在同样的输入电压变化条件下，S越小，输出电压的变化越小，电源的稳定度越高。通常S约为210～410。
UscUsrUsrUscS
2．输出电阻小
负载变化时（从空载到满载），输出电压Usc应基本保持不变。稳压电源这方面的性能可用输出电阻表征。输出电阻（又叫等效内阻）用r表示，它等于输出电压变化量和负载电流变化量之比。r反映负载变动时，输出电压维持恒定的能力，r 越小，则负载变化时输出电压的变化也越小。性能优良的稳压电源，输出电阻可小到1欧姆，甚至0.01欧姆。
第8章 直流稳压电源
8.1 单相整流滤波电路
教学要求：
1.掌握单相桥式整流电路的工作原理；
2.掌握电容滤波电路的工作原理；
3.了解电感滤波电路、∏型滤波电路的结构及原理。
引言
直流稳压电源是将交流电变换成功率较小的直流电，一般由变压、整流、滤波和稳压等几部分组成。整流电路用来将交流电压变换为单向脉动的直流电压；滤波电路用来滤除整流后单向脉动电压中的交流成分，使之成为平滑的直流电压；稳压电路的作用是输入交流电源电压波动、负载和温度变化时，维持输出直流电压的稳定。
一、单相整流电路
（一）半波整流电路
单相半波整流电路如下图(a)所示，图中Tr为电源变压器，用来将市电220V交流电压变换为整流电路所要求的交流低电压，同时保证直流电源与市电电源有良好的隔离。设V为整流二极管，令它为理想二极管，RL为要求直流供电的负载等效电阻。
由图可见，负载上得到单方向的脉动电压，由于电路只在u2的正半周有输出，所以称为半波整流电路。半波整流电路结构简单，使用元件少，但整流效率低，输出电压脉动大，因此，它只使用于要求不高的场合。
（二）桥式整流电路
为了克服半波整流的缺点，常采用桥式整流电路，如下图所示，图中V1、V2、V3、V4四只整流 二极管接成电桥形式，故称为桥式整流。
1.工作原理和输出波形
设变压器二次电压u2=21/2U2sinωt，波形如电压、电流波形图(a)所示。在u2的正半周，即a点为正，b点为负时，V1、V3承受正向电压而导通，此时有电流流过RL，电流路径为a→V1→RL→V3→b，此时V2、V4因反偏而截止，负载RL上得到一个半波电压，如电压、电流波形图(b)中的0～π段所示。若略去二极管的正向压降，则uO≈u2。
电压、电流波形在u2的负半周，即a点为负b点为正时，V1、V3因反偏而截止，V2、V4正偏而导通，此时有电流流过RL，电流路径为b→V2→RL→V4→a。这时RL上得到一个与0～π段相同的半波电压如电压、电流波形图(b)中的π～2π段所示，若略去二极管的正向压降，uＯ≈－u2。
第九章 直流稳压电源制作
任何一个电子电路要正常工作，都需要有直流电源提供能量。干电池是一种性能良好又便于
携带的直流电源，但它的容量很小，只能向简单电路提供小功率。多数电子整机都需要消耗
比较大的功率，因此需要大容量的直流电源。
一、整流与滤波电路
直流电源通常由三部分构成：整流电路、滤波电路和稳压电路。整流电路将交流电变成直流
电，滤波电路将脉动的直流电变成平滑的直流电，稳压电路能够自动稳定输出的直流电压。
直流稳压电源的能量来自于民用电力网。大家知道，民用电力网提供的是220V、50Hz的正弦
交流电。所谓“交流电”，是指电压或电流的方向在不断变化。而电子电路需要的是几伏特至
几十伏特的直流电，“直流电”是指电压或电流的方向是单一不变的。因此，稳压电源先将电
力网的电压降低到所需要的值，再将交流电转换成直流电。这项工作由整流电路来完成。
整流电路有多种形式，常府的有半波整流、全波整流和桥式整流。
半波整流电路如图9-1(a)所示。变压器将电力网的220V交流电压降低到我们所需要的E值，
它的电压波形如图9-1(b)所示。图中二极管的作用是整流，因为二极管具有单向导电特性，
所以电流只能从上到下流过负载电阻R，在R的两端得到正极性电压，电压波形如图9-1(c)
所示。显然，输出电压是单向的，但大小是变化的、脉动的，我们把这种电压叫做直流脉动
电压。
如果将二极管的连接方向更改如图9-2(a)所示，那么，流过负载R的电流就只能是由下向上，
输出电压的波形如图9-2（b）所示，所以在电阻R两端得到的是负极性的直流脉动电压。
半波整流只利用了输入电压的一半，所以它的效率比较低，输出直流电压的平均值也比较低。
若把电路接成如图9-3所示的全波整流形式，就能提高效率。
从图9-3可以看出，相对于变压器中心抽头C来说，线圈首尾两端(A、B)的瞬间电压极性总
是相反的，所以二极管D1、D2是交替导通的。但是，从负载电阻R来说，电流方向始终是从
