直流电源

组成及作用

直流稳压电源将交流电转换成直流电，由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路组成。

直流电源的输人为220V的电网电压（即市电），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，再对交流电压进行处理。变压器二次电压有效值决定于后面电路的需要。目前，也有部分电路不用变压器，利用其它方法升压或降压。

变压器二次电压通过整流电路从交流电压转换为直流电压，即将正弦波电压转换为单一方向的脉动电压，半波整流电路和全波整流电路的输出波形如图中所画。可以看出，它们均含有较大的交流分量，会影响负载电路的正常工作；例如，交流分量将混人输人信号被放大电路放大，甚至在放大电路的输出端所混人的电源交流分量大于有用信号；因而不能直接作为电子电路的供电电源。应当指出，图中整流电路输出端所画波形是未接滤波电路时的波形，接人滤波电路后波形将有所变化。

为了减小电压的脉动，需通过低通滤波电路滤波，使输出电压平滑。理想情况下，应将交流，分量全部滤掉，使滤波电路的输出电压仅为直流电压。然而，由于滤波电路为无源电路，所以接人负载后势必影响其滤波效果。对于稳定性要求不高的电子电路，整流、滤波后的直流电压可以作为供电电源。

交流电压通过整流、滤波后虽然变为交流分量较小的直流电压，但是当电网电压波动或者负载变化时，其平均值也将随之变化。稳压电路的功能是使输出直流电压基本不受电网电压波动和负载电阻变化的影响，从而获得足够高的稳定性。

整流电路

（辅导书351页）

二极管选取
	半波整流	全波整流	桥式整流
正向平均电流
最大反向电压
选取留10%余地

半波整流

单相半波整流电路简单易行，所用二极管数量少。但是由于它只利用了交流电压的半个周期，所以输出电压低，交流分量大（即脉动大），效率低。因此，这种电路仅适用于整流电流较小，对脉动要求不高的场合。

全波整流

为了克服单相半波整流电路的缺点，在实用电路中多采用单相全波整流电路，最常用的是单相桥式整流电路。

输出电压的平均值是半波整流电路的两倍。

桥式整流

单相桥式整流电路与半波整流电路相比，在相同的变压器二次电压下，对二极管的参数要求是一样的，并且还具有输出电压高、变压器利用率高、脉动小等优点。利用桥式整流电路可以轻易地获得正、负电源，如下图所示

（课本438页）

在实际应用中，当整流电路的输出功率（即输出电压平均值与电流平均值之积）超过几千瓦且又要求脉动较小时，就需要采用三相整流电路。

（课本439页）

滤波电路

与用于信号处理的滤波电路相比，直流电源中滤波电路的显著特点是：均采用无源电路；理想情况下，滤去所有交流成分，而只保留直流成分；能够输出较大电流；而且，因为整流管工作在非线性状态（即导通或截止），故而滤波特性的分析方法也不尽相同。

输出电压平均值

输出电压平均值为

按照相似三角形得关系

因而

当负载开路，即R_L=∞时，U_O(AV)=√2U₂，当R_LC=(3~5) T/2时

为了获得较好的滤波效果，在实际电路中，应选择滤波电容的容量满足R_LC=(3~5)T/2的条件。由于采用电解电容，考虑到电网电压的波动范围为土10%，电容的耐压值应大于1.1√2U₂。在半波整流电路中，为获得较好的滤波效果，电容容量应选得更大些。

导通角

在未加滤波电容之前，无论是哪种整流电路中的二极管均有半个周期处于导通状态，也称二极管的导通角θ等于π。加滤波电容后，只有当电容充电时，二极管才导通，因此，每只二极管的导通角都小于π。

稳压管稳压电路

通常，稳压管的动态电阻r_Z远小于限流电阻R和负载电阻R_L，故其稳压系数和输出电阻为

稳压管稳压电路依靠稳压管的电流调节作用和限流电阻的补偿作用,使得输出电压稳定。限流电阻是必不可少的组成部分，必须合理选择阻值,才能保证稳压管既能工作在稳压状态,又不至于因功耗过大而损坏。R应满足

晶体管的调节作用使U_O稳定，所以称晶体管为调整管，电路被称为基本调整管电路。调整管、基准电压电路、采样电路和比较放大电路是串联型稳压电路的基本组成部分。

当电网电压变化时，稳压电路通过限流电阻R上电压的变化来抵消U_I的变化，即ΔU_R≈ΔU_I，从而使U_O基本不变。

综上所述，在稳压二极管所组成的稳压电路中，利用稳压管所起的电流调节作用，通过限流电阻R上电压或电流的变化进行补偿，来达到稳压的目的。限流电阻R是必不可少的元件，它既限制稳压管中的电流使其正常工作，又与稳压管相配合以达到稳压的目的。一般情况下，在电路中如果有稳压管存在，就必然有与之匹配的限流电阻。（课本447页）

串联型线性稳压电路

（辅导书352页）

电路的输出电压为

设输入电压U_I随电网电压波动土10%，最大负载电流为I_Lmax，且I_Lmax远大于采样电阻的电流，则选择调整管的最大发射极电流、最大管压降和集电极的最大功率为

因而，为使调整管安全工作，其最大集电极电流I_CM、c-e间能够承受的最大管压降U_(BR)CEO和集电极最大耗散功率P_CM应满足

此外，还需根据手册为调整管安装合适的散热器。

电路是靠引人深度电压负反馈来稳定输出电压的。

在什么情况下差分放大电路中的放大管和调整管不能工作在放大区，而使负反馈失去作用，电路不再稳压呢？

举例如下:

（1）当输人电压因电网电压降低而达到最小值U_Imin且输出电压又为最大值U_Omax时，若调整管T₁的管压降

T₁进人饱和区，则电路不再稳压。

（2）环境温度升高，T₁的穿透电流I_CEO；增大且空载时，若T₁的管压降

T₁进入饱和区，电路出现高温失控现象，不再稳压。

（3）T₁基极的节点电流方程为

即R_e的电流等于T₁基极电流和T₃集电极电流之和。若负载电流增大至使I_B1=I_Rc，则T₃截止，差分放大电路不能正常工作，电路不再稳压。

（4）在差分放大电路中，T₂和T₃的发射极电流之和等于R_e中的电流，而且R_e中的电流基本不变，即

若空载，即T₃集电极电流最大时，I_C3≥I_Re，则T2管截止，差分放大电路不能正常工作，电路不再稳压。

（5）若在输出端测得纹波电压不是几毫伏至十几毫伏，而是几百毫伏，甚至更大，则说明电路中产生了自激振荡，电路不能稳压，需消振。

综上所述，U_I足够大、采样电阻不要太大避免空载时调整管饱和；R_c与R_e相互配合，避免差分放大电路中的差分管截止；即调整管和差分管在电网电压的波动范围内、输出电压的调节范围内和负载电流的变化范围内始终工作在放大状态，负反馈才起作用，电路也才能稳压。

W7800三端稳压器

W7800系列三端稳压器的输出电压有5 V、6 V.9 V、12 V、15 V、18 V和24 V七个挡，型号后面的两个数字表示输出电压值。输出电流有1.5 A（W7800）、0.5 A（W78M00）和0.1 A（W78L00）三个挡。例如,，W7805表示输出电压为5 V、最大输出电流为1.5 A，W78M05表示输出电压为5 V、最大输出电流为0.5 A，W78L05 表示输出电压为5 V、最大输出电流为0.1 A，其它类推。它因性能稳定、价格低廉而得到广泛的应用。