直流穩壓電源目七項直流穩壓電源的電路組成直流穩壓電源的工作原理任務1任務2目錄CONTENTS任務1直流穩壓電源的電路組成直流穩壓電源的組成：主要由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩壓電路四部分組成。1．電源變壓器的作用是將電網電壓變為所需要的交流電源，并起到直流電源與電網的隔離作用。2．整流電路作用是將交流電壓變為脈動的直流電壓，這樣的過程稱為整流，能實現整流功能的電路稱為整流電路。3．濾波電路的作用是濾除掉直流電中的交流成分。4．穩壓電路的作用是當輸入電壓、負載和環境溫度變化時，能自動調節輸出直流電壓保持不變。任務2直流穩壓電源的工作原理1.變壓器簡介變壓器，可將某一交變電壓轉換成同頻的另一電壓，其專門用于變換交流信號的電壓。主要由鐵心和線圈（又稱繞組）組成。一、變壓器（1）鐵心變壓器鐵心的作用是構成磁路。為了減小渦流和磁滯損耗，鐵心用具有絕緣層的硅鋼片疊成。變壓器的鐵心一般分為心式和殼式兩大類。（2）線圈（繞組）接電源的繞組稱為初級繞組，接負載的繞組稱為次級繞組。2.變壓器的變壓原理當初級繞組接上交流電源后，交變電流即在鐵芯中產生交變磁場，磁感線絕大部分都在閉合的鐵芯中通過。磁感線不光在初級繞組中產生感應電動勢，而且由于磁感線穿過次級繞組，從而也在次級繞組中產生感應電動勢。變壓器是利用電磁感應原理，將能量從一個繞組傳輸到另一個繞組而進行工作的。二、整流電路將交流電變成脈動直流電的過程叫做整流，能實現整流功能的電路叫做整流電路。利用半導體二極管的單向導電性可以組成各種整流電路，既簡單又經濟實用。1.半波整流電路在u2的正半波期間，變壓器二次側上端為正，下端為負，二極管因正向偏置而導通，有電流流過二極管和負載。若忽略二極管導通時的正向壓降，則有uL=u2。在u2的負半波期間，變壓器二次側上端為負，下端為正，二極管因反向偏置而截止，沒有電流流過負載，

uL

=0。2.橋式全波整流電路橋式整流電路把4支型號相同的二極管VD1~VD4按圖所示的方法連接在一起從而達到全波整流的效果。半波整流電路很明顯“浪費”了一半的信號，全波整流與它相比最大的特點是充分利用了正、負半周的信號。把正弦信號的負半周“對折”到正半周上形成單向脈動電壓信號。`當正弦信號的負半周時，如圖（b）所示，B點相對A點來說電壓為正，于是電流從B點出發，流經二極管D3、負載電阻Rl、二極管D1，之后回到B點，電流形成一個回路（如圖中箭頭所示），負載Rl上正下負且波形與變壓器次級輸出波形正好相反。當正弦信號的正半周時，如圖（a）所示，A點相對B點來說電壓為正，于是電流從A點出發，流經二極管D2、負載電阻Rl、二極管D4，之后回到A點，電流形成一個回路（如圖中箭頭所示），負載Rl上正下負且波形與變壓器次級輸出波形接近。三、濾波電路1.儲能電容濾波儲能電容濾波是一種最簡單的電源濾波形式，基本工作原理是基于電容能夠儲存電荷，電容器兩端的電壓不能突變的思想。2.

π型濾波兩個電容C1、C2與電感L1或電阻R1呈“π”型排列。電容C1實現了儲能電容濾波，直流電壓信號初步形成。此時的直流電壓信號中還有一些小的波動，而電感L的特性是阻止電流的變化，于是它抑制了這些波動。最后電容C2的隔直通交特性把最后少量交流信號導到地線中，最終輸出的直流電壓信號質量較使用單純的儲能電容濾波的好。四、穩壓電路1.并聯型穩壓電路并聯型穩壓電路主要利用的是穩壓二極管的反向偏置特性。穩壓二極管又叫“齊納二極管”，是一種工作在反向擊穿狀態的二極管。圖為穩壓二極管的伏安特性曲線。當反向偏置電壓從0開始增加時，反向電流開始為0。當反向偏置電壓繼續增加達到擊穿電壓Uz時，反向電流突然陡增，就好像穩壓二極管變成一個導體，讓電流大量通過。穩壓二極管工作原理：穩壓二極管的特點就是達到擊穿電壓Uz后，其兩端的電壓基本保持不變。這樣，當把穩壓管接入電路以后，若由于電源電壓發生波動，或其它原因造成電路中各點電壓變動時，負載兩端的電壓將基本保持不變，這就是“穩壓”的由來。無論是負載變化還是電網電壓變化，穩壓電路都能通過一系列調節，使負載兩端電壓UO

保持不變。它的穩壓原理通過下列過程來說明。電網電壓升高：UI↑→

UO↑→IZ↑→IR↑→UR↑→UO↓電網電壓降低：UI↓→

UO↓→IZ↓→IR↓→UR↓→UO↑負載增加：RL↑→UO↑→IZ↑→IR↑→UR↑→UO↓負載減小：RL↓→

UO↓→IZ↓→IR↓→UR↓→UO↑2.簡單的串聯線性穩壓電源為了提高帶負載能力，在輸出端加一射極跟隨器，可實現提供更大電流的穩壓電路，如圖所示。由于利用的是三極管E極形成一個跟隨器，所以這種電路也被稱為射極跟隨器穩壓電路。3.集成電路穩壓器穩壓電路可以由分立的電子元件搭建而成，但隨著半導體工業的發展，穩壓電路制成了集成器件。這類器件一般有三個引線端，即輸入端、輸出端、公共端，因此也被稱為三端集成電路穩壓器。它的內部設置了過流保護、芯片過熱保護及調整管安全工作區保護電路，使用起來安全、方便、性能穩定且價格便宜。按照輸出電壓的不同來分，穩壓電路可分為固定式穩壓電路（78系列、79系列）和可調式穩壓電路（LM317）。78系列三端穩壓器的外觀及管腳排布如圖所示，其三個管腳分別為輸入端IN、輸出端OUT、接地端GND。圖中所示分別為輸出正電壓和負電壓的電路，各部分作用如下：（1）輸入電壓UO就是整流濾波后的輸出電壓；（2）電容C1在輸入線較長時用以旁路干擾高頻脈沖；（3）電容C2用以改善輸出的瞬態特性并具有消振作用。此外，若輸出電壓過高，且C2的容量較大，必須在輸入端和輸出端之間跨接一個二極管，否則一旦短路C2上的電壓將通過內部電路放電，有擊穿集成塊的可能性