详解整流滤波稳压电路.docx
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详解整流滤波稳压电路
整流、滤波、稳压电路看不懂你砍我
找了好久的电路原理说明，终于能够看懂整流滤波稳压电路了，分享一下。
一、整流与滤波电路
整流电路的任务是利用二极管的单向导电性，把正、负交变的50Hz电网电压变成单方向脉动的直流电压。
整流电路只是将交流电变换为单方向的脉动电压和电流，由于后者含有较大的交流成分，通常还需在整流电路的输出端接入滤波电路，以滤除交流分量，从而得到平滑的直流电压。
由波形可知：
1.开关S打开时，电容两端电压为变压器付边的最大值
。
2.开关S闭合，即为电容滤波电阻负载，当变压器付边电压大于电容上电压时
，电容充电，输出电压升高，当
时电容放电，输出下降。
如此充电快，放电慢的不断反复，在负载上将得到比较平滑的输出电压。
当负载电阻越大时，放电越慢，纹波电压越小，负载电阻小时，放电快，纹波大，而且输出电压低。
为此有三种情况下的输出电压估算值：
1）电容滤波，负载开路时
。
2）无电容滤波，电阻负载时，输出电压平均值为：
。
3）电容滤波，电阻负载时通常用下式进行估算
，通常按
估算。
为确保二极管安全工作，要求：
不同电子设备要求其电源电压的平滑程度不同，为此可采用不同的滤波电路。
常见的有电容滤波、电感滤波和复式滤波电路（两个或两个以上滤波元件组成）。
二、线性串联型稳压电路
整流滤波后的电压是不稳压的，在电网电压或负载变化时，该电压都会产生变化，而且纹波电压又大。
所以，整流滤波后，还须经过稳压电路，才能使输出电压在一定的范围内稳定不变。
1.稳压电路（电源）的主要性能指标
输出的稳定电压值Vo，最大输出电流Imax，输出纹波电压V～，稳压系数（电压调整率）
，
该值越小，稳定性越好
。
输出电阻（内阻）
，
，内阻越小越好。
2.串联型稳压电路的基本结构基本思路：
串联型：
当输入电压（VI）改变时，能自动调节（VCE）电压的大小，使输出电压（Vo）保持恒定。
例如：
VI↑→Vo↑→经取样和放大电路后→IB↓→VCE↑→Vo↓
串联型稳压电路基本结构：
VI是整流滤波后的电压，T为调整管，A为比较放大电路，VREF为基准电压，它由稳压管Dz与限流电阻R构成。
R1与R2组成反馈网络，是用来反映输出电压变化的取样环节。
电路也可以改画成以下形式，以便看图方便。
如把串联稳压电路看作反馈放大器（输入为VI，输出为Vo），则这种电路属于电压串联负反馈。
在深度负反馈条件下
，
，
。
这种稳压电路的主回路由调整管T与负载相串联构成，且T工作在线性状态，故称为线性串联式稳压电路。
输出电压Vo=VI-VCE，其变化量由反馈网络取样，并经放大电路（A）放大后去控制调整管T的基极电压，从而改变调整管T的VCE大小。
当输入电压VI增加（或负载电流Io减小）时，导致输出电压Vo增加，随之反馈电压VF=R2Vo/（R1+R2）=FvVo也增加（Fv为反馈系数）。
VF与基准电压VREF相比较，其差值电压经比较放大电路放大后使调整管的VB和IC减小，于是调整管T的c-e间电压VCE增大，使Vo下降，从而维持Vo基本恒定。
显然，这是电压负反馈电路基本性能。
三、集成线性稳压电路
1.三端固定式集成稳压器
如果将前述的串联型稳压电源电路全部集成在一块硅片上，加以封装后引出三端引脚，就成了三端集成稳压电源了。
正电压输出的78××系列，负电压输出的79××系列。
其中××表示固定电压输出的数值。
如：
7805、7806、7809、7812、7815、7818、7824等，指输出电压是+5V、+6V、+9V、+12V、+15V、+18V、+24V。
79××系列也与之对应，只不过是负电压输出。
这类稳压器的最大输出电流为1.5A，塑料封装（TO-220）最大功耗为10W（加散热器）；金属壳封装（TO-3）外形，最大功耗为20W（加散热器）。
2.78系列三端集成稳压器内部电路框图
3.三端集成稳压器的典型应用
⑴固定输出连接
在使用时必须注意：
（VI）和（Vo）之间的关系，以W7805为例，该三端稳压器的固定输出电压是5V，而输入电压至少大于8V，这样输入/输出之间有3V的压差。
使调整管保证工作在放大区。
但压差取得大时，又会增加集成块的功耗，所以，两者应兼顾，即既保证在最大负载电流时调整管不进入饱和，又不致于功耗偏大。
⑵固定双组输出连接
⑶扩大输出电流连接
二极管D以低消T管VBE压降而设置，扩大的输出电流为：
，原输出电流是Io，现可以近似扩大β倍。
⑷扩大输出电压范围
，所以：
⑸连接成恒流源电路
⑹三端可调式集成稳压电路
其型号有正输出三端可调式、负输出三端可调式两种。
如LM317型是正电压输出型，LM337是负电压输出可调式。
其输出电压可在1.25～40V之间调节。
其中，VREF=1.25V，而Iadj很小，通常略去，所以，由公式可得，只要调节R2就能在一定范围调节输出电压的大小。
具有正负输出的实际应用电路如下图所示。
注释：
开关电源主要包括输入电网滤波器、输入整流滤波器、变换器、输出整流滤波器、控制电路、保护电路。
它们的功能是：
1.输入电.;/lpl;l;,网滤波器：
消除来自电网，如电动机的启动、电器的开关、雷击等产生的干扰，同时也防止开关电源产生的高频噪声向电网扩散。
2.输入整流滤波器：
将电网输入电压进行整流滤波，为变换器提供直流电压。
3.变换器：
是开关电源的关键部分。
它把直流电压变换成高频交流电压，并且起到将输出部分与输入电网隔离的作用。
4.输出整流滤波器：
将变换器输出的高频交流电压整流滤波得到需要的直流电压，同时还防止高频噪声对负载的干扰。
5.控制电路：
检测输出直流电压，并将其与基准电压比较，进行放大。
调制振荡器的脉冲宽度，从而控制变换器以保持输出电压的稳定。
6.保护电路：
当开关电源发生过电压、过电流短路时，保护电路使开关电源停止工作以保护负载和电源本身。
有的读者会产生这样的疑问，先把220V的交流变成了直流，然后通过变换器把直流变成交流，最后又把交流变成直流输出，兜了这么大的一个圈子，干吗不把220V的交流电直接变成所需要的直流呢？
其实，交流市电先由电源变压器变压，整流滤波后得到未稳定的直流电压，再经过调整后得到所需要的直流电压，这种电源技术很成熟，可以达到很高的稳定度，波纹也很小，而且没有开关电源具有的干扰与噪音。
但是它的缺点是需要庞大而笨重的功频变换器，所需的滤波电容的体积和重量也相当大，而且调整管是工作在线性状态，调整管上有一定的电压降，在输出较大工作电流时，致使调整管的功耗太大，转换效率低，还要安装很大的散热片。
总之这种电源不适合计算机用。
开关电源主要有以下特点：
1.体积小、重量轻：
由于没有工频变压器，所以体积和重量只有线性电源的20～30%。
2.功耗小、效率高：
功率晶体管工作在开关状态，所以晶体管上的功耗小，转化效率高，一般为60～70%，而线性电源只有30～40%。
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