直流稳压电源
直流稳压电源标准
直流稳压电源标准
直流稳压电源标准是一种针对直流稳压电源的技术规范和行业标准，它规定了直流稳压电源在各种应用场景下应达到的性能指标和安全标准。
标准旨在保证直流稳压电源的安全性和可靠性，以满足各种电子设备对电源的需求。
直流稳压电源标准通常包含以下内容：
1. 技术要求：明确直流稳压电源的技术指标，如输出电压范围、输出电流范围、稳压精度、输出纹波等。
2. 安全要求：规定直流稳压电源在正常工作和故障条件下应满足的安全标准，如绝缘强度、电气安全等。
3. 电磁兼容性要求：规定直流稳压电源在工作时应满足的电磁兼容性标准，以避免对周围环境和设备产生电磁干扰。
4. 环境适应性要求：规定直流稳压电源在各种工作环境下应满足的环境适应性标准，如温度、湿度、海拔高度等。
5. 可靠性要求：规定直流稳压电源在长时间工作状态下应达到的可靠性标准，如平均故障间隔时间、故障率等。
6. 生产和检测要求：规定直流稳压电源生产和检测过程中的工艺和质量控制标准。
直流稳压电源标准的制定和实施可以确保直流稳压电源的质量和性能，保障用户的权益和安全。
同时，直流稳压电源标准也可以促进直流稳压电源的技术进步和市场竞争。
例如，珠海直流稳压电源就是按照直流稳压电源标准进行生产和检测，以保证其性能和质量符合行业标准，同时在材料选用和生产工艺上也符合标准的要求，以保证装备能够正常工作。
第18章 直流稳压电源
18.1 整流电路 18.2 滤波电路 18.3 稳压电路
1
小功率直流电源的组成及各部分的作用
直流电源是能量转换电路，将220V（或380V） 50Hz的交流电转换为直流电。
改变电压值 通常为降压
半波整流
交流变脉 动的直流
全波整流
减小脉动
1) 负载变化输出电压 基本不变； 2) 电网电压变化输出 电压基本不变。
9
18.1.2 单相桥式整流电路
1. 电路结构 a
io
3. 工作波形 u
+ 4
1 +
2U
－b u–
3
2
uo –
－RL
uo
t
2U
2. 工作原理
t
u 正半周，Va>Vb，
uD
t
二极管 D1、 D3 导通， D2、 D4 截止 。
2U
uD2 uD4
10
18.1.2 单相桥式整流电路
输出是单向脉动 的直流电压！
整流电流平均值 Io Io
变压器副边电流有效值 I
Uo RL
0.45
U RL
I
1 2π
π ο
( I msin
t )2 d
t
1.57Io
7
u
2U
Tr a D io
O
t
+
+
uo
u
RL uo
2U
io
–
–
O
b
uD
t
O
t
2U
(4) 流过每管电流平均值 ID ID Io
(5) 每管承受的最高反向电压 UDRM
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。
第4章直流稳压电源
'
2 U2
UO
T RLC ≥(3~5) 2 UO =1.2U2
0
iD
0
t1 t2
t3 t4
t
0.9U2 0.45U2
0
IO
t
全波整流电容滤波电路的外特性
2. 电感滤波电路 T
L
io
u1
uo
u2
u'o
RL
uo
u'o
uo、 io
2 3
Uo
0.9U2
外特性较硬
t
外特性
Io
电感L越大，滤波效果越好。
3. 单结晶体管振荡电路和工作波形
第4章 4.6
uC
充
R
R2
UP
UBB
电 C
UV
0
t
u
放 电 G
uG
t
R1
uG
0
振荡 原理
当电容充电到uc≥Up时,单结晶体管导通,经R1放电; 当电容放电至uc<UV时单结晶体管截止,电容重新 充电。 循环往复,在电阻R1上形成触发脉冲uG 。
第4章 4.6
4. 单结晶体管同步触发整流电路和工作波形
uZ uC uG
t
t
uO
t
t
习题
1. 一个直流稳压电源应该由以下几部分组成:___________
滤波电路；稳压电路 。 变压器;整流电路;
2. 普通晶闸管控制极的作用是(
a ）。
(a) 加正向电压触发晶闸管使其导通 (b) 加反向电压使晶闸管可靠的截止 (c) 使阳极电流与控制极电流保持线性关系实现电流放大作用
(1) 电路组成 D3 R D4 Rp DZ C R2
直流稳压电源知识讲解
变压器：
将正弦工频交流电源电压变换为符合 用电设备所需要的正弦工频交流电压。
整流电路：
利用具有单向导电性能的整流元件， 将正负交替变化的正弦交流电压变换成单 方向的脉动直流电压。
滤波电路：
尽可能地将单向脉动直流电压中的脉 动部分(交流分量)减小，使输出电压成为 比较平滑的直流电压。
稳压电路：
采用某些措施，使输出的直流电压在 电源发生波动或负载变化时保持稳定。
到集成运放A的反相输入端；集成运放A 构成比较放大电路，用来对取样电压与基
准电压的差值进行放大。
8.2.3 三端集成稳压器及其应用
三端式稳压器只有三个引出端子，具 有应用时外接元件少、使用方便、性能稳 定、价格低廉等优点，因而得到广泛应用。 三端式稳压器有两种，一种输出电压是固 定的，称为固定输出三端稳压器；另一种 输出电压是可调的，称为可调输出三端稳 压器。它们的基本组成及工作原理都相同， 均采用串联型稳压电路。
图8.15 7800系列基本应用电路
2.提高输出电压的电路
实际需要的直流稳压电源，如果超过集 成稳压器的输出电压数值时，可外接一些元 件提高输出电压，图8.16所示电路能使输出 电压高于固定电压，图中的UXX为CW78系列 稳压器的固定输出电压数值，显然有：
UO=UXX+UZ
图8.16 提高输出电压电路一
SGl525与SGl524的电路结构相同，仅 输出级不同。SGl525输出正脉冲，适用于 驱动NPN功率管或N沟道功率MOSFET管。 SGl527输出负脉冲，适用于驱动PNP功率 管或P沟道功率MOSFET管。SG2525和 SG3525也属这个系列，内部结构及功能相 同，仅工作电压及工作温度有些差异。
三端固定输出集成稳压器通用产品有 CW7800系列(正电源)和CW7900系列(负电 源)。
直流稳压电源
S0
U mn UO
式中，Umn——输出电压中的交流分量基波；UO——输出电压中的直流分量。 由上式可知，S0越小说明纹波干扰越小。
（5）温度系数ST：温度系数用来表示输出电压温度的稳定性。在输入电压UI和 输出电流IO不变的情况下，由于环境温度 变化引起输出电压UO的漂移量ΔUO与温度变 化量ΔT之比，称为温度系数ST，即
由此可见，在输入电压 u1(u2) 的一个周期内，负载上均有电流通过,
方向始终是从上向下，所以负载上得
到同一方向的电压 uO。
(a)
O
(b)
(c)
U o =0.9U 2
2. 二极管的选择
Io
=U o RL
=0.9 U 2 RL
I VD =0.5 I o
U RM = 2U 2
§6.3 滤波电路
学习目标： 1.能说出常见滤波电路。 2.理解电容滤波原理； 3.能熟练搭建单相桥式整流滤波电路并 测量各种参数。
§6.2 二极管整流电路
§6.2.1 单相半波整流电路
1. 工作原理及参数计算
U Uo
1
2
0
2
sin td(t)
2
2
U2
0.45 U 2
Io
Uo RL
0.45 U 2 RL
2. 二极管的选择
IVD Io
U RM 2U2
例：
有一单相半波整流电路接到电压为220V的正 弦工频交流电源上，如图所示，已知负载电阻 RL=750Ω，变压器二次电压有效值U2=20V， 试求Uo、Io、URM。
SI
U O UO
直流稳压电源知识
直流稳压电源知识一、概述（一）用途直流稳压电源广泛应用于国防、科研、大专院校、实验室、工矿企业、电解、电镀、充电装置等设备的直流供电。
（二）分类与特点直流稳压电源可以分为：可控整流型、斩波型和变换器型。
●可控整流型直流稳压电源特点用改变晶闸管的导通时间来调整输出电压。
●斩波型直流稳压电源特点输入是不稳定的直流电压，以改变开关电路的通断比得到单向脉动直流，再经滤波后得到稳定直流电压。
●变换器型直流稳压电源特点不稳定直流电压先经逆变器变换成高频交流电，再经变压、整流、滤波后，从所得新的直流输出电压取样，反馈控制逆变器工作频率，达到稳定输出直流电压的目的。
（三）产品国内外现状国内生产直流稳压源的厂家主要有：宁波中策电子、江苏绿扬电子仪器、北京大华无线电仪器厂、北京普源精电、优利德、上海新建仪器、徐州隆宇电子仪器、安泰信电子、西安红华电子、石家庄数英仪器、天津中环电子仪器、扬中科泰电子仪器、深圳麦威仪器、苏州同创电子、成都英特罗克科技、北京新星、山西永明、辽宁朝阳等单位，国外生产直流稳压电源的厂家主要有：POWERONE、LAMDA等。
这些厂家生产的直流稳压电源一般具有高功率密度、高效率、高可靠性等特点。
（四）技术发展趋势●传统的线性直流稳压源将趋于淘汰；●厚膜化、小体积开关电源已经成为直流稳压源产品的发展趋势。
二、基本工作原理电源主要分为输入、脉宽调控、输出三部分，基本工作原理框图见图1。
图1 直流稳压电源原理框图工作原理：输入部分将220V交流电压经过整流滤波变成300V，经脉宽调控电路调节输出占空比，控制开关管的工作；输出部分由变换电路、次级整流滤波和稳压电路三部分构成，将开关变压器变换的交变电压进行整流滤波，副路通过二次线性稳压后输出。
当因某种原因电源的输出电压发生变化时，输出电压经取样反馈，由误差放大信号控制脉宽调制器的输出脉宽，从而控制开关管的导通时间，使输出电压稳定。
当输出短路时，保护电路动作，从而关断电源。
第九章 直流稳压电源
第九章
直流稳压电源
第一节
单相整流电路
一、单相半波整流电路 4．电路的特点 由图可见，负载上得到单方向的脉动电压，由 于电路只在正半周有输出，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。整流二极管参数的选择
第九章
直流稳压电源
第一节
单相整流电路
二、单向桥式整流电路 1．电路组成和工作原理
u2 T
a
V1
V2
0
uL
2
3
4
u1 u2 b
V3 V4 RL uL
t
0
2
3
4
t
IL
T
IL + T
+
a
V4 V1 V3 V2 RL
a V4 u2 b
V1 V3 V2 RL
+ uL
+ u1 -
u2
uL -
第九章
直流稳压电源
第一节
单相整流电路
二、单向桥式整流电路
[例9-1] 有一直流负载，需要直流电压UL = 60 V，直流电流IL = 4 A。若采用 桥式整流电路，求电源变压器次级电压U2，并选择整流二极管。 解
因为 U L 0.9U 2
U 所以 2
U L 60 V 66.7 U 0.9 0.9
高
（2）输出电压的平均值有所提高。 当满足RLC≥（3~5）T/2时 ，
UL≈
U2
（半波带负载）
UL≈ 1.2
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第十章直流稳压电源主要内容:10.1 小功率整流滤波电路10.2 串联反馈式稳压电路基本要求:10.1 掌握单相桥式整流电容滤波电路的工作原理及各项指标的计算10.2 了解带放大器的串联反馈式稳压电路的稳压原理及输出电压的计算，三端集成稳压电源的使用方法及应用教学要点：重点介绍单相桥式整流电容滤波电路的工作原理及各项指标的计算，介绍串联反馈式稳压电路及三端集成稳压电路的稳压原理讲义摘要：10.1 单相整流电路一、引言整流电路是将工频交流电转为具有直流电成分的脉动直流电。
滤波电路是将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流成分，增加直流成分。
稳压电路对整流后的直流电压采用负反馈技术进一步稳定直流电压。
直流电源的方框图如图10.1.1所示。
如图10.1.1二、单相桥式整流电路1.工作原理单相桥式整流电路是最基本的将交流转换为直流的电路，其电路如图10.1.2所示。
图10.1.2单相桥式整流电路（a ）整流电路 (b)波形图在分析整流电路工作原理时，整流电路中的二极管是作为开关运用，具有单向导电性。
根据图10.1.2(a)的电路图可知：当正半周时二极管D1、D3导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。
当负半周时二极管D2、D4导通，在负载电阻上得到正弦波的负半周。
在负载电阻上正负半周经过合成，得到的是同一个方向的单向脉动电压。
单相桥式整流电路的波形图见图10.1.2(b)。
2.参数计算根据图10.1.2（b ）可知，输出电压是单相脉动电压。
通常用它的平均值与直流电压等效。
输出平均电压为流过负载的脉动电压中包含有直流分量和交流分量，可将脉动电压做傅里叶分析。
此时谐波分量中的二次谐波幅度最大，最低次谐波的幅值与平均值的比值称为脉动系数S 。
3.单相桥式整流电路的负载特性曲线单相桥式整流电路的负载特性曲线是指输出电压与负载电流之间的关系曲线 该曲线如图10.1.3所示。
曲线的斜率代表了整流电路的内阻。
流过负载的平均电流为L2L 2L 9.0π22R V R V I ==流过二极管的平均电流为 2Rm ax 2V V =二极管所承受的最大反向电压22π02L O 9.0π22d sin 2π1V V t t V V V ==⎰==ωωL2L 2L D 45.0π22R V R V I I ===)4cos π1542cos π34π2(22O +--=t t V v ωω67.032π22π32422===V V S )(O O I f V =图10.1.3 负载特性曲线三、单相半波整流电路单相整流电路除桥式整流电路外，还有单相半波和全波两种形式。
单相半波整流电路如图10.1.4(a)所示，波形图如图10.1.4(b)所示。
图10.1.4 单相半波整流电路(a)电路图 (b)波形图根据图10.1.4可知，输出电压在一个工频周期内，只是正半周导电，在负载上得到的是半个正弦波。
负载上输出平均电压为流过负载和二极管的平均电流为四、单相全波整流电路单相全波整流电路如图10.1.5(a)所示，波形图如图10.1.5(b)所示。
图10.1.5 单相全波整流电路(a)电路图 (b)波形图根据图10.1.5（b ）可知，全波整流电路的输出，与桥式整流电路的输出相2Rmax 2V V =二极管所承受的最大反向电压22π2L O 45.0π2)d(sin 2π21V V t t V V V ==⎰==ωωL2L 2L D 45.0π2R V R V I I ===同。
输出平均电压为单相全波整流电路的脉动系数S 与单相桥式整流电路相同。
单相桥式整流电路的变压器中只有交流电流流过，而半波和全波整流电路中均有直流分量流过。
所以单相桥式整流电路的变压器效率较高，在同样的功率容量条件下，体积可以小一些。
单相桥式整流电路的总体性能优于单相半波和全波整流电路，故广泛应用于直流电源之中。
注意：整流电路中的二极管是作为开关运用的。
整流电路既有交流量，又有直流量，通常对:输入（交流）—用有效值或最大值； 输出（交直流）—用平均值； 整流管正向电流—用平均值； 整流管反向电压—用最大值。
10.2 滤波电路 一、电容滤波电路 1. 电容滤波电路 1)滤波的基本概念滤波电路利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同，实现滤波。
电容器C 对直流开路，对交流阻抗小，所以C 应该并联在负载两端。
电感器L 对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此L 应与负载串联。
经过滤波电路后，既可保留直流分量、又可滤掉一部分交流分量，改变了交直流成分的比例，减小了电路的脉动系数，改善了直流电压的质量。
2）电容滤波电路现以单相桥式电容滤波整流电路为例来说明。
电容滤波电路如图15.06所示，在负载电阻上并联了一个滤波电容C 。
图10.2.1 单相桥式电容滤波整流电路L2L 2L o 9.0π22R V R V I I ===流过负载的平均电流为二极管所承受的最大反向电压22π02L O 9.0π22)d(sin 2π1V V t t V V V ==⎰==ωω2Rm ax 22V V =67.032π22π32422===V VS3)滤波原理若电路处于正半周，二极管D1、D3导通，变压器次端电压v2给电容器C 充电。
此时C相当于并联在v2上，所以输出波形同v2 ，是正弦形。
图10.2.1 桥式整流、电容滤波时的电压、电流波形当v2到达90°时，v2开始下降。
先假设二极管关断，电容C就要以指数规律向负载ＲL放电。
指数放电起始点的放电速率很大。
在刚过90°时，正弦曲线下降的速率很慢。
所以刚过90°时二极管仍然导通。
在超过90°后的某个点，正弦曲线下降的速率越来越快，当刚超过指数曲线起始放电速率时，二极管关断。
所以，在t1到t2时刻，二极管导电，Ｃ充电，vC=vL按正弦规律变化；t2到t3时刻二极管关断，vC=vL按指数曲线下降，放电时间常数为RLC。
电容滤波过程见上图10.2.1。
图10.2.2 RLC不同时V O的波形需要指出的是，当放电时间常数RLC增加时，t1点要右移， t2点要左移，二极管关断时间加长，导通角减小，见曲线3；反之，RLC减少时，导通角增加。
显然，当ＲL很小，即IL很大时，电容滤波的效果不好，见图10.2.2滤波曲线中的2。
反之，当ＲL很大，即IL很小时，尽管C较小, RLC仍很大,电容滤波的效果也很好，见滤波曲线中的3。
所以电容滤波适合输出电流较小的场合。
4)电容滤波的计算电容滤波的计算比较麻烦，因为决定输出电压的因素较多。
工程上有详细的曲线可供查阅。
一般常采用以下近似估算法： 一种是用锯齿波近似表示，即另一种是在R L C =(3~5)T/ 2的条件下，近似认为V L=V O=1.2V 2。
（或者，电容滤波要获得较好的效果，工程上也通常应满足ωR L C ≥6~10。
） 5）外特性整流滤波电路中，输出直流电压VL 随负载电流 IO 的变化关系曲线如图10.2.3所示。
图10.2.3 纯电阻和电容滤波电路的输出特性二、电感滤波电路利用储能元件电感器Ｌ的电流不能突变的性质，把电感Ｌ与整流电路的负载ＲL 相串联，也可以起到滤波的作用。
电感滤波电路如图10.2.3所示。
电感滤波的波形图如图10.2.4所示。
图10.2.3 电感滤波电路 图10.2.4 电感滤波的波形图当v 2正半周时，D1、D3导电，电感中的电流将滞后v 2。
当负半周时， 电感中的电流将经由D2、D4提供。
因桥式电路的对称性，和电感中电流的 连续性，四个二极管D1、D3 ； D2、D4的导通角都是180°。
)41(2L 2O L CR TV V V -==2O L d 2O 2O L 1.22)53(=0.9=,02=,=V V T CR V V C V V R ≈=∞～τ10.3 稳压电路 一、稳压电路概述1.引起输出电压不稳定的原因引起输出电压变化的原因是负载电流的变化和输入电压的变化，参见图10.3.1。
即 。
负载电流的变化会在整流电源的内阻上产生电压降，从而使输入电压发生变化。
图10.3.1 输出电压变化原因示意图2.稳压电路的技术指标用稳压电路的技术指标去衡量稳压电路性能的高低。
∆V I 和∆ I O 引起的∆V O 可用下式表示有时稳压系数也用下式定义2)电压调整率S V （一般特指ΔV i/V i=±10%时的S r ）3)输出电阻R o 4）电流调整率S I当输出电流从零变化到最大额定值时，输出电压的相对变化值。
5）纹波抑制比S rip 输入电压交流纹波峰峰值与输出电压交流纹波峰峰值之比的分贝数。
),(=OIOI V fV O o I r O OO I I O O I R V S I I VV V V V ∆+∆=∆∂∂+∆∂∂≈∆1)稳压系数S r 0=IOI O r O =I V V V V S ∆∆∆≈∂∂0=II OO r O //=I V V V V S ∆∆∆%1001==IO O V O ⨯∆∆∆I V V V S 0=OO o I =V I V R ∆∆∆%100==OOI I ⨯∆∆V V V S p-op p -ip rip 20lg=V V S（6）输出电压的温度系数S T如果考虑温度对输出电压的影响, 则输出电压是输入电压、负载电流和温度的函数二、硅稳压二极管稳压电路硅稳压二极管稳压电路的电路图如图10.3.2所示。
图10.3.2 硅稳压二极管稳压电路它是利用稳压二极管的反向击穿特性稳压的，由于反向特性陡直，较大的电流变化，只会引起较小的电压变化。
1. 当输入电压变化时如何稳压根据电路图10.3.3可知输入电压VI 的增加，必然引起VO 的增加，即VZ 增加，从而使IZ 增加，IR 增加，使VR 增加，从而使输出电压VO 减小。
这一稳压过程可概括如下：V I ↑→V O ↑→V Z ↑→I Z ↑→I R ↑→V R ↑→V O ↓这里VO 减小应理解为，由于输入电压VI 的增加，在稳压二极管的调节下，使VO 的增加没有那么大而已。
VO 还是要增加一点的，这是一个有差调节系统。
图10.3.3 输入电压变化的稳压过程分析2.当负载电流变化时如何稳压负载电流IL 的增加，必然引起IR 的增加，即VR 增加，从而使VZ=VO 减小，IZ 减小。
IZ 的减小必然使IR 减小，VR 减小，从而使输出电压VO 增%1001==0,=O O T I O ⨯∆∆∆∆V I TV V S ),,(=O I O T I V fV R I V V V V V R I R I Z O ==-=-ZL R +=I II加。
这一稳压过程可概括如下：I↑→I R↑→V R↑→V Z↓（V O↓）→I Z↓→I R↓→V R↓→V O↑L图10.3.4 负载电流变化的稳压过程分析三、线性串联型稳压电源1.线性串联型稳压电路的工作原理稳压二极管的缺点是工作电流较小，稳定电压值不能连续调节。