日常生活中,電子產品在工作時都需要直流電源提供激勵，而電池因使用成本較高，一般只用于低功耗便攜式的儀器設備中。如下圖 所示, 是直流電源的結構及穩壓過程:

1). 電源變壓器先將市電轉變為較低的目標電壓;

2). 整流電路是將交流電轉為具有直流電成分的脈動直流電;

3). 濾波電路是將脈動直流中的交流成分濾除，減少交流成分，增加直流成分;

4). 穩壓電路對整流后的直流電壓采用負反饋技術進一步穩定直流電壓。

小功率整流濾波電路

單相橋式整流電路:

(1) 工作原理:

當正半周時二極管D1、D3導通，在負載電阻上得到正弦波的正半周;

當負半周時二極管D2、D4導通，在負載電阻上得到正弦波的負半周.

在負載電阻上正負半周經過合成，得到的是同一個方向的單向脈動電壓。

(2) 負載上的直流電壓和直流電流

輸出電壓是單相脈動電壓。通常用它的平均值與直流電壓等效。

輸出平均電壓為:

流過負載的平均電流為:

流過二極管的平均電流為:

二極管所承受的最大反向電壓:

濾波電路

濾波的基本概念:

濾波電路利用電抗性元件對交、直流阻抗的不同，實現濾波。電容器C對直流開路，對交流阻抗小，所以C應該并聯在負載兩端。電感器L對直流阻抗小，對交流阻抗大，因此L 應與負載 串聯。經過濾波電路后，既可保留直流分量、又可濾掉一部分交流分量，改變了交直流成分的比例，減小了電路的脈動系數，改善了直流電壓的質量。

電容濾波電路:

單相橋式電容濾波整流電路。在負載電阻上并聯了一個濾波電容C。

(1)濾波原理:

若電路處于正半周，二極管D1、D3導通，變壓器次端電壓v2給電容器C充電。此時C相當于并聯在v2上，所以輸出波形同v2，是正弦形。在剛過90°時，正弦曲線下降的速率很慢。所以剛過90°時二極管仍然導通。在超過90°后的某個點，正弦曲線下降的 速率越來越快，二極管關斷。

所以，在t1到t2時刻，二極管導電，C充電，vC=vL按正弦規律變化;t2到t3時刻二極管關斷，vC=vL按指數曲線下降，放電時間常數為RLC。

需要指出的是，當放電時間常數RLC增加時，t1點要右移， t2點要左移，二極管關斷時間加長，導通角減小，見曲線3;反之，RLC減少時，導通角增加。顯然，當RL很小，即IL很大時，電容濾波的效果不好，見濾波曲線中的2。反之，當RL很大，即IL很小時，盡管C較小,RLC仍很大,電容濾波的效果也很好,見濾波曲線中的3。所以電容濾波適合輸出電流較小的場合。

電容濾波的效果

(2)電容濾波的計算:

電容濾波的計算比較麻煩，因為決定輸出電壓的因素較多。工程上有詳細的曲線可供查閱。一般常采用以下近似估算法：

一種是用鋸齒波近似表示，即:

另一種是在RLC=(3~5)T/ 2的條件下，近似認為VL=VO=1.2V2。(或者，電容濾波要獲得較好的效果，工程上也通常應滿足wRLC≥6~10。)

(3)外特性:

整流濾波電路中，輸出直流電壓VL隨負載電流 IO的變化關系曲線。

整流濾波電路的外特性

電感濾波電路:

利用儲能元件電感器L的電流不能突變的性質，把電感L與整流電路的負載RL相串聯，也可以起到濾波的作用。

電感濾波電路 波形圖

當v2正半周時，D1、D3導電，電感中的電流將滯后v2。當負半周時，電感中的電流將經由D2、D4提供。因橋式電路的對稱性，和電感中電流的連續性，四個二極管D1、D3; D2、D4的導通角都是180°。

穩壓電路概述:

引起輸出電壓變化的原因是負載電流的變化和輸入電壓的變化。負載電流的變化會在整流電源的內阻上產生電壓降，從而使輸入電壓發生變化。

穩壓電路的技術指標

用穩壓電路的技術指標去衡量穩壓電路性能的高低。DVI和D IO引起的D VO可用下式表示:

(1)穩壓系數Sr ,定義為 :

有時穩壓系數也用下式定義 :

(2)電壓調整率SV 一般特指ΔVi/Vi=±10%時的Sr

(3)輸出電阻Ro

(4)電流調整率SI , 當輸出電流從零變化到最大額定值時，輸出電壓的相對變化值。

(5)紋波抑制比Srip 輸入電壓交流紋波峰峰值與輸出電壓交流紋波峰峰值之比的分貝數。

(6)輸出電壓的溫度系數ST

如果考慮溫度對輸出電壓的影響, 則輸出電壓是輸入電壓、負載電流和溫度的函數

硅穩壓二極管穩壓電路的原理

它是利用穩壓二極管的反向擊穿特性穩壓的，由于反向特性陡直，較大的電流變化，只會引起較小的電壓變化。

(1)當輸入電壓變化時如何穩壓

由圖可知:

輸入電壓VI增加，必然引起VO的增加，即VZ增加，從而使IZ增加，IR增加，使VR增加，從而使輸出電壓VO減小。這一穩壓過程概括為：VI↑→VO↑→VZ↑→IZ↑→IR↑→VR↑→VO↓ (2) 當負載電流變化時如何穩壓 負載電流IL增加，必然引起IR的增加，即VR增加，從而使VZ=VO減小，IZ減小。IZ的減小必然使IR減小，VR減小，從而使輸出電壓VO增加。這一穩壓過程概括為：

IL↑→IR↑→VR↑→VZ↓(VO↓)→IZ↓→IR↓→VR↓→VO↑

穩壓電阻的計算穩壓二極管穩壓電路的穩壓性能與穩壓二極管擊穿特性的動態電阻有關，與穩壓電阻R的阻值大小有關, 穩壓二極管的動態電阻越小，穩壓電阻R越大，穩壓性能越好,穩壓電阻R 的作用 :將穩壓二極管電流的變化轉換為電壓的變化，從而起到調節作用，同時R也是限流電阻。顯然R 的數值越大，較小IZ的變化就可引起足夠大的VR變化，就可達到足夠的穩壓效果。但R 的數值越大，就需要較大的輸入電壓VI值，損耗就要加大。穩壓電阻的計算:當輸入電壓最小，負載電流最大時，流過穩壓二極管的電流最小。此時IZ不應小于IZmin，由此可計算出穩壓電阻的最大值，實際選用的穩壓電阻應小于最大值。即

當輸入電壓最大，負載電流最小時，流過 穩壓二極管的電流最大。此時IZ不應超過IZmax，由此可計算出穩壓電阻的最小值。即 :

穩壓二極管在使用時一定要串入限流電阻，不能使它的功耗超過規定值，否則會造成損壞!

基準源

基準源 : 也稱為參考源, 一般是指擊穿電壓十分穩定，電壓溫度系數經過補償了的穩壓二極管。這種穩壓二極管采用一種埋層工藝，穩壓性能優良，有的還加有溫度控制電路，使其溫度系數可小到幾個10-6/℃。

典型的基準源 :

串聯反饋式穩壓電源

穩壓二極管的缺點是工作電流較小，穩定電壓值不能連續調節。線性串聯型穩壓電源的工作電流較大，輸出電壓一般可連續調節，穩壓性能優越。目前這種穩壓電源已經制成單片集成電路，廣泛應用在各種電子儀器和電子電路之中。

串聯反饋式穩壓電路的工作原理:

1.輸入電壓變化，負載電流保持不變:

輸入電壓VI增加，必然會使輸出電壓VO有所增加，輸出電壓經過取樣電路取出一部分信號Vf與基準源電壓VREF比較，獲得誤差信號ΔV。誤差信號經放大后，用VO1去控制調整管的管壓降VCE增加，從而抵消輸入電壓增加的影響。

VI↑→VO↑→Vf↑→VO1↓→VCE↑→VO↓

2.負載電流變化，輸入電壓保持不變

負載電流IL增加，必然會使輸入電壓VI有所減小，輸出電壓VO必然有所下降，經過取樣電路取出一部分信號Vf與基準源電壓VREF比較，獲得的誤差信號使VO1增加，從而使調整管的管壓降VCE下降，從而抵消因IL增加，使輸入電壓減小的影響。

IL↑→VI↓→VO↓→Vf↓→VO1↑→VCE↓→VO↑

3.輸出電壓調節范圍的計算

可知 : Vf≈VREF

顯然，調節RW可以改變輸出電壓。

串聯反饋式穩壓電路的工作原理:

當VI↑時：→VO↑ →Vf↑→VB、IC↓ →VCE↑→VO↓

穩壓電路的保護環節

串聯型穩壓電源的內阻很小，如果輸出端短路，則輸出短路電流很大。同時輸入電壓將全部降落在調整管上，使調整管的功耗大大增加，調整管將因過損耗發熱而損壞，為此必須對穩壓電源的短路進行保護。過載也會造成損壞。

截流型: 當發生短路時，通過保護電路使調整管截止，從而限制了短路電流，使之接近為零。截流特性如下圖所示:

限流型: 是當發生短路時，通過電路中取樣電阻的反饋作用，輸出電流得以限制。限流特性見截流特性如下圖所示:

三端集成穩壓器

將串聯穩壓電源和保護電路集成在一起就是集成穩壓器。集成穩壓器有：輸入端、輸出端和公共端，稱三端集成穩壓器。

集成穩壓器符號 外形圖

要特別注意，不同型號，不同封裝的集成穩壓器，它們三個電極的位置是不同的，要查手冊確定。

三端可調式集成穩壓器:

三端集成穩壓器的分類:

1.三端固定正輸出集成穩壓器 國標型號:CW78--/CW78M--/CW78L--

2.三端固定負輸出集成穩壓器 國標型號:CW79--/CW79M--/CW79L--

3.三端可調正輸出集成穩壓器 國標型號:CW117--/CW117M--/CW117L-

CW217--/CW217M--/CW217L--

CW317--/CW317M--/CW317L--

4.三端可調負輸出集成穩壓器 國標型號:CW137--/CW137M--/CW137L-

CW237--/CW237M--CW237L--

CW337--/CW337M--/CW337L--

5.三端低壓差集成穩壓器

6.大電流三端集成穩壓器

以上1---為軍品級;2---為工業品級;3---為民品級。

軍品級為金屬外殼或陶瓷封裝，工作溫度范圍-55℃～150℃;

工業品級為金屬外殼或陶瓷封裝，工作溫度范圍-25℃～150℃;

民品級多為塑料封裝，工作溫度范圍0℃～125℃。

應用電路

三端固定輸出集成穩壓器的典型應用電路如圖所示:

三端可調輸出集成穩壓器的典型應用電路如圖所示:

可調輸出三端集成穩壓器的內部，在輸出端和公共端之間是1.25 V的參考源，因此輸出電壓可通過電位器調節: