整流、濾波和穩(wěn)壓電路

1、整流、濾波和穩(wěn)壓電路第一節(jié)整流電路電力網(wǎng)供給用戶的是交流電，而各種無(wú)線電裝置需要用直流電。整流，就是把交流電變?yōu)橹绷?電的過(guò)程。利用具有單向?qū)щ娞匦缘钠骷?，可以把方向和大小交變的電流變換為直流電。下面介紹 利用晶體二極管組成的各種整流電路。、半波整流電路圖5-1、是一種最簡(jiǎn)單的整流電路。它由電源變壓器 B、整流二極管D和負(fù)載電阻Rfz， 組成。變壓器把市電電壓（多為220伏）變換為所需要的交變電壓e2，D再把交流電變換為脈動(dòng) 直流電。圖 5-1半波整流電路F面從圖5-2的波形圖上看著二極管是怎樣整流的L上LL日?qǐng)D 52 半披業(yè)流波形變壓器砍級(jí)電壓e2，是一個(gè)方向和大小都隨時(shí)間變化的正弦波電壓，

2、它的波形如圖5-2 (a)所示。在0n時(shí)間，e2為正半周即變壓器上端為正下端為負(fù)。此時(shí)二極管承受正向電壓面導(dǎo)通， e2通過(guò)它加在負(fù)載電阻 Rfz上，在n2 n時(shí)間，e2為負(fù)半周，變壓器次級(jí)下端為正，上端為負(fù)。 這時(shí)D承受反向電壓，不導(dǎo)通，Rfz，上無(wú)電壓。在n2 n時(shí)間，重復(fù)0n時(shí)間的過(guò)程，而在 3 n4 n時(shí)間，又重復(fù)n2 n時(shí)間的過(guò)程這樣反復(fù)下去，交流電的負(fù)半周就被"削"掉了，只有正 半周通過(guò)Rfz，在Rfz上獲得了一個(gè)單一右向(上正下負(fù))的電壓，如圖 5-2 (b)所示，達(dá)到了 整流的目的，但是，負(fù)載電壓 Use。以及負(fù)載電流的大小還隨時(shí)間而變化，因此，通常稱它為脈動(dòng)

3、 直流。這種除去半周、圖下半周的整流方法，叫半波整流。不難看出，半波整說(shuō)是以"犧牲"一半交流為代價(jià)而換取整流效果的，電流利用率很低(計(jì)算表明，整流得出的半波電壓在整個(gè)周期的平均值， 即負(fù)載上的直流電壓 Use =0.45 e2 )因此常用在高電壓、小電流的場(chǎng)合，而在一般無(wú)線電裝置中 很少采用。二、全波整流電路如果把整流電路的結(jié)構(gòu)作一些調(diào)整，可以得到一種能充分利用電能的全波整流電路。圖5-3是 全波整流電路的電原理圖。圖 5-3全波整流電路全波整流電路，可以看作是由兩個(gè)半波整流電路組合成的。 變壓器次級(jí)線圈中間需要引出一個(gè) 抽頭，把次組線圈分成兩個(gè)對(duì)稱的繞組，從而引出大小相等

4、但極性相反的兩個(gè)電壓e2a、e2b ，構(gòu)成e2a 、D1、Rfz與e2b 、D2、Rfz，兩個(gè)通電回路。全波整流電路的工作原理，可用圖 5-4所示的波形圖說(shuō)明。在0n間，e2a 對(duì)Dl為正向 電壓，D1導(dǎo)通，在Rfz上得到上正下負(fù)的電壓；e2b 對(duì)D2為反向電壓，D2不導(dǎo)通(見(jiàn)圖 5-4 ( b)。在n-2 n時(shí)間，e2b對(duì)D2為正向電壓，D2導(dǎo)通，在Rfz上得到的仍然是上正下負(fù)的 電壓；e2a 對(duì)D1為反向電壓，D1不導(dǎo)通(見(jiàn)圖5-4 (C)。5-4b5-4c5-4a如此反復(fù)，由于兩個(gè)整流元件 D1、D2輪流導(dǎo)電，結(jié)果負(fù)載電阻 Rfz上在正、負(fù)兩個(gè)半周作用期 間，都有同一方向的電流通過(guò)，如圖

5、5-4（b）所示的那樣，因此稱為全波整流，全波整流不僅利用了正半周，而且還巧妙地利用了負(fù)半周，從而大大地提高了整流效率（Use二0.9e2，比半波整流時(shí)大一倍）。圖5-3所示的全波整濾電路，需要變壓器有一個(gè)使兩端對(duì)稱的次級(jí)中心抽頭，這給制作上帶來(lái)很多的麻煩。另外，這種電路中，每只整流二極管承受的最大反向電壓，是變壓器次級(jí)電壓最大值 的兩倍，因此需用能承受較高電壓的二極管。二、橋式整流電路橋式整流電路是使用最多的一種整流電路。這種電路，只要增加兩只二極管口連接成"橋"式結(jié)構(gòu)，便具有全波整流電路的優(yōu)點(diǎn)，而同時(shí)在一定程度上克服了它的缺點(diǎn)。圖5-5 （a ）為橋式整流電路圖，（b）

6、圖為其簡(jiǎn)化畫(huà)法。橋式整流電路的工作原理如下：e2為正半周時(shí)，對(duì)D1、D3和方向電壓，DI，D3導(dǎo)通；對(duì)D2、D4加反向電壓，D2、D4截止。電路中構(gòu)成 e2、DI、Rfz、D3通電回路，在 Rfz，上形 成上正下負(fù)的半波整洗電壓，e2為負(fù)半周時(shí)，對(duì)D2、D4加正向電壓，D2、D4導(dǎo)通；對(duì)D1、D3加反向電壓，D1、D3截止。電路中構(gòu)成e2、D2 Rfz 、D4通電回路，同樣在 Rfz上形成上 正下負(fù)的另外半波的整流電壓。上述工作狀態(tài)分別如圖5-6 （ A）（ B）所示圖5-6橋式整流電路工作原理圖&6橋式整流電路工作原理如此重復(fù)下去，結(jié)果在 Rfz，上便得到全波整流電壓。其波形圖和全波

7、整流波形圖是一樣的。從圖5-6中還不難看出，橋式電路中每只二極管承受的反向電壓等于變壓器次級(jí)電壓的最大值，比全波整洗電路小一半！四、整流元件的選擇和運(yùn)用需要特別指出的是，二極管作為整流元件，要根據(jù)不同的整流方式和負(fù)載大小加以選擇。如 選擇不當(dāng)，則或者不能安全工作，甚至燒了管子；或者大材小用，造成浪費(fèi)。另外，在高電壓或大電流的情況下，如果手頭沒(méi)有承受高電壓或整定大電濾的整流元件，可以 把二極管串聯(lián)或并聯(lián)起來(lái)使用。圖5-7示出了二極管并聯(lián)的情況：兩只二極管并聯(lián)、每只分擔(dān)電路總電流的一半口三只二極管并聯(lián)，每只分擔(dān)電路總電流的三分之一?？傊?，有幾只二極管并聯(lián)，"流經(jīng)每只二極管的電流就等于總電

8、流的幾分之一。但是，在實(shí)際并聯(lián)運(yùn)用時(shí) "，由于各二極管特性不完全一致，不能均分所 通過(guò)的電流，會(huì)使有的管子困負(fù)擔(dān)過(guò)重而燒毀。 因此需在每只二極管上串聯(lián)一只阻值相同的小電阻 器，使各并聯(lián)二極管流過(guò)的電流接近一致。這種均流電阻R一般選用零點(diǎn)幾歐至幾十歐的電阻器。電流越大，R應(yīng)選得越小。R DIR D1圖5-7二極管并聯(lián)運(yùn)用圖5-8示出了二極管串聯(lián)的情況。顯然在理想條件下，有幾只管子串聯(lián)，每只管子承受的反向 電壓就應(yīng)等于總電壓的幾分之一。但因?yàn)槊恐欢O管的反向電阻不盡相同，會(huì)造成電壓分配不均： 阻大的二極管，有可能由于電壓過(guò)高而被擊穿，并由此引起連鎖反應(yīng)，逐個(gè)把二極管擊穿。在二極 管上并聯(lián)

9、的電阻R,可以使電壓分配均勻。均壓電阻要取阻值比二極管反向電阻值小的電阻器，各 個(gè)電阻器的阻值要相等DI D2DL D2 B3pHkHpH1hkF1 I d L-i t4I bR RR RR圖5-8二極管串聯(lián)運(yùn)用第二節(jié)濾波電路交流電經(jīng)過(guò)二極管整流之后，方向單一了，但是大?。娏鲝?qiáng)度）還是處在不斷地變化之中。這種脈動(dòng)直流一般是不能直接用來(lái)給無(wú)線電裝供電的。要把脈動(dòng)直流變成波形平滑的直流， 還需要再做一番“填平取齊”的工作，這便是濾波。換句話說(shuō)，濾波的任務(wù)，就是把整流器輸出電壓中的 波動(dòng)成分盡可能地減小，改造成接近恒穩(wěn)的直流電。一、電容濾波電容器是一個(gè)儲(chǔ)存電能的倉(cāng)庫(kù)。在電路中，當(dāng)有電壓加到電容器兩

10、端的時(shí)候，便對(duì)電容器充電, 把電能儲(chǔ)存在電容器中；當(dāng)外加電壓失去（或降低）之后，電容器將把儲(chǔ)存的電能再放出來(lái)。充電 的時(shí)候，電容器兩端的電壓逐漸升高，直到接近充電電壓；放電的時(shí)候，電容器兩端的電壓逐漸降 低，直到完全消失。電容器的容量越大，負(fù)載電阻值越大，充電和放電所需要的時(shí)間越長(zhǎng)。這種電 容帶兩端電壓不能突變的特性，正好可以用來(lái)承擔(dān)濾波的任務(wù)。接在整流器后面，下面以圖5-9（ a）電容器與負(fù)載電阻并聯(lián),圖5-9是最簡(jiǎn)單的電容濾波電路，所示半波整施情況說(shuō)明電容濾波的工作過(guò)程圖5-9眞有電容逵波署的整流趕路t在二極管導(dǎo)通期間，e2向負(fù)載電阻Rfz提供電流的同時(shí)，向電容器 C充電，一直充到最大 值

11、。e2達(dá)到最大值以后逐漸下降；而電容器兩端電壓不能突然變化，仍然保持較高電壓。這時(shí)， D受反向電壓，不能導(dǎo)通，于是Uc便通過(guò)負(fù)載電阻Rfz放電。由于C和Rfz較大，放電速度很慢, 在e2下降期間里，電容器C上的電壓降得不多。當(dāng)e2下一個(gè)周期來(lái)到并升高到大于 Uc時(shí)，又 再次對(duì)電容器充電。如此重復(fù)，電容器 C兩端（即負(fù)載電阻Rfz :兩端）便保持了一個(gè)較平穩(wěn)的電 壓，在波形圖上呈現(xiàn)出比較平滑的波形。圖 5-10（a）（b）中分別示出半波整流和全波整流時(shí)電 容濾波前后的輸出波形。顯然，電容量越大，濾波效果越好，輸出波形越趨于平滑，輸出電壓也越高。但是，電容量達(dá) 到一定值以后，再加大電容量對(duì)提高濾波

12、效果已無(wú)明顯作用。通常應(yīng)根據(jù)負(fù)載電用和輸出電說(shuō)的大小選擇最佳電容量。表5-2中所列濾波電容器容量和輸出電流的關(guān)系，可供參考。電容器的耐壓值一般取的1. 5倍。表5-3中列出帶有濾波器的整流電路中各電壓的關(guān)系。表一、輸出電流2A左右1A左右0.5-1A左右0.1-0.5A100-50mA50mA以下濾波電容4000u2000u1000u500u200u-500u200u來(lái)說(shuō)是很不利的。二、電感濾波利用電感對(duì)交流阻抗大而對(duì)直流用抗小的特點(diǎn)，可以用帶鐵芯的線圈做成濾波器。 電磁濾波輸出電壓較低，相輸出電壓波動(dòng)小，隨負(fù)載變化也很小，適用于負(fù)載電流較大的場(chǎng)合。三、復(fù)式濾波器。把電容按在負(fù)載并聯(lián)支路，把電

13、感或電阻接在串聯(lián)支路，可以組成復(fù)式濾波器，達(dá)到更佳的濾 波效果口這種電路的形狀很象字母n,所以又叫n型濾波器。圖5 - 12所示是由電磁與電容組成的LC濾波器，其濾波效能很高，幾乎沒(méi)有直流電壓損失， 適用于負(fù)載電流較大、要求紋波很小的場(chǎng)合。但是，這種濾波器由于電感體積和重量大（高頻時(shí)可 減?。?，比較笨重，成本也較高，一般情況下使用得不多。由電阻與電容組成的RC濾波器示于圖5- 13中。這種復(fù)式濾波器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能兼起降壓、限流作 用，濾波效能也較高，是最后用的一種濾波器。上述兩種復(fù)式濾波器，由于接有電容，帶負(fù)載能力 都較差第三節(jié)倍壓整流電路在一些需用高電壓、小電流的地方，常常使用倍壓整流電路。倍

14、壓整流，可以把較低的交流電 壓，用耐壓較低的整流二極管和電容器，“整”出一個(gè)較高的直流電壓。倍壓整流電路一般按輸出 電壓是輸入電壓的多少倍，分為二倍壓、三倍壓與多倍壓整流電路。圖5 一 14是二倍壓整流電路。電路由變壓器 B、兩個(gè)整流 二極管D1、D2及兩個(gè)電容器C1、C2組成。其工作原理如下:圖5-14二倍壓整流電路e2正半周（上正下負(fù)）時(shí)，二極管 D1導(dǎo)通，D2截止，電流經(jīng)過(guò)D1對(duì)C1充電，將電容 Cl上的電壓充到接近e2的峰值 '止，并基本保持不變。e2為負(fù)半周（上負(fù)下正）時(shí)，二極管 D2導(dǎo)通，Dl截止。此時(shí)，Cl上的電壓Uc1 =':與電源電壓e2串聯(lián)相加，電流經(jīng)D2對(duì)

15、電容 C2充電，充電電壓Uc2 = e2峰值+ 1 . 2E2小門二匚。如此反復(fù)充電，C2上的電壓就基本上是 。止二；了。它的值是變壓器電級(jí)電壓的二倍，所以叫做二倍壓整流電路。在實(shí)際電路中，負(fù)載上的電壓Usc=2X1.2E2 。整流二極管D1和D2所承受的最高反向電壓均為-;用。電容器上的直流電壓 Uc仁J，, Uc2=上?？梢該?jù)此設(shè)計(jì)電路和選擇元件。在二倍壓整流電路的基礎(chǔ)上，再加一個(gè)整流二極管D3和-個(gè)濾波電容器C3，就可以組成三倍壓整流電路，如圖5-15所示。三倍壓整流電路的工作原理是：在 e2的第一個(gè)半周和第二個(gè)半 周與二倍壓整流電路相同，即C1上的電壓被充電到接丄，C2上的電壓被充電到

16、接近】卜。 當(dāng)?shù)谌齻€(gè)半周時(shí)，D1、D3導(dǎo)通，D2截止，電流除經(jīng)D1給C1充電外，又經(jīng)D3給C3充電，C3 上的充電電壓Uc3= e2峰值+ Uc2 一 Uc1 二 卜這樣，在RFZ,上就可以輸出直流電壓 Use =Uc1i + Uc3* +二；上=3v2 E。，實(shí)現(xiàn)三倍壓整流。在實(shí)際電路中，負(fù)載上的電壓 Ufz 3x1.2E2整流二極管D3所承妥的最高反向電壓也是二-止丄；電容器上的直流電壓為照這樣辦法，增加多個(gè)二極管和相同數(shù)量的電容器，既可以組成多倍壓整流電路，見(jiàn)圖5一16。當(dāng)n為奇數(shù)時(shí)，輸出電壓從上端取出：當(dāng) n為偶數(shù)時(shí)，輸出電壓從下端取出。必須說(shuō)明，倍壓整流電路只能在負(fù)載較輕（即 Rfz

17、較大。輸出電流較?。┑那闆r下工作，否則輸出電壓會(huì)降低。倍壓越高的整疏電路，這種因負(fù)載電流增大影響輸出電壓下降的情況越明顯。用于倍壓整流電路的二極管，其最高反向電壓應(yīng)大于- 0可用高壓硅整流堆，其系列型號(hào)為2DL 0如2DL2 /0. 2，表示最高反向電壓為2千伏，整流電流平均值為200毫安。倍壓整 流電路使用的電容器容量比較小，不用電解電容器。電容器的耐壓值要大于1.，在使用上才安全可靠。第四節(jié)簡(jiǎn)單的穩(wěn)壓電路交流電經(jīng)過(guò)整流可以變成 直流電，但是它的電壓是 不穩(wěn)定的：供電電壓的變化或用 電電流的變化，都能引起電源電壓的波動(dòng)。要獲得穩(wěn)定不變的直流電源，還必須再增加 穩(wěn)壓電路。要了解穩(wěn)壓電路的工作，

18、得從穩(wěn)壓管說(shuō)起。一、有“特異功能”的二極管穩(wěn)壓管一般三極管都是正向?qū)?，反向截止；加在二極管上的反向電壓、如果超過(guò)二極管的承受能力，二極管就要擊穿損毀。但是有一種二極管，它的正向特性與普通二極管相同，而反向特性卻比較特 殊：當(dāng)反向電壓加到一定程度時(shí)，雖然管子呈現(xiàn)擊穿狀態(tài)，通過(guò)較大電流，卻不損毀，并且這種現(xiàn) 象的重復(fù)性很好；反過(guò)來(lái)著，只要管子處在擊穿狀態(tài)，盡管流過(guò)管子的電在變化很大，而管子兩端 的電壓卻變化極小起到穩(wěn)壓作用。這種特殊的二極管叫 穩(wěn)壓管。穩(wěn)壓管的型號(hào)有2CW、2DW 等穩(wěn)壓管是利用反向擊多區(qū)的穩(wěn)壓特性進(jìn)行工作的，因此、穩(wěn)壓管在電路中要反向連接。穩(wěn)壓管 的反向擊穿電壓稱為穩(wěn)定電壓、

19、不同類型穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓也不一樣， 某一型號(hào)的穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值 固定在口定圍。例如：2CW11的穩(wěn)壓值是3.2伏到4. 5 伏,其中某一只管子的穩(wěn)壓值可能是 3. 5 伏，另一只管子則可能是4, 2伏。在實(shí)際應(yīng)用中，如果選擇不到穩(wěn)壓值符合需要的穩(wěn)壓管，可以選用穩(wěn)壓值較低的穩(wěn)壓管，然后 串聯(lián)一辦或幾只硅二極管“枕墊”，把穩(wěn)定電壓提高到所需數(shù)值。這是利用硅二極管的正向壓降為 0 .60 . 7伏的特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行穩(wěn)壓的。因此，二極管在電路中必須正向連接，這是與穩(wěn)壓管不同的。穩(wěn)壓管穩(wěn)壓性能的好壞，可以用它的動(dòng)態(tài)電阻r來(lái)表示：尹二電壓的變優(yōu)量蟲(chóng)U電流的變優(yōu)量AZ顯然，對(duì)于同樣的電流變化量 I,穩(wěn)壓管兩端的電壓

20、變化量 U越小，動(dòng)態(tài)電阻越小，穩(wěn)壓管 性能就越好。穩(wěn)壓管的動(dòng)態(tài)電阻是隨工作電流變化的，工作電流越大。動(dòng)態(tài)電阻越小。因此，為使穩(wěn)壓效果 好，工作電流要選得合。工作電流選得大些，可以減小動(dòng)態(tài)電阻，但不能超過(guò)管子的最大允許電流(或最大耗散功率)。各種型號(hào)管子的工作電流和最大允許電流，可以從手冊(cè)中查到。穩(wěn)壓管的穩(wěn)定性能受溫度影響，當(dāng)溫度變化時(shí)，它的穩(wěn)定電壓也要發(fā)生變化，常用穩(wěn)定電壓的溫度系數(shù)來(lái)表示這種性能例如 2CW19型穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓Uw= 12伏，溫度系數(shù)為0.095% C ， 說(shuō)明溫度每升高C，其穩(wěn)定電壓升高11.4毫伏。為提高電路的穩(wěn)定性能，往往采用適當(dāng)?shù)臏囟?補(bǔ)償措施。在穩(wěn)定性能要求很高時(shí)

21、，需使用具有溫度補(bǔ)償?shù)姆€(wěn)壓，如2DW7A、2DW7W、2DW7C 等。二、硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路由硅穩(wěn)壓管組成的簡(jiǎn)單穩(wěn)壓電路如圖5-19 (a)所示。硅穩(wěn)壓管DW與負(fù)載Rfz，并聯(lián)，R1為限流電阻。圖5-1P硅穩(wěn)壓管電路(a)ILIfz他11ir RfUsrDwJTUse這個(gè)電路是怎樣進(jìn)行穩(wěn)壓的呢？若電網(wǎng)電壓升高，整流電路的輸出電壓Usr也隨之升高，引起負(fù)載電壓Use升高。由于穩(wěn)壓管DW與負(fù)載Rfz并聯(lián)，Use只要有很少一點(diǎn)增長(zhǎng)，就會(huì)使流過(guò)穩(wěn) 壓管的電流急劇增加，使得I1也增大，限流電阻R1上的電壓降增大，從而抵消了 Usr的升高， 保持負(fù)載電壓Use基本不變。反之，若電網(wǎng)電壓降低，引起Usr下降，

22、造成Use也下降，則穩(wěn)壓管中的電流急劇減小，使得I1減小，R1上的壓降也減小，從而抵消了 Usr的下降，保持負(fù)載電 壓Use基本不變。若Usr不變而負(fù)載電流增加，則R1上的壓降增加，造成負(fù)載電壓 Use下降。Use只要下降 一點(diǎn)點(diǎn)，穩(wěn)壓管中的電流就迅速減小，使 R1上的壓降再減小下來(lái)，從而保持 R1上的壓降基本不 變，使負(fù)載電壓Use得以穩(wěn)定。綜上所述可以看出，穩(wěn)壓管起著電流的自動(dòng)調(diào)節(jié)作用，而限流電阻起著電壓調(diào)整作用。穩(wěn)壓管 的動(dòng)態(tài)電阻越小，限流電阻越大，輸出電壓的穩(wěn)定性越好。那么怎樣選擇穩(wěn)壓管和限流電阻呢?1 .因?yàn)榉€(wěn)壓管是與負(fù)載并聯(lián)的，所以穩(wěn)田管的穩(wěn)定電壓應(yīng)該等于負(fù)載直流電壓，即Uw =

23、Use。穩(wěn)壓管最大穩(wěn)定電流的選擇，要考慮到特殊情況下穩(wěn)壓管通過(guò)的最大電流：一種情況是，當(dāng)負(fù)載電流Ifz = 0時(shí)，全部最大負(fù)載電流Ifzmax都通過(guò)穩(wěn)壓管；另一種情況是，輸入電壓Usr，升高，也會(huì)引起通過(guò)穩(wěn)壓管電流增大。一般取穩(wěn)壓管最大電流選用動(dòng)態(tài)電阻小、電壓溫度系數(shù)小的穩(wěn)壓管，有利于提高電壓的穩(wěn)定度。丘=Usr-Use2 .限流電阻R1可由式中算出：因?yàn)閁sr、和Ifz都是變化的，為了保證Ifz = 0時(shí)Iw不起超過(guò)穩(wěn)壓管的最大穩(wěn)定電流,R1要足夠大，為了保證穩(wěn)定作用，又必須保證在Usr，最小時(shí)，Iw大于穩(wěn)壓管的最小穩(wěn)定電流綜合上述兩右面的考慮，限流電阻R1的選擇圍是:Usrm 磁Use &

24、lt; r < Us廠 nan - LscFvmaxI" +站狂亦圖5- 19 (A)所示電路簡(jiǎn)單可靠，但是穩(wěn)定電壓不能調(diào)整，負(fù)載電流太小，一般多用做電路 前級(jí)的穩(wěn)壓和其他電源的參考電壓。米用兩級(jí)硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路，可以輸出兩種穩(wěn)定電壓U1和Use，并能進(jìn)一步提高穩(wěn)壓效果電路見(jiàn)圖5 19 (b)R2TUsrJDW2朮訂W3圖5-1?壓管穩(wěn)壓電路(b)Use三、串聯(lián)型穩(wěn)壓電路串聯(lián)型穩(wěn)壓電路是比較常用的一種電路。電路如圖5 20 (a)所示EG lfz圖5-20串聯(lián)型櫓壓電路(a)三極管BG在電路申是調(diào)整元件，它很有“見(jiàn)機(jī)行事”的本領(lǐng)，每當(dāng)由于供電或用電發(fā)生變化， 電路輸出電壓波動(dòng)欲

25、起的時(shí)候，它都能及時(shí)地加以調(diào)節(jié)，使輸出電壓保持基本穩(wěn)定，因此它被稱做 調(diào)整管。為在電路中作為調(diào)整元件的三極管是與負(fù)載相串聯(lián)的，所以這種電路叫串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。 穩(wěn)壓管DW為調(diào)整管提供基準(zhǔn)電壓，使調(diào)整管基極電位不變。R1是DW的保護(hù)電阻，限制通過(guò)DW的電流，起保護(hù)穩(wěn)壓管的作用。Rfz，是負(fù)載電阻，是BG的直流通路。BG和DW配合“默契”，保證電路格出穩(wěn)定的用壓。電路穩(wěn)壓過(guò)程是這佯的：如果輸人電壓Usr增大，使輸出電壓Use。增大時(shí)，由于Ub = Uw固定不變，調(diào)整管基棗射間電壓 Ube 。 =Ub- Use將減小，基流Ib隨之減小，而管壓降Uee，隨之增大，從而抵消了 Use增大的部分， 使Use

26、，基本穩(wěn)定。如果負(fù)載電流Ise增大，使輸出電壓Use減小時(shí)，由于Ub固定，Ube將 增大，使人增大，Uee減小，也同樣地使Use基本穩(wěn)定。從上面分析中可以看到，調(diào)整管既象是一個(gè)自動(dòng)的可變電阻：當(dāng)輸出電壓增大時(shí)，它的“阻值” 就增大，分擔(dān)了大出來(lái)的電壓；當(dāng)輸出電壓減小時(shí)，它的“阻值”就減小，補(bǔ)足了小下去的電壓。 無(wú)論是哪種情況，都使電路保持輸出一個(gè)穩(wěn)定的電壓。“指揮”調(diào)整管變化的是輸出電壓的變化量？Use ;正是 Use控制調(diào)整管的基極電流lb，才使得調(diào)整管隨著AUsc變化。換句話說(shuō)，是不穩(wěn) 定的輸出電壓，驅(qū)動(dòng)調(diào)整管去穩(wěn)定輸出電壓。如果把圖5 20 (a)所示穩(wěn)壓電路的形式稍微改變一下，畫(huà)成圖

27、5 20 (b)樣子的話，不 難看出，原來(lái)串聯(lián)型穩(wěn)壓電路就是一個(gè)射極跟隨器。 R1是上偏置電阻，穩(wěn)壓管DW是下偏置電阻, 輸出電壓是從發(fā)射極電阻 Rfz上取出的。茹)串聯(lián)型穩(wěn)壓電路(b.第五節(jié)直流穩(wěn)壓電源電路穩(wěn)壓電源一般由變壓器、整流器和穩(wěn)壓器三大部分組成，如圖5 一 21所示。變壓器把市電交流電壓變?yōu)樗枰牡蛪航涣麟姟Ｕ髌靼呀涣麟娮優(yōu)橹绷麟?。?jīng)濾波后，穩(wěn)壓器再把不穩(wěn)定的直 流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓輸出。、穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)及對(duì)穩(wěn)壓電源的要求穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)可以分為兩大類： 一類是特性指標(biāo)，如輸出電壓、輸出電濾及電壓調(diào)節(jié)圍;另一類是質(zhì)量指標(biāo)，反映一個(gè)穩(wěn)壓電源的優(yōu)劣，包括穩(wěn)定度、等效阻(輸

28、出電阻)、紋波電壓及溫度系數(shù)等。對(duì)穩(wěn)壓電源的性能，主要有以下四個(gè)萬(wàn)面的要求1 .穩(wěn)定性好當(dāng)輸入電壓Usr （整流、濾波的輸出電壓）在規(guī)定圍變動(dòng)時(shí)，輸出電壓Use的變化應(yīng)該很小一般要求Use由于輸入電壓變化而引起輸出電壓變化的程度，稱為穩(wěn)定度指標(biāo)，常用穩(wěn)壓系數(shù)S來(lái)表示:P Use °NJsr UseUsrS的大小，反映一個(gè)穩(wěn)壓電源克服輸入電壓變化的能力。在同樣的輸入電壓變化條件下，S越小，輸出電壓的變化越小，電源的穩(wěn)定度越高。通常S約為 ''2. 輸出電阻小負(fù)載變化時(shí)（從空載到滿載），輸出電壓 Use，應(yīng)基本保持不變。穩(wěn)壓電源這方面的性能可用 輸出電阻表征。輸出電阻（又

29、叫等效阻）用rn表示，它等于輸出電壓變化量和負(fù)載電流變化量之比。一弘rn反映負(fù)載變動(dòng)時(shí)，輸出電壓維持恒定的能力，rn越小，則Ifz變化時(shí)輸出電壓的變化也越小。性能優(yōu)良的穩(wěn)壓電源，輸出電阻可小到1歐，甚至0. 01歐。3. 電壓溫度系數(shù)小當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，會(huì)引起輸出電壓的漂移。良好的穩(wěn)壓電源，應(yīng)在環(huán)境溫度變化時(shí)，有效地 抑制輸出電壓的漂移，保持輸出電壓穩(wěn)定，輸出電壓的漂移用溫度系數(shù)KT來(lái)表示：4. 輸出電壓紋波小所謂紋波電壓，是指輸出電壓中50赫或100赫的交流分量，通常用有效值或峰值表示。經(jīng)過(guò) 穩(wěn)壓作用，可以使整流濾波后的紋波電壓大大降低，降低的倍數(shù)反比于穩(wěn)壓系數(shù)S。上節(jié)介紹的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路，

30、用做一種簡(jiǎn)單的穩(wěn)壓電源，可以滿足一般無(wú)線電愛(ài)好者的需要。 但是，這種電源還有許多“天生的”缺陷，要提高對(duì)性能的要求，就必須再做一些改進(jìn)。從以下四 個(gè)右面對(duì)它的性能加以改善，便可做成一臺(tái)有實(shí)用價(jià)值的穩(wěn)壓電源了。這就是：增加放大環(huán)節(jié)，提 高穩(wěn)定性，使輸出電壓可調(diào)；用復(fù)合管做調(diào)整管，使輸出電流增大；增加保護(hù)電路，使電源工作安 全可靠。二、帶有放大環(huán)節(jié)的穩(wěn)壓電源輸出電壓的變化量 Use是很微弱的，它對(duì)調(diào)整管的控制作用也很弱，因此穩(wěn)壓效果不夠好， 帶有放大環(huán)節(jié)的穩(wěn)壓電源，就是在電路中增加一個(gè)直流放大器， 把微弱的輸出電壓變化量先加以放 大，再去控制調(diào)整管，從而提高對(duì)調(diào)整管的控制作用，使穩(wěn)壓電源的穩(wěn)定性能

31、得到改善。 圖5-22是 帶有放大環(huán)節(jié)的穩(wěn)壓電源電路。9 5尼2帶畝大礙節(jié)的袪壓取奉電路圖中，BG1是調(diào)整管，BG2是比較放大管。輸出電田變化量厶Use的一部分與基準(zhǔn)電壓Uw比 較，并經(jīng)BG2放大后進(jìn)到了 BG1的基極。Re是BG2的集電極電阻，又是BG1的上偏置電阻。 R1、R2是BG2的上、下偏置電阻，組成分壓電路，把 Use的一部分作為輸出電壓的取樣，送給 BG2的基極，因此又叫取樣電路 R2上的電壓Ub2 :叫取樣電壓。DW和R3組，成穩(wěn)壓電路， 提供基準(zhǔn)電壓。從電路路中可以看出，當(dāng)輸出電壓 Use下降的時(shí)候，通過(guò)R1、R2組成的分壓電路的作用， BG2的基極電位Ub2也下降了。由于基

32、準(zhǔn)電壓 UW 使BG2的發(fā)射極電位保持不變，Ubc2 := Ub2，一 UW隨之減小。于是BG2集電極電流Ic:減小，Uc2增高，即BG1的基極電位Ub1增 高，使Icl增加，管壓降Uce1減小，從而導(dǎo)致輸出電壓Use保持基本穩(wěn)定。BG2的放大倍數(shù)越大， 調(diào)整作用就越強(qiáng)，輸出電壓就越穩(wěn)定。如果輸出電壓Usc增高時(shí)，同樣道理，又會(huì)通過(guò)反饋?zhàn)饔檬?Usc減小，保持輸出電壓基本不 變。下面談?wù)劯髟倪x取原則。前面已經(jīng)提到，Rc是放大級(jí)的負(fù)載電阻，又相當(dāng)于調(diào)整管的偏置電阻。Rc大，放大倍數(shù)大，有利于提高穩(wěn)壓器指標(biāo)，但Rc過(guò)大會(huì)使BG2和調(diào)整管電流太小，限制了負(fù)載電流和調(diào)整圍。通常 Rc根據(jù)下列公式選

33、?。篟C=賂蘇 酣 節(jié)lc2Usrmin 為整流輸出的最小電壓。Ic2可取13毫安。穩(wěn)壓管DW的穩(wěn)定電壓Uw，選擇圍比較 寬，只要不使BG2飽和（即Uw比Usc低2伏以下）均可。Uw取得大，取樣電壓可大些，有利 于提高穩(wěn)壓性能。限流電阻 R3通過(guò)的電流I3，應(yīng)該等于DW的穩(wěn)定電流，那應(yīng)滿足下述關(guān)系： 口 r _ Use - Uw輸入電壓Usr應(yīng)大于輸出電壓Usc38伏。Usr過(guò)小，調(diào)整管容易飽和而起不到調(diào)整作用；Usr過(guò)大，則增加管子耗損，并浪費(fèi)功率。整流紋波小的，Usr可取低些；紋波大的，Usr應(yīng)取高些。調(diào)整管BG1的B值要盡量大，為此可以使用復(fù)倉(cāng)管。調(diào)整管的功耗也要足夠大，應(yīng)滿足下式要 求

34、: H 丄爐:二匚-K尺Usrmax 為電網(wǎng)電壓最高時(shí)的整流輸出電壓。放大管BG2也要選用B值大的管子，以增強(qiáng)對(duì)調(diào)整管的控制作用，使輸出的更穩(wěn)定。在Usc較大的穩(wěn)壓電路中，還應(yīng)注意 BG2所能承受的反向電壓，應(yīng)選取 凱0心八匸一 °禱的晶體管。分壓電阻（R1 + R2）要適當(dāng)小些，以提高電路性能。通常取流過(guò)分壓電阻的電流大于放大管基極電流的5-10倍。分壓比耽 決定于輸出電壓Use和參考電壓Uw，由下式?jīng)Q定：R2 一般可先選定R1或R2,再通過(guò)計(jì)算調(diào)整另外一只電阻器，分壓比要選得大些，一般選0 50 . 8、輸出電壓可調(diào)的穩(wěn)壓電源從上面電路可以看到，輸出電壓與基準(zhǔn)電壓之間的關(guān)系，是由

35、分壓電路來(lái)“調(diào)配”的。在基準(zhǔn)電壓一定的情況下，改變分壓比，就可以在一定圍里改變輸出電壓。在R1與R2之間加接一個(gè)電位器W （見(jiàn)圖5- 23 ），便可以實(shí)現(xiàn)輸出電壓在一定圍連續(xù)可調(diào)。四、用復(fù)合管做調(diào)整管的穩(wěn)壓電源在穩(wěn)壓電源中，負(fù)載電流Ifz 要流過(guò)調(diào)整管，輸出大電流的電源必須使用大功率的調(diào)整管，這就要求有足夠大的電流供給調(diào)整管的基極，而比較放大電路供不出所需要的大電流，另一方面，調(diào)整管需要有較高的電流放大倍數(shù)， 才能有效地提高穩(wěn)壓性能，但是大功率管一般電流放大倍數(shù)都 不高。解決這些矛盾的辦法，是給原有的調(diào)整管再配上一個(gè)或幾個(gè)“助手”，組成復(fù)合管。用復(fù)合管做調(diào)整管的穩(wěn)壓電源電路如圖5 一 24所示

36、用復(fù)合管做調(diào)整管時(shí)，BG2的反向電流Iceo2將被放大，尤其是采用大功率鍺管時(shí)，反向截止電流Icbo比較大，并隨溫度增高按指數(shù)增加，很容易造成高溫空載時(shí)穩(wěn)壓電源的失控，使輸出 電壓Use增大。誤差信號(hào) Use經(jīng)放大加到BG2的級(jí)基極來(lái)減少Ic人，可能迫使BG2截止。為 了使調(diào)整管在不同溫度下都工作在放大區(qū)，常在 BG1的基極加電阻（R7）接到電源的正極（如圖 5 一 24）或負(fù)極。在溫度或負(fù)載變化不大或全用硅管時(shí)，可不加這個(gè)電阻。R7的數(shù)值，可近似由下式?jīng)Q定：接負(fù)疋"一竺一接正阿 R7一竺lebol + Ic&o 2Iceo 2 十 Icbo五、帶有保護(hù)電路的穩(wěn)壓電源。在穩(wěn)壓電路中，要采取短路保護(hù)措施，才能保證安全可靠地工作。普通保險(xiǎn)絲熔斷較慢，用加保險(xiǎn)絲的辦法達(dá)不到保護(hù)作用，而必須加裝保護(hù)電路。保護(hù)電路的作用是保護(hù)碉整管在電路短路、電流增大時(shí)不被燒毀。其基本方法是，當(dāng)輸出電流超過(guò)某一致值時(shí)，使調(diào)整管處于反向偏置狀態(tài)，從而截止，自動(dòng)切斷電路電流。保護(hù)電路的形式很多。圖5- 25是二極管保護(hù)電路，由二極管D和檢圖5-25二極管保護(hù)電 路測(cè)電阻R0組成。正常工作時(shí)，雖然二極管兩端的電壓上低下場(chǎng)， 但二極管仍處于反向截止?fàn)顟B(tài)。 負(fù)載電流增大到一定數(shù)值時(shí)，電阻 RO上的壓陷ROIe加大，使二極管導(dǎo)通。