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、是一種最簡單的整流電路。它由電源變壓器 B、整流二極管D和負載電阻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 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日圖 52 半披業(yè)流波形變壓器砍級電壓e2，是一個方向和大小都隨時間變化的正弦波電壓，

2、它的波形如圖5-2 (a)所示。在0n時間，e2為正半周即變壓器上端為正下端為負。此時二極管承受正向電壓面導(dǎo)通， e2通過它加在負載電阻 Rfz上，在n2 n時間，e2為負半周，變壓器次級下端為正，上端為負。 這時D承受反向電壓，不導(dǎo)通，Rfz，上無電壓。在n2 n時間，重復(fù)0n時間的過程，而在 3 n4 n時間，又重復(fù)n2 n時間的過程這樣反復(fù)下去，交流電的負半周就被"削"掉了，只有正 半周通過Rfz，在Rfz上獲得了一個單一右向(上正下負)的電壓，如圖 5-2 (b)所示，達到了 整流的目的，但是，負載電壓 Use。以及負載電流的大小還隨時間而變化，因此，通常稱它為脈動

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，半波整說是以"犧牲"一半交流為代價而換取整流效果的，電流利用率很低(計算表明，整流得出的半波電壓在整個周期的平均值， 即負載上的直流電壓 Use =0.45 e2 )因此常用在高電壓、小電流的場合，而在一般無線電裝置中 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，可以看作是由兩個半波整流電路組合成的。 變壓器次級線圈中間需要引出一個 抽頭，把次組線圈分成兩個對稱的繞組，從而引出大小相等

4、但極性相反的兩個電壓e2a、e2b ，構(gòu)成e2a 、D1、Rfz與e2b 、D2、Rfz，兩個通電回路。全波整流電路的工作原理，可用圖 5-4所示的波形圖說明。在0n間，e2a 對Dl為正向 電壓，D1導(dǎo)通，在Rfz上得到上正下負的電壓；e2b 對D2為反向電壓，D2不導(dǎo)通(見圖 5-4 ( b)。在n-2 n時間，e2b對D2為正向電壓，D2導(dǎo)通，在Rfz上得到的仍然是上正下負的 電壓；e2a 對D1為反向電壓，D1不導(dǎo)通(見圖5-4 (C)。5-4b5-4c5-4a如此反復(fù)，由于兩個整流元件 D1、D2輪流導(dǎo)電，結(jié)果負載電阻 Rfz上在正、負兩個半周作用期 間，都有同一方向的電流通過，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半周，從而大大地提高了整流效率（Use二0.9e2，比半波整流時大一倍）。圖5-3所示的全波整濾電路，需要變壓器有一個使兩端對稱的次級中心抽頭，這給制作上帶來很多的麻煩。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，而同時在一定程度上克服了它的缺點。圖5-5 （a ）為橋式整流電路圖，（b）

6、圖為其簡化畫法。橋式整流電路的工作原理如下：e2為正半周時，對D1、D3和方向電壓，DI，D3導(dǎo)通；對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 成上正下負的半波整洗電壓，e2為負半周時，對D2、D4加正向電壓，D2、D4導(dǎo)通；對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載大小加以選擇。如 選擇不當，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。另外，在高電壓或大電流的情況下，如果手頭沒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)、每只分擔電路總電流的一半口三只二極管并聯(lián)，每只分擔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，在實際并聯(lián)運用時 "，由于各二極管特性不完全一致，不能均分所 通過的電流，會使有的管子困負擔過重而燒毀。 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)二極管流過的電流接近一致。這種均流電阻R一般選用零點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。但因為每只二極管的反向電阻不盡相同，會造成電壓分配不均： 阻大的二極管，有可能由于電壓過高而被擊穿，并由此引起連鎖反應(yīng)，逐個把二極管擊穿。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)運用第二節(jié)濾波電路交流電經(jīng)過二極管整流之后，方向單一了，但是大?。娏鲝姸龋┻€是處在不斷地變化之中。這種脈動直流一般是不能直接用來給無線電裝供電的。要把脈動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，濾波的任務(wù)，就是把整流器輸出電壓中的 波動成分盡可能地減小，改造成接近恒穩(wěn)的直流電。一、電容濾波電容器是一個儲存電能的倉庫。在電路中，當有電壓加到電容器兩

10、端的時候，便對電容器充電, 把電能儲存在電容器中；當外加電壓失去（或降低）之后，電容器將把儲存的電能再放出來。充電 的時候，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，負載電阻值越大，充電和放電所需要的時間越長。這種電 容帶兩端電壓不能突變的特性，正好可以用來承擔濾波的任務(wù)。接在整流器后面，下面以圖5-9（ a）電容器與負載電阻并聯(lián),圖5-9是最簡單的電容濾波電路，所示半波整施情況說明電容濾波的工作過程圖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向負載電阻Rfz提供電流的同時，向電容器 C充電，一直充到最大 值

11、。e2達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， D受反向電壓，不能導(dǎo)通，于是Uc便通過負載電阻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e2下一個周期來到并升高到大于 Uc時，又 再次對電容器充電。如此重復(fù)，電容器 C兩端（即負載電阻Rfz :兩端）便保持了一個較平穩(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 到一定值以后，再加大電容量對提高濾波

12、效果已無明顯作用。通常應(yīng)根據(jù)負載電用和輸出電說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來說是很不利的。二、電感濾波利用電感對交流阻抗大而對直流用抗小的特點，可以用帶鐵芯的線圈做成濾波器。 電磁濾波輸出電壓較低，相輸出電壓波動小，隨負載變化也很小，適用于負載電流較大的場合。三、復(fù)式濾波器。把電容按在負載并聯(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，幾乎沒有直流電壓損失， 適用于負載電流較大、要求紋波很小的場合。但是，這種濾波器由于電感體積和重量大（高頻時可 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、兩個整流 二極管D1、D2及兩個電容器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）時，二極管 D1導(dǎo)通，D2截止，電流經(jīng)過D1對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為負半周（上負下正）時，二極管 D2導(dǎo)通，Dl截止。此時，Cl上的電壓Uc1 =':與電源電壓e2串聯(lián)相加，電流經(jīng)D2對

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電壓的二倍，所以叫做二倍壓整流電路。在實際電路中，負載上的電壓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)計電路和選擇元件。在二倍壓整流電路的基礎(chǔ)上，再加一個整流二極管D3和-個濾波電容器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的第一個半周和第二個半 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?shù)谌齻€半周時，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。，實現(xiàn)三倍壓整流。在實際電路中，負載上的電壓 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，見圖5一16。當n為奇數(shù)時，輸出電壓從上端取出：當 n為偶數(shù)時，輸出電壓從下端取出。必須說明，倍壓整流電路只能在負載較輕（即 Rfz

17、較大。輸出電流較?。┑那闆r下工作，否則輸出電壓會降低。倍壓越高的整疏電路，這種因負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)簡單的穩(wěn)壓電路交流電經(jīng)過整流可以變成 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。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：當反向電壓加到一定程度時，雖然管子呈現(xiàn)擊穿狀態(tài)，通過較大電流，卻不損毀，并且這種現(xiàn) 象的重復(fù)性很好；反過來著，只要管子處在擊穿狀態(tài)，盡管流過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)壓管的型號有2CW、2DW 等穩(wěn)壓管是利用反向擊多區(qū)的穩(wěn)壓特性進行工作的，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伏的特點來進行穩(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，可以用它的動態(tài)電阻r來表示：尹二電壓的變優(yōu)量蟲U電流的變優(yōu)量AZ顯然，對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，動態(tài)電阻越小，穩(wěn)壓管 性能就越好。穩(wěn)壓管的動態(tài)電阻是隨工作電流變化的，工作電流越大。動態(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，可以減小動態(tài)電阻，但不能超過管子的最大允許電流(或最大耗散功率)。各種型號管子的工作電流和最大允許電流，可以從手冊中查到。穩(wěn)壓管的穩(wěn)定性能受溫度影響，當溫度變化時，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?shù)臏囟?補償措施。在穩(wěn)定性能要求很高時

21、，需使用具有溫度補償?shù)姆€(wěn)壓，如2DW7A、2DW7W、2DW7C 等。二、硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路由硅穩(wěn)壓管組成的簡單穩(wěn)壓電路如圖5-19 (a)所示。硅穩(wěn)壓管DW與負載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這個電路是怎樣進行穩(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，引起負載電壓Use升高。由于穩(wěn)壓管DW與負載Rfz并聯(lián)，Use只要有很少一點增長，就會使流過穩(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，保持負載電 壓Use基本不變。若Usr不變而負載電流增加，則R1上的壓降增加，造成負載電壓 Use下降。Use只要下降 一點點，穩(wěn)壓管中的電流就迅速減小，使 R1上的壓降再減小下來，從而保持 R1上的壓降基本不 變，使負載電壓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 .因為穩(wěn)壓管是與負載并聯(lián)的，所以穩(wěn)田管的穩(wěn)定電壓應(yīng)該等于負載直流電壓，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)壓管通過的最大電流：一種情況是，當負載電流Ifz = 0時，全部最大負載電流Ifzmax都通過穩(wěn)壓管；另一種情況是，輸入電壓Usr，升高，也會引起通過穩(wěn)壓管電流增大。一般取穩(wěn)壓管最大電流選用動態(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：因為Usr、和Ifz都是變化的，為了保證Ifz = 0時Iw不起超過穩(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，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)所示電路簡單可靠，但是穩(wěn)定電壓不能調(diào)整，負載電流太小，一般多用做電路 前級的穩(wěn)壓和其他電源的參考電壓。米用兩級硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路，可以輸出兩種穩(wěn)定電壓U1和Use，并能進一步提高穩(wěn)壓效果電路見圖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“見機行事”的本領(lǐng)，每當由于供電或用電發(fā)生變化， 電路輸出電壓波動欲

25、起的時候，它都能及時地加以調(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)整管提供基準電壓，使調(diào)整管基極電位不變。R1是DW的保護電阻，限制通過DW的電流，起保護穩(wěn)壓管的作用。Rfz，是負載電阻，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)壓過程是這佯的：如果輸人電壓Usr增大，使輸出電壓Use。增大時，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。如果負載電流Ise增大，使輸出電壓Use減小時，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)整管既象是一個自動的可變電阻：當輸出電壓增大時，它的“阻值” 就增大，分擔了大出來的電壓；當輸出電壓減小時，它的“阻值”就減小，補足了小下去的電壓。 無論是哪種情況，都使電路保持輸出一個穩(wěn)定的電壓?！爸笓]”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，是不穩(wěn) 定的輸出電壓，驅(qū)動調(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，畫成圖

27、5 20 (b)樣子的話，不 難看出，原來串聯(lián)型穩(wěn)壓電路就是一個射極跟隨器。 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?。整流器把交流電變?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)指標及對穩(wěn)壓電源的要求穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標可以分為兩大類： 一類是特性指標，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，反映一個穩(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。對穩(wěn)壓電源的性能，主要有以下四個萬面的要求1 .穩(wěn)定性好當輸入電壓Usr （整流、濾波的輸出電壓）在規(guī)定圍變動時，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，常用穩(wěn)壓系數(shù)S來表示:P Use °NJsr UseUsrS的大小，反映一個穩(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. 輸出電阻小負載變化時（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載電流變化量之比。一弘rn反映負載變動時，輸出電壓維持恒定的能力，rn越小，則Ifz變化時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)小當環(huán)境溫度變化時，會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，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 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、用做一種簡單的穩(wěn)壓電源，可以滿足一般無線電愛好者的需要。 但是，這種電源還有許多“天生的”缺陷，要提高對性能的要求，就必須再做一些改進。從以下四 個右面對它的性能加以改善，便可做成一臺有實用價值的穩(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的一部分與基準電壓Uw比 較，并經(jīng)BG2放大后進到了 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， 提供基準電壓。從電路路中可以看出，當輸出電壓 Use下降的時候，通過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，輸出電壓就越穩(wěn)定。如果輸出電壓Usc增高時，同樣道理，又會通過反饋作用使 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是放大級的負載電阻，又相當于調(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，但Rc過大會使BG2和調(diào)整管電流太小，限制了負載電流和調(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過小，調(diào)整管容易飽和而起不到調(diào)整作用；Usr過大，則增加管子耗損，并浪費功率。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)電壓最高時的整流輸出電壓。放大管BG2也要選用B值大的管子，以增強對調(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）要適當小些，以提高電路性能。通常取流過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,再通過計算調(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，輸出電壓與基準電壓之間的關(guān)系，是由

35、分壓電路來“調(diào)配”的。在基準電壓一定的情況下，改變分壓比，就可以在一定圍里改變輸出電壓。在R1與R2之間加接一個電位器W （見圖5- 23 ），便可以實現(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，負載電流Ifz 要流過調(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)整管再配上一個或幾個“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，BG2的反向電流Iceo2將被放大，尤其是采用大功率鍺管時，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穩(wěn)壓電源的失控，使輸出 電壓Use增大。誤差信號 Use經(jīng)放大加到BG2的級基極來減少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）或負極。在溫度或負載變化不大或全用硅管時，可不加這個電阻。R7的數(shù)值，可近似由下式?jīng)Q定：接負疋"一竺一接正阿 R7一竺lebol + Ic&o 2Iceo 2 十 Icbo五、帶有保護電路的穩(wěn)壓電源。在穩(wěn)壓電路中，要采取短路保護措施，才能保證安全可靠地工作。普通保險絲熔斷較慢，用加保險絲的辦法達不到保護作用，而必須加裝保護電路。保護電路的作用是保護碉整管在電路短路、電流增大時不被燒毀。其基本方法是，當輸出電流超過某一致值時，使調(diào)整管處于反向偏置狀態(tài)，從而截止，自動切斷電路電流。保護電路的形式很多。圖5- 25是二極管保護電路，由二極管D和檢圖5-25二極管保護電 路測電阻R0組成。正常工作時，雖然二極管兩端的電壓上低下場， 但二極管仍處于反向截止狀態(tài)。 負載電流增大到一定數(shù)值時，電阻 RO上的壓陷ROIe加大，使二極管導(dǎo)通。