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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%。