小功率直流稳压电源的组成

小功率直流稳压电源一般由变压、整流、滤波和稳压四个环节组成。

电源变压器：通常为降压变压器，将交流电网电压变为合适的交流电压，副边电压的有效值取决于后面的电路或电子设备的需要;

整流电路：利用整流元件的单向导电性，将交流电压变为脉动的直流电压。此时的电压有很大的脉动成分，还需要滤波和稳压环节才能变为理想的直流电压;

滤波电路：通常由电容、电感等储能元件组成，目的是滤除整流后电压中的交流脉动成分，使输出电压比较平滑;

稳压电路：克服电网波动及负载变化的影响，保持输出电压Uo稳定.

整流电路

整流电路的任务是将交流电压变化为脉动的直流电压;在小功率直流电源中，整流的方式主要有单相半波，单相全波，单相桥式，倍压整流;

负载上的直流电压和直流电流：

电源中的谐波分量总称为纹波，叠加在直流分量之上，常用纹波系数表示直流输出电压中相对纹波电压的大小;桥式整流电路中的纹波系数为：0.483。

流经每个二级管的平均电流：

 

二极管承受的最大反向电压：

桥式整流电路的优点是输出电压高，纹波电压小，管子所承受的最大反向电压较低，同时因为电源变压器在正，负半周内都有电流供给负载，电源变压器得到充分的利用，效率较高，在半导体整流电路中应用广泛。

将副边变压器中间点接地且负载用两个电阻串联即可得到正负电源;

在实际应用中，当整流电路的输出功率较大且要求波动较小时，需要采用三相整流电路。

滤波电路

滤波电路用于滤除整流输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成，如在负载两端并联电容器C，或在整流电路输出端与负载间串联电感器L,以及由电感，电容组成的各种复式滤波电路。

小功率：电容滤波; 大功率：电感滤波

C形滤波电路，倒L形滤波电路，Π形滤波电路

由于电抗元件在电路中有储能作用，并联的电容器C在电源供给的电压升高时，能把部分能量存储起来，而当电源电压降低时，就把电场能量释放出来，使负载电压比较平滑，即电容C 具有平滑的作用;与负载串联的电感，当电源供给的电流增加时，它把能量存储起来，而当电流减小时，又把磁场能量释放出来，使负载电流比较平滑，即电感L也具有平滑作用。

电容滤波电路负载电压UL与U2的关系约为

电容滤波电路简单，负载直流电压U_L较高，纹波也较小，它的缺点是输出特性较差，故适用于负载电压较高，负载变动不大的场合;

电感滤波电路如果忽略L的直流电阻上的压降，即

 

电感滤波的特点是整流管的导电角较大(电感L上的反电势使整流管导电角增大)峰值电流很小，输出特性比较平坦。缺点是由于铁芯的存在，笨重，体积大，易引起电磁干扰，一般只设用于低电压，大电流场合。

稳压电路

串联反馈式稳压电路

稳压电源的技术指标分为两种：一种是特性指标，包括允许的输入电压，输出电压，输出电流及输出电压调节范围;另一种是质量指标，用来衡量输出直流电压的稳定程度，主要包括输出电阻，稳压系数，温度系数和纹波电压。

输出内阻R_o,稳压电路的内阻定义为：输入到稳压电路的直流电压U_I不变时，稳压电路的输出电压变化量∆U_o与输出电流变化量∆I_o之比;

稳压系数S_r:稳压系数的定义是当负载不变时，稳压电路输出电压的相对变化量与输入电压的相对变化量之比;

温度系数S_T：指输入电压与输出电流恒定时，环境温度的变化对输出电压的影响;

纹波抑制比：纹波电压是指稳压电路输出端交流分量的有效值，一般为毫伏数量级，它表示输出电压的微小波动，常用纹波抑制比RR表示

分别表示输入纹波电压峰-峰值和输出纹波电压的峰-峰值;

常用的稳压电路有稳压管稳压电路，串联型直流稳压电路，集成稳压器以及开关型稳压电路。

基本调整管稳压电路，由于调整管与负载相串联，故称这类电路为串联型稳压电路，由于调整管工作在线性区，故这称这类电路为线性稳压电路;输出电压不可调，稳定性差。

若同向比例运算电路的输入电压为稳压电压，且比例系数可调，则其输出电压就可调节;同时为了扩大输出电流，集成运放输出端加晶体管，并保持射级输出形式，就构成了具有放大环节的串联型稳压电路。

输出电压为：

调整管，基准电压电路，取样电路，比较放大电路四部分组成。

输出电压的可调范围：

 

 

调整管的选择：一般使用大功率管，主要考虑极限参数;

开关型稳压电路特点

(1) 效率高，调整管工作在开关状态;

(2) 体积小，重量轻;

(3) 对电网电压要求不高;

(4) 调整管的控制电路比较复杂;

(5) 输出电压中纹波和噪声成分较大;

分类：

按控制方式分类：脉冲宽度调整型(PWM)，即开关工作频率保持不变，控制导通脉冲的宽度;脉冲频率调整型(PFM),即开关导通的时间不变，控制开关的工作频率;混合调制型，即脉冲和开关工作频率都将变化;按是否使用工频变压器来分类：低压开关稳压电路，有工频变压器;高压开关稳压电路，无工频变压器。

工作原理：如果由于输入直流电压或负载电流波动而引起输出电压发生变化，采样电路将输出电压变化量的一部分送到比较放大电路，与基准电压进行比较并将二者的差值放大后送至脉冲调制电路，使脉冲波形的占空比发生变化，此脉冲信号作为开关调整管的输入信号，使调整管导通和截止时间的比例也随之发生变化，从而使滤波以后输出电压的平均值基本保持不变。

总结：

直流稳压电路由整流电路，滤波电路，稳压电路组成。整流电路将交流电压变为脉动的直流电压，滤波电路可减小脉动使直流电压平滑，稳压电路的作用是在电网电压波动或负载电流变化使保持输出电压基本不变。

滤波电路通常有电容滤波、电感滤波、复式滤波，电容滤波电路在RLC= (35)T/2时，滤波电路的输出电压约为1.2U2负载电流较大时。应采用电感滤波，对滤波效果要求较高时，应采用复式滤波。

常用稳压电路：

稳压管稳压电路：适用于输出电压固定且负载电流较小的场合，缺点是输出电压不可调节。

串联型稳压电路：调整管，取样电阻，比较放大电路，基准电压四个部分组成，稳压的原理实质是引入电压负反馈来稳定输出电压，输出电压可在一定范围内调整。

集成稳压器，体积小，可靠性高，温度特性好。

开关型稳压电路，效率高，体积小，重量轻对电网电压要求不高。缺点：调整管的控制电路比较复杂，输出电压中纹波和噪声成分较大。