小功率直流穩(wěn)壓電源一般由變壓、整流、濾波和穩(wěn)壓四個(gè)環(huán)節(jié)組成。

電源變壓器：通常為降壓變壓器，將交流電網(wǎng)電壓變?yōu)楹线m的交流電壓，副邊電壓的有效值取決于后面的電路或電子設(shè)備的需要;

整流電路：利用整流元件的單向?qū)щ娦裕瑢⒔涣麟妷鹤優(yōu)槊}動(dòng)的直流電壓。此時(shí)的電壓有很大的脈動(dòng)成分，還需要濾波和穩(wěn)壓環(huán)節(jié)才能變?yōu)槔硐氲闹绷麟妷?

濾波電路：通常由電容、電感等儲(chǔ)能元件組成，目的是濾除整流后電壓中的交流脈動(dòng)成分，使輸出電壓比較平滑;

穩(wěn)壓電路：克服電網(wǎng)波動(dòng)及負(fù)載變化的影響，保持輸出電壓Uo穩(wěn)定.

整流電路

整流電路的任務(wù)是將交流電壓變化為脈動(dòng)的直流電壓;在小功率直流電源中，整流的方式主要有單相半波，單相全波，單相橋式，倍壓整流;

負(fù)載上的直流電壓和直流電流：

電源中的諧波分量總稱(chēng)為紋波，疊加在直流分量之上，常用紋波系數(shù)表示直流輸出電壓中相對(duì)紋波電壓的大小;橋式整流電路中的紋波系數(shù)為：0.483。

流經(jīng)每個(gè)二級(jí)管的平均電流：

?

二極管承受的最大反向電壓：

橋式整流電路的優(yōu)點(diǎn)是輸出電壓高，紋波電壓小，管子所承受的最大反向電壓較低，同時(shí)因?yàn)殡娫醋儔浩髟谡?fù)半周內(nèi)都有電流供給負(fù)載，電源變壓器得到充分的利用，效率較高，在半導(dǎo)體整流電路中應(yīng)用廣泛。

將副邊變壓器中間點(diǎn)接地且負(fù)載用兩個(gè)電阻串聯(lián)即可得到正負(fù)電源;

在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)整流電路的輸出功率較大且要求波動(dòng)較小時(shí)，需要采用三相整流電路。

濾波電路

濾波電路用于濾除整流輸出電壓中的紋波，一般由電抗元件組成，如在負(fù)載兩端并聯(lián)電容器C，或在整流電路輸出端與負(fù)載間串聯(lián)電感器L,以及由電感，電容組成的各種復(fù)式濾波電路。

小功率：電容濾波; 大功率：電感濾波

C形濾波電路，倒L形濾波電路，Π形濾波電路

由于電抗元件在電路中有儲(chǔ)能作用，并聯(lián)的電容器C在電源供給的電壓升高時(shí)，能把部分能量存儲(chǔ)起來(lái)，而當(dāng)電源電壓降低時(shí)，就把電場(chǎng)能量釋放出來(lái)，使負(fù)載電壓比較平滑，即電容C 具有平滑的作用;與負(fù)載串聯(lián)的電感，當(dāng)電源供給的電流增加時(shí)，它把能量存儲(chǔ)起來(lái)，而當(dāng)電流減小時(shí)，又把磁場(chǎng)能量釋放出來(lái)，使負(fù)載電流比較平滑，即電感L也具有平滑作用。

電容濾波電路負(fù)載電壓UL與U2的關(guān)系約為

電容濾波電路簡(jiǎn)單，負(fù)載直流電壓U_L較高，紋波也較小，它的缺點(diǎn)是輸出特性較差，故適用于負(fù)載電壓較高，負(fù)載變動(dòng)不大的場(chǎng)合;

電感濾波電路如果忽略L的直流電阻上的壓降，即

?

電感濾波的特點(diǎn)是整流管的導(dǎo)電角較大(電感L上的反電勢(shì)使整流管導(dǎo)電角增大)峰值電流很小，輸出特性比較平坦。缺點(diǎn)是由于鐵芯的存在，笨重，體積大，易引起電磁干擾，一般只設(shè)用于低電壓，大電流場(chǎng)合。

穩(wěn)壓電路

串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路

穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)分為兩種：一種是特性指標(biāo)，包括允許的輸入電壓，輸出電壓，輸出電流及輸出電壓調(diào)節(jié)范圍;另一種是質(zhì)量指標(biāo)，用來(lái)衡量輸出直流電壓的穩(wěn)定程度，主要包括輸出電阻，穩(wěn)壓系數(shù)，溫度系數(shù)和紋波電壓。

輸出內(nèi)阻R_o,穩(wěn)壓電路的內(nèi)阻定義為：輸入到穩(wěn)壓電路的直流電壓U_I不變時(shí)，穩(wěn)壓電路的輸出電壓變化量?U_o與輸出電流變化量?I_o之比;

穩(wěn)壓系數(shù)S_r:穩(wěn)壓系數(shù)的定義是當(dāng)負(fù)載不變時(shí)，穩(wěn)壓電路輸出電壓的相對(duì)變化量與輸入電壓的相對(duì)變化量之比;

溫度系數(shù)S_T：指輸入電壓與輸出電流恒定時(shí)，環(huán)境溫度的變化對(duì)輸出電壓的影響;

紋波抑制比：紋波電壓是指穩(wěn)壓電路輸出端交流分量的有效值，一般為毫伏數(shù)量級(jí)，它表示輸出電壓的微小波動(dòng)，常用紋波抑制比RR表示

分別表示輸入紋波電壓峰-峰值和輸出紋波電壓的峰-峰值;

常用的穩(wěn)壓電路有穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路，串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路，集成穩(wěn)壓器以及開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路。

基本調(diào)整管穩(wěn)壓電路，由于調(diào)整管與負(fù)載相串聯(lián)，故稱(chēng)這類(lèi)電路為串聯(lián)型穩(wěn)壓電路，由于調(diào)整管工作在線性區(qū)，故這稱(chēng)這類(lèi)電路為線性穩(wěn)壓電路;輸出電壓不可調(diào)，穩(wěn)定性差。

若同向比例運(yùn)算電路的輸入電壓為穩(wěn)壓電壓，且比例系數(shù)可調(diào)，則其輸出電壓就可調(diào)節(jié);同時(shí)為了擴(kuò)大輸出電流，集成運(yùn)放輸出端加晶體管，并保持射級(jí)輸出形式，就構(gòu)成了具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。

輸出電壓為：

調(diào)整管，基準(zhǔn)電壓電路，取樣電路，比較放大電路四部分組成。

輸出電壓的可調(diào)范圍：

?

?

調(diào)整管的選擇：一般使用大功率管，主要考慮極限參數(shù);

開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路特點(diǎn)

(1) 效率高，調(diào)整管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài);

(2) 體積小，重量輕;

(3) 對(duì)電網(wǎng)電壓要求不高;

(4) 調(diào)整管的控制電路比較復(fù)雜;

(5) 輸出電壓中紋波和噪聲成分較大;

分類(lèi)：

按控制方式分類(lèi)：脈沖寬度調(diào)整型(PWM)，即開(kāi)關(guān)工作頻率保持不變，控制導(dǎo)通脈沖的寬度;脈沖頻率調(diào)整型(PFM),即開(kāi)關(guān)導(dǎo)通的時(shí)間不變，控制開(kāi)關(guān)的工作頻率;混合調(diào)制型，即脈沖和開(kāi)關(guān)工作頻率都將變化;按是否使用工頻變壓器來(lái)分類(lèi)：低壓開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路，有工頻變壓器;高壓開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路，無(wú)工頻變壓器。

工作原理：如果由于輸入直流電壓或負(fù)載電流波動(dòng)而引起輸出電壓發(fā)生變化，采樣電路將輸出電壓變化量的一部分送到比較放大電路，與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較并將二者的差值放大后送至脈沖調(diào)制電路，使脈沖波形的占空比發(fā)生變化，此脈沖信號(hào)作為開(kāi)關(guān)調(diào)整管的輸入信號(hào)，使調(diào)整管導(dǎo)通和截止時(shí)間的比例也隨之發(fā)生變化，從而使濾波以后輸出電壓的平均值基本保持不變。

總結(jié)：

直流穩(wěn)壓電路由整流電路，濾波電路，穩(wěn)壓電路組成。整流電路將交流電壓變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓，濾波電路可減小脈動(dòng)使直流電壓平滑，穩(wěn)壓電路的作用是在電網(wǎng)電壓波動(dòng)或負(fù)載電流變化使保持輸出電壓基本不變。

濾波電路通常有電容濾波、電感濾波、復(fù)式濾波，電容濾波電路在RLC= (35)T/2時(shí)，濾波電路的輸出電壓約為1.2U2負(fù)載電流較大時(shí)。應(yīng)采用電感濾波，對(duì)濾波效果要求較高時(shí)，應(yīng)采用復(fù)式濾波。

常用穩(wěn)壓電路：

穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路：適用于輸出電壓固定且負(fù)載電流較小的場(chǎng)合，缺點(diǎn)是輸出電壓不可調(diào)節(jié)。

串聯(lián)型穩(wěn)壓電路：調(diào)整管，取樣電阻，比較放大電路，基準(zhǔn)電壓四個(gè)部分組成，穩(wěn)壓的原理實(shí)質(zhì)是引入電壓負(fù)反饋來(lái)穩(wěn)定輸出電壓，輸出電壓可在一定范圍內(nèi)調(diào)整。

集成穩(wěn)壓器，體積小，可靠性高，溫度特性好。

開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路，效率高，體積小，重量輕對(duì)電網(wǎng)電壓要求不高。缺點(diǎn)：調(diào)整管的控制電路比較復(fù)雜，輸出電壓中紋波和噪聲成分較大。