线性稳压电源原理图 五款稳压电源电路分析

稳压电源是一种能向负载提供稳定的交流或DC电源的电子装置，包括交流和DC稳压电源。当电网电压或负荷瞬间波动时，稳压电源会以10-30ms的响应速度补偿电压幅值，使其稳定在2%以内。

线性稳压电源的原理图如下图所示。可变电阻RW和负载电阻RL构成分压电路，输出电压为：

Uo=UiRL/(RW RL)，所以可以通过调整RW来改变输出电压。请注意，在这个公式中，如果只看可调电阻RW的值变化，Uo的输出不是线性的，但如果把RW和RL放在一起看，则是线性的。还要注意，RW的图纸不是在左侧显示，而是在右侧。虽然和公式没有区别，但是右边的图只是体现了“采样”和“反馈”的概念——实际电源大部分工作在采样和反馈的模式下，很少使用前馈的方式，或者说只是辅助的方式。

我们继续：如果把图中的变阻器换成三极管或FET，通过检测输出电压来控制这个“变阻器”的阻值，使输出电压保持恒定，那么就可以达到稳压的目的。这个三极管或场效应管是用来调节电压输出的，所以叫调节管。

如图1所示，调节管串联在电源和负载之间，所以称为串联型稳压电源。与之相对应的是并联稳压电源，即在负载上并联一个调节管来调节输出电压。典型的基准电压调节器TL431是一个并联调节器。所谓并联，就是像图2中的稳压器一样，衰减放大器的发射极电压通过分流“稳定”。也许这个图不能一下子告诉你是“并联”，但是你仔细看，确实是。不过这里也要注意：这里的稳压器是靠它的非线性区工作的，所以如果把它看成电源，它也是非线性电源。为了方便我们理解，后面我们再找一个合理的图，直到能简明的理解为止。

由于调节管相当于一个电阻，电流流过电阻时会发热，所以工作在线性状态下的调节管一般会产生大量的热量，导致效率较低。这是线性稳压电源最重要的缺点之一。关于线性稳压电源更详细的理解，请参考《模拟电子电路》教材。我们在这里帮助你理清这些概念和它们之间的关系。

图1

一般来说，线性稳压电源由几个基本部分组成，如调整管、基准电压、采样电路和误差放大电路。此外，它还可能包括一些部分，如保护电路，启动电路等。下图是线性稳压电源的简单原理图(原理图，省略滤波电容等元件)。采样电阻对输出电压进行采样，并将其与基准电压进行比较。比较结果经误差放大电路放大后，控制调节管的导通程度，保持输出电压稳定。

图2

稳压电源电路图(1)

线性DC稳压电源电路图

该图显示了典型的线性DC稳压电源的电路图，它由电源开关K、保险丝、交流DC适配器、集成稳压器和后级滤波器组成。当输入220V交流电，开关K闭合时，输出稳定的DC电压，在一定范围内稳定输出不受220V交流电网波动和电子电路负载的影响。

整流器用于将降低的工频交流电压转换成DC电压。图1.25显示了整流器的工作原理。在交流的正半周，变压器的二次侧为正负，电流从正侧通过D1、负载和D3流回变压器的负侧，这样如果忽略二极管的导通电压，在负载上就可以得到一个与变压器二次侧大小相同的电压波形，其极性为正负。在交流电的负半周，变压器的二次侧为负和负，电流从正极经D2、负载和D4流回变压器的负极，从而在负载处得到一个与变压器二次侧同量级的电压波形，其极性与正半周相同，也是正和负。因此，在交流信号的正负半周分别作用下，整流器都输出单极性脉动电压，且该输出的DC分量大于零。

稳压电源电路图(二)

图(a)电路的输出电压由电位器Rp调节，具有线性调节特性。

稳压电源电路图(三)

上图是一个简单的稳压电路，由限流电阻Rs和稳压二极管Dz组成。

稳压电源电路图(四)

该开关稳压电路具有体积小、效率高的特点。线性电源的效率是稳压电路的30% ~ 55%；开关稳压器可达60% ~ 85%，省去了工频变压器和巨大的散热器，体积和重量大大减小。这种电路已广泛应用于各种电子设备中。实现开关控制的常用方法；有自激开关调节器、脉宽调制开关调节器和DC转换开关调节器等。

上图是使用DC转换器的开关稳压电路的框图。将工频电压直接整流滤波得到的DC电压从开关管变为高频电压。后者通过高频换流变压器转换成一定的电压，经过高频整流滤波后给出所需的输出电压U0。开关的操作由脉冲调制器和驱动放大器控制。

当输出电压u0变化时，来自输出端的采样信号通过比较电路产生误差信号，然后脉冲调制器控制开关管的开关占空比，从而保持DC变换器的输出稳定。开关在饱和区间歇工作，因此功耗比线性电源的稳压器小，效率更高。电路稳定型大功率电源稳压器由补偿变压器、调压器、控制电路、检测电路和运算电路组成。

稳压电源电路图(五)

在输入DC电压和负载之间串联一个三极管，用三极管的压降代替稳压二极管电路中的稳压电阻R。或者当输出电压因变化而变化时，这种变化会反映到三极管的发射极结电压上，产生变化，从而调节并保持输出电压基本稳定。根据三极管的作用，称之为调节管。因为调节管与负载串联，所以图15-2-1称为串联稳压电路。它主要由基准电压、比较放大器、采样电路和调节元件组成。放大器可以是单管放大电路、差分放大电路和集成运算放大器。调节元件可以是单个功率管、复合管或几个并联的功率管。采样电路取出输出电压的一部分，并将其与参考电压VREF进行比较。