直流稳压电源的种类及其选用直流稳压电源的整流和滤波

  的供电电源大都是交流电源，当交流供电电源的电压或负载电阻变化时，稳压器的直流输出电压都会保持稳定。 直流随着电子设备向高精度、高稳定性和高可靠性的方向发展，对电子设备的供电电源提出了高的要求。

  当今社会人们极大的享受着电子设备带来的便利，但是任何电子设备都有一个共同的电路--电源电路。大到超级计算机、小到袖珍计算器，所有的电子设备都必须在电源电路的支持下才能正常工作。当然这些电源电路的样式、复杂程度千差万别。超级计算机的电源电路本身就是一套复杂的电源系统。通过这套电源系统，超级计算机各部分都能获得持续稳定、符合各种复杂规范的电源供应。袖珍计算器则是简单多的电池电源电路。不过你可不要小看了这个电池电源电路，比较新型的电路完全具备电池能量提醒、掉电保护等高级功能。可以说电源电路是一切电子设备的基础，没有电源电路就不会有如此种类非常之多的电子设备。

  由于电子技术的特性，电子设备对电源电路的要求就能提供持续稳定、满足负载要求的电能，而且通常情况下都要求提供稳定的直流电能。提供这种稳定的直流电能的电源就是直流稳压电源直流稳压电源在电源技术中占有十分重要的地位。另外，很多电子爱好者初学阶段首先遇到的就是要解决电源问题，否则电路无法工作、电子制作没有办法进行，学习就无从谈起。

  稳压电源的分类方法繁多，按输出电源的类型分有直流稳压电源和交流稳压电源；按稳压电路与负载直流稳压电源的连接方式分有串联稳压电源和并联稳压电源；按调整管的工作状态分有线性稳压电源和开关稳压电源；按电路类型分有简单稳压电源和反馈型稳压电源，等等。如此繁多的分类方式往往让初学者摸不着头脑，不知道从哪里入手。其实应该说这些看似繁多的分类方法之间有着一定的层次关系，只要理清了这个层次自然可以分清楚电源的种类了。

  既然我们谈的是稳压电源的分类，那么首先就应该清楚电源的输出是什么，是输出直流电还是输出交流电。这样第一个层次就出来了，首先应该根据电源的输出类型来分类。接下来的分类就要麻烦一些，是按稳压电路与负载的连接方式分类还是按调整管的工作状态分类呢？其实了解一下我们身边的电子设备会发现实际应用中稳压电源有两个区别很大的种类，一种是各种最简单的电子设备中普遍的使用的线性稳压电源，比如收音机、小型音响等；一种是各种复杂电子设备中普遍的使用的开关稳压电源，比如大屏幕彩电、微型计算机等。这样看来第二个层次的分类我们大家可以根据调整管的工作状态来分类。接下来的第三个层次的分类就是根据稳压电路与负载的连接方式来分类。再往下面细分由于各种不同的电路特性相差太大，就不好一概而论，应该根据每一个具体类别的特性进行分类区分了。

  直流稳压电源按习惯可分为化学电源，线性稳定电源和开关型稳定电源，它们又分别具有各种不同类型：

  我们平常所用的干电池、铅酸蓄电池、镍镉、镍氢、锂离子电池均属于这一类，各有其优缺点。随着科学技术的发展，又产生了智能化电池；在充电电池材料方面，美国研制 员发现锰的一种碘化物，用它可以制造出便宜、小巧、放电时间 ，多次充电后仍保持性能好的环保型充电电池。

  线性稳压电源有一个共同的特点是它的功率器件调整管工作在线性区，靠调整管之间的电压降来稳定输出。由于调整管静态损耗大，要安设一个很大的散热器给它散热。而且由于变压器工作在工频（50Hz）上，所以重量较大。

  该类电源优点是稳定性高，纹波小，可靠性高，易做成多路，输出连续可调的成品。缺点是体积大、较笨重、效率相比来说较低。这类稳定电源又有很多种，从输出性质可分为稳压电源和稳流电源及集稳压、稳流于一身的稳压稳流（双稳）电源。从输出值来看可分定点输出电源、波段开关调整式和电位器连续可调式几种。从输出指示上可分指针指示型和数字显示式型等等。

  与线性稳压电源不同的一类稳电源就是开关型直流稳压电源，它的电路型式主要有单端反激式，单端正激式、半桥式、推挽式和全桥式。它和线性电源的根本不同之处在于它变压器不工作在工频而是工作在几十千赫兹到几兆赫兹。功能管不是工作在饱和及截止区即开关状态；开关电源因此而得名。

  开关电源的优点是体积小，重量轻，稳定可靠；缺点相对于线性电源来说纹波较大（一般1%VO（P-P），好的可做到十几mV（P-P）或更小）。它的功率可自几瓦-几千瓦均有产品。价位为3元-十几万元/瓦，下面就一般习惯分类介绍几种开关电源：

  该类电源也称一次电源，它自电网取得能量，经过高压整流滤波得到一个直流高压，供DC/DC变换器在输出端获得一个或几个稳定的直流电压，功率从几瓦-几千瓦均有产品，用于不同场合。属此类产品的规格型号繁多，据用户要而定通信电源中的一次电源（AC220输入，DC48V或24V输出）也属此类。

  在通信系统中也称二次电源，它是由一次电源或直流电池组提供一个直流输入电压，经DC/DC变换以后在输出端获一个或几个直流电压。

  通信电源其实质上就是DC/DC变换器式电源，只是它一般以直流-48V或-24V供电，并用后备电池作DC供电的备份，将DC的供电电压变换成电路的工作电压，一般它又分中央供电、分层供电和单板供电三种，以后者可靠性最高。

  电台电源输入AC220V/110V，输出DC13.8V，功率由所供电台功率而定，几安几百安均有产品。为防止AC电网断电影响电台工作，而需要有电池组作为备份，所以此类电源除输出一个13.8V直流电压外，还具有对电池充电自动转换功能。

  随着科学技术快速的提升，对电源可靠性、容量/体积比要求慢慢的升高，模块电源越来越显示其优越性，它工作频率高、体积小、可靠性高，便于安装和组合扩容，所以慢慢的被广泛采用。目前，目前国内虽有相应模块生产，但因生产工艺未能赶上国际水平，故障率较高。

  DC/DC模块电源目前虽然成本比较高，但从产品的漫长的应用周期的整体成本来看，特别是因系统故障而导致的高昂的维修成本及商誉损失来看，选用该电源模块还是合算合算的，在此还值得一提的是罗氏变换器电路，它的突出优点是电路结构相对比较简单，效率高和输出电压、电流的纹波值接近于零。

  高电压小电流电源、大电流电源、400Hz输入的AC/DC电源等，可归于此类，可根据特殊需要选用。开关电源的价位一般在2-8元/瓦特殊小功率和大功率电源价格稍高，可达11-13元/瓦。

  （2）按输出功率可分为小功率和大功率。小功率直流电源一般会用单相整流，而对于较大功率的直流电源，一般会用三相整流。

  （3）按整流元件的类型可分为可控整流和不可控整流电路。在可控整流电路中，通过改变整流元件的导通时间来控制输出电压的大小；在不可控整流电路中，整流元件的导通时间是不可控的，当整流电路的输入电压和负载一定时，输出电压一定。

  整流电路利用整流二极管的单向导电性，将交流电变成单向脉动电，输出电压中包含有一定的直流分量。

  设U2为变压器副边电压有效值，RL为负载电阻，Uo为电路输出电压的直流分量，UDRM为二极管承受的最高反向电压，ID为流过二极管的电流平均值。单相整流电路及其主要性能指标如表1。

  滤波电路是利用电容、电感在电路中的储能作用及其对不同频率有不同电抗的特性来组成低通滤波电路，以减小输出电压中的纹波。

  单相桥式整流电容滤波电路如图10.1 所示，本电路的外特如图10.2 所示。

  ② 输出直流电压的大小受负载变化的影响较大，适合于负载不变或输出电流不大的场合。

  ④流过二极管的冲击电流比较大，选择二极管的电流参数时应当留有2~3倍的裕量。

  除电容滤波电路外，还有电感滤波、RC型滤波、LC型滤波等电路。