电路分析：滤波和稳压技术

直流稳压电源是电子设备中最基本、最常用的仪器之一，能保证在电网电压波动或负载发生变化时，输出稳定的电压，保证电子设备的正常运行。一个低纹波、高精度的稳压源，在仪器仪表、工业控制及测量领域中有着重要的实际应用价值。

图9-1 直流稳压电源组成框图

直流稳压电源一般由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个基本环节组成，如图9-1所示。整流电路将交流电变成脉动的直流电，滤波电路可以减小脉动成分，稳压电路可以使输出电压基本保持稳定。

1.电源变压器

由于大多数电子设备所需的直流电压一般为几伏至几十伏，而交流电网提供的220V电压相对较高，电源变压器的作用是将来自电网的220V交流电压u₁进行降压，同时电源变压器还可以起到直流电源与电网隔离的作用。

2.整流电路

整流电路的作用是将降压后的交流电压转换为脉动的直流电压，整流电路利用二极管的单向导电性，将正、负交替的正弦交流电压整流成为单方向的脉动电压。

常用四只二极管组成桥式整流电路，其明显的优点是输出电压较高，U_o=0.9U₂，纹波电压较小，整流二极管所承受的最大反向电压较低，并且因为电源变压器在正、负半周内都有电流流过，变压器的利用率高。在同样输出直流功率的条件下，桥式整流电路可以使用小的变压器，因此，这种电路在整流电路中得到广泛应用。

3.滤波电路

滤波电路的作用是对整流电路输出的脉动电压进行滤波，从而得到脉动成分很小的直流电压。电容滤波电路利用电容元件两端的电压不能突变的储能特性，将整流后输出的电压的能量储存起来，然后缓慢地释放给负载，尽可能地将单向脉动电压中的脉动成分滤掉，使输出电压成为比较平滑的直流电压。选用电容滤波电路后，直流输出电压U_o=（1.1～1.2）U₂。(www.xing528.com)

4.稳压电路

稳压电路的作用是当外界因素（电网电压、负载、环境温度）发生变化时，能使输出直流电压不受影响而维持稳定的输出。稳压电路可选用晶体管等分立元器件或三端集成稳压器。

随着电子电路集成化的发展和功率集成技术的提高，出现了各种各样的集成稳压器。集成稳压器是指输入电压或负荷发生变化时，能使输出电压保持不变的集成电路。集成稳压器是将调整管、取样放大、基准电压、启动和保护电路等全部集成在一块半导体芯片上而形成的一种稳压集成电路，称为单片集成稳压器。它具有体积小、可靠性高、使用简单等特点，尤其是集成稳压器具有多种保护功能，包括过电流保护、过电压保护和过热保护等。

集成稳压器种类很多，按引出端的数目可分为三端集成稳压器和多端集成稳压器。三端集成稳压器由于使用简单、外接元器件少、性能稳定，因此广泛应用于各种电子设备中。三端集成稳压器可分为固定式和可调式两类，此外又可分为正电压输出或负电压输出两种类型。

1）LM317与LM337集成稳压器的特性简介。LM317是三端可调正集成稳压器，LM337是三端可调负集成稳压器，它们不仅具有固定式三端稳压器的最简单形式，又具备输出电压可调的特点，此外还具有调压范围宽、稳压性能好、输出纹波小的特点。其中，LM317的输出电压范围是1.2～37V，LM337的输出电压范围是-1.2～-37V，负载电流最大为1.5A。LM317的使用非常简单，仅需两个外接电阻来设置输出电压。此外，LM317的线性调整率和负载调整率也比标准的固定稳压器好。

2）LM317与LM337常见封装外形及引脚排列。LM317与LM337常见封装外形及引脚排列如图9-2所示，除输入端、输出端外，另一端称为调整端。

图9-2 LM317与LM337常见封装外形及引脚排列

1—调整（ADJ）端 2—输出端（OUTPUT） 3—输入端（INPUT）