BUCK:降压式整流电路
低压差稳压电路（LDO）

一、直流稳压源的组成

将220V、50Hz的交流电转换成幅值稳定的直流电压（几伏或几十伏），同时提供低压差稳压电路（LDO）一定的直流电流（几安或几十安）。

1-1、线性稳压源与开关稳压源

1-1-1、线性稳压源特点

• 转换效率50%
• 稳定

1-1-2、开关稳压源特点

• 转换效率70%-90%
• 工作在开关状态，存在高频干扰

1-2、线性稳压源的组成

组成	作用
电源变压器：	将工频交流电网电压变为合适的交流电压。
整流电路:	将交流电压变为单向脉动电压
滤波电路:	滤除单向脉动电压中的纹波，得到比较平滑的直流电压。
稳压电路:	消除电网电压波动及负载变化的影响，稳定输出电压

二、小功率整流电路

• 整流原理：利用二极管的单向导电性
• 常见的整流电路：半波、全波、桥式整流
• 分析时可把二极管当作理想元件处理：二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。

2-1、单相半波整流电路

2-1-1 单相半波整流电路的主要参数

• 整流电压平均值 $U_o$

• 整流电流平均值 $I_o$

• 流过每管电流平均值 $I_D$
  

• 脉动系数 S

 描述输出电压交流成分大小，S越小越好

2-1-2 优缺点：

• 优点
  • 结构简单，使用的元件少。
• 缺点：
  • 仅在电源的半个周期内导通，电源利用率低；
  • 输出的直流电压成分比较低，输出波形的脉动大；
    故半波整流只用在要求不高，输出电流较小的场合

2-2、单相桥式整流电路

• 电流流向
  

2-2-1 单相桥式整流电路的主要参数

2-2-2、单相桥式整流电路的特点

• 缺点： 二极管用得较多。
• 优点：
  • 输出直流电压大，纹波电压较小；
  • 晶体管所承受的最大反向电压较低；
  • 电源变压器得到了充分的利用，效率较高

整流桥：体积小，成本低、可靠性高，使用方便。

2-2-3、整流电路的性能比较

三、滤波电路

=滤波电路的主要任务：

• 抑制电路中的交流成分而保留直流成分，减小脉动系数，得到比较平滑的输出电压

3-1、滤波原理

3-2、滤波电路形式

• 电容与负载 RL 并联，或电感与负载RL串联
  

3-3、滤波电路特点

• 均采用无源电路
• 并且整流管工作在非线性状态

3-4、电容滤波电路

• 采用电容滤波时，整流管的导通角较小
• 只有整流电路输出电压大于$u_O$时，才有充电电流$i_D$ 。因此整流电路的输出电流是脉冲波。

3-5 电容滤波电路的特点

1. 输出电压的脉动程度、平均值$U_o$与放电时间常数$R_L$C有关。
   • $R_L$C 越大 → 电容器放电越慢→ 输出电压的平均值$U_o$ 越大，波形越平滑
   • 

2. 流过二极管的瞬时电流很大。

• $R_L$C 越大→ $U_O$越高→ 整流二极管导通时间越短→ $i_D$ 的峰值电流越大
• 二极管电流的有效值：
  

3. 电容滤波的负载特性
   

   • 负载直流电压随负载电阻减小（负载电流增加）而减小
   • C 值一定，$R_L$=∞时，
     
   • C=0，即无电容时，$U_O$ = 0.9 $U_2$

电容滤波电路的输出电压在负载变化时波动较大，说明它
的带负载能力较差。适用于输出电压较高，负载电流较小且负
载变动不大的场合

3-6 几种整流电路带电容滤波时的特性

3-7、电容滤波需注意的问题

1. 滤波电容C一般选择体积小，容量大的电解电容器。
2. 普通电解电容器有正、负极性，使用时正极必须接高电位端，如果
   接反会造成电解电容器的损坏。
3. 加入滤波电容以后，二极管导通时间缩短，且在短时间内承受较大的冲击电流（$i_C$+$i_O$），为了保证二极管的安全，选管时应放宽裕量。

四、稳压管稳压电路

将不稳定的直流电压变换成稳定且可调的直流电压的电路称为稳压电路。

4-1稳压电路需解决的问题

1. 当负载电流变化时，由于整流滤波电路存在内阻，因此输出直流电压将随之发生变化
2. 当电网电压波动时，因整流电路的输出电压直接与变压器
   副边电压有关，因此也要相应地变化。
3. 环境温度变化时，输出电压将变化

4-2稳压电路的分类

4-3稳压管稳压电路

三个特点

• 限流电阻
• 反向接入
• 与$R_L$并联
  在电网电压波动或负载电流变化时，将$U_Z$的微小变化转化为$I_Z$较大的变化，经限流电阻R上的压降调节作用，使$U_O$基本稳定

4-3-2稳压二极管参数的选择

4-3-3稳压管稳压电路的特点

1. 优点：电路结构简单，使用元件少，调试方便；
2. 缺点：
   • 输出电压不可调；
   • 输出电流小（受$I_{ZM})$的限制，几十mA）；

适用于输出电压固定，输出电流不大、且负载变动不大的场合。

4-4串联型直流稳压电路

低压差稳压电路（LDO）

1. 采样电阻
   由电阻$R_1$、$R_2$、$R_3$ 组成。当输出电压发生变化时，取样电阻取其变化量的一部分送到放大电路的反相输入端。
2. 放大电路
   将稳压电路输出电压的变化量进行放大，然后再送到调整管的基极。只要输出电压产生一点微小的变化，即能引起调整管的基极电压发生较大的变化。
3. 基准电压
   由稳压管DZ 提供，接到放大电路的同相输入端。采样电压与基准
   电压进行比较后，再将二者的差值进行放大。
4. 调整环节
   输出电压的变化量经采样、比较放大后送到调整管的基极，使调整管的$U_{CE}$发生相应的变化，最终调整输出电压使之基本保持稳定。

4-4-1串联反馈式稳压电路的稳压过程

4-4-2串联反馈式稳压电路的电压调整范围

4-5串联反馈式稳压电路的特点

1. 稳压性能较好
2. 输出电压调节范围宽
3. 输出电流较大
4. 电源效率较低，大功率电源需设散热装置

负载变动较大，稳压性能要求高，输出电压可调的场合。