模拟电子技术基础安徽理工大学电气工程系2.外形及引脚功能主讲：黄友锐第十九讲16.2硅稳压二极管稳压电路16.2.1
硅稳压二极管稳压电路的原理16.2.2稳压电阻的计算16.2.3基准源16.2.1硅稳压二极管稳压电路的原理硅稳压
二极管稳压电路的电路图如图16.02所示。它是利用稳压二极管的反向击穿特性稳压的，由于反向特性陡直，较大的电
流变化，只会引起较小的电压变化。图16.02硅稳压二极管稳压电路(1)当输入电压变化时如何稳压根据电路图可知
输入电压VI的增加，必然引起VO的增加，即VZ增加，从而使IZ增加，IR增加，使VR增加，从而使输出电压VO减小。这一稳压过程可
概括如下：这里VO减小应理解为由于输入电压VI的增加，在稳压二极管的调节下，使VO的增加没有那么大而已。VO
还是要增加一点的，这是一个有差调节系统。VI↑→VO↑→VZ↑→IZ↑→IR↑→VR↑→VO↓图16.02硅稳压二极管稳压电
路(2)当负载电流变化时如何稳压负载电流IL的增加，必然引起IR的增加，即VR增加，从而使VZ=VO减小，IZ减
小。IZ的减小必然使IR减小，VR减小，从而使输出电压VO增加。这一稳压过程可概括如下：IL↑→IR↑→VR↑→VZ↓
（VO↓）→IZ↓→IR↓→VR↓→VO↑16.2.2稳压电阻的计算稳压二极管的动态电阻越小，稳压电阻R越大，稳压性能越好。
稳压电阻R的作用将稳压二极管电流的变化转换为电压的变化，从而起到调节作用，同时R也是限流电阻。显然R的数值越大
，较小IZ的变化就可引起足够大的VR变化，就可达到足够的稳压效果。但R的数值越大，就需要较大的输入电压VI值，损耗
就要加大。稳压二极管稳压电路的稳压性能与稳压二极管击穿特性的动态电阻有关，与稳压电阻R的阻值大小有关。稳压电
阻的计算如下当输入电压最小，负载电流最大时，流过稳压二极管的电流最小。此时IZ不应小于IZmin，由此可计算出稳压电阻
的最大值，实际选用的稳压电阻应小于最大值。即当输入电压最大，负载电流最小时，流过稳压二极管的电流最大。此时IZ不应超过I
Zmax，由此可计算出稳压电阻的最小值。即(1)(2)稳压二极管在使用时一定要串入限流电阻，不能使它的功耗超过
规定值，否则会造成损坏！16.2.3基准源基准源一般是指击穿电压十分稳定，电压温度系数经过补偿了的稳压二极管。
也称为参考源这种稳压二极管采用一种埋层工艺，稳压性能优良，有的还加有温度控制电路，使其温度系数可小到几个10-6/℃。型号
稳定电压(V)工作电流(mA)电压温度系数(10-6/℃)MC14
032.5±1％1.2
10～100.
LM136/236/3362.510
305.0
1030
.TL431
2.5～360.4～10050
.LM3999±6.95±5％
105
.AD2710K/L10.000±1mV
102/1.
MAX6764.096±0.01％5
16775.000±0.01％
51678
10.000±0.01％51
.典型的基准源16.3线性串联型稳压电源稳压二极管的缺点是工作电流
较小，稳定电压值不能连续调节。线性串联型稳压电源的工作电流较大，输出电压一般可连续调节，稳压性能优越。目前这种稳压电源已经制成单片
集成电路，广泛应用在各种电子仪器和电子电路之中。线性串联型稳压电源的缺点是损耗较大，效率低。16.3.1线性串联型稳压电路的工
作原理16.3.2稳压电路的保护环节16.3.3三端集成稳压器16.3.1线性串联型稳压电路的工作原理(1)线性串
联型稳压电源的构成线性串联稳压电源的工作原理可用图16.03来说明。显然，VO=VI-VR，当VI增加时，R
受控制而增加，使VR增加，从而在一定程度上抵消了VI增加对输出电压的影响。若负载电流IL增加，R受控制而减小，使VR减小，从而在一
定程度上抵消了因IL增加，使VI减小，对输出电压减小的影响。图16.03串联稳压电源图16.03串联稳压电源
示意图在实际电路中，可变电阻R是用一个三极管来替代的，控制基极电位，从
而就控制了三极管的管压降VCE，VCE相当于VR。要想输出电压稳定，必须按电压负反馈电路的模式来构成串联型稳压电路。典型的串联型
稳压电路如图16.04所示。它由调整管、放大环节、比较环节、基准电压源几个部分组成。图16.04串联
型稳压电路方框图(2)线性串联型稳压电源的工作原理根据图16.04分两种情况来加以讨论。1．输入电压变化，负载电
流保持不变输入电压VI的增加，必然会使输出电压VO有所增加，输出电压经过取样电路取出一部分信号Vf与基准源电压VREF
比较，获得误差信号ΔV。误差信号经放大后，用VO1去控制调整管的管压降VCE增加，从而抵消输入电压增加的影响。
VI↑→VO↑→Vf↑→VO1↓→VCE↑→VO↓（动画16-2）2．负载电流变化，输入电压保持不变负载电流IL
的增加，必然会使输入电压VI有所减小，输出电压VO必然有所下降，经过取样电路取出一部分信号Vf与基准源电压VREF比较，获得的误差
信号使VO1增加，从而使调整管的管压降VCE下降，从而抵消因IL增加，使输入电压减小的影响。IL↑→VI↓→VO↓→Vf↓
→VO1↑→VCE↓→VO↑3.输出电压调节范围的计算根据图16.04可知Vf≈VREF调节R2显然可以改变输出电压。（
动画16-1）16.3.2稳压电路的保护环节串联型稳压电源的内阻很小，如果输出端短路，则输出短路电流很
大。同时输入电压将全部降落在调整管上，使调整管的功耗大大增加，调整管将因过损耗发热而损坏，为此必须对稳压电源的短路进行保护。过载也
会造成损坏。保护的方法反馈保护型温度保护型截流型限流型利用集成电路制造工艺，在调整管旁制作PN结温度传感器
。当温度超标时，启动保护电路工作，工作原理与反馈保护型相同。截流型限流型当发生短路时，通过保护电路使调整管截止，从
而限制了短路电流，使之接近为零。截流特性见图16.05。是当发生短路时，通过电路中取样电阻的反馈作用，输出电流得以限
制。限流特性见图16.06。图16.05截流型特性图16.06限流型特性16.3.3三端集成稳压器(1)
概述将串联稳压电源和保护电路集成在一起就是集成稳压器。早期的集成稳压器外引线较多，现在的集成稳压器只有三个：输入端、输出
端和公共端，称为三端集成稳压器。它的电路符号见图16.07，外形如图16.08所示。图16.07集成稳压器符号要特别
注意，不同型号，不同封装的集成稳压器，它们三个电极的位置是不同的，要查手册确定。图16.08外形图照片W7800系列稳压
器外形1—输入端3—公共端2—输出端W7900系列稳压器外形1—公共端3—输入端2—输出端塑料
封装TO--220(2)线性三端集成稳压器的分类三端集成稳压器有如下几种：1.固定正输出集成稳压器，国标型号为CW
78--/CW78M--/CW78L--2.固定负输出集成稳压器，国标型号为CW79--/CW79M--/CW79L--3.
可调正输出集成稳压器，国标型号为CW117--/CW117M—CW117L-CW217--/CW217M--/CW217
L--CW317--/CW317M--/CW317L-4.可调负输出集成稳压器，国标型号为CW137--/CW137M—
CW137L-CW237--/CW237M--CW237L--CW337--/CW337MCW337L--5.三端低压差集成
稳压器6.大电流三端集成稳压器以上1---为军品级；2---为工业品级；3---为民品级。军品级为金属外壳或陶瓷封
装，工作温度范围-55℃～150℃；工业品级为金属外壳或陶瓷封装，工作温度范围-25℃～150℃；民品级多为塑料封装，
工作温度范围0℃～125℃。(3)应用电路三端固定输出集成稳压器的典型应用电路如图16.09所示。可调输出三
端集成稳压器的内部，在输出端和公共端之间是1.25V的参考源，因此输出电压可通过电位器调节。16.09应用电路(固定)
三端可调输出集成稳压器的典型应用电路如图16.10所示。图16.10应用电路(可调)同时输出正、负电压的电路同时输出正、
负电压电路W7815CiUI+
_Uo123+
_CiW791512CoCo3Uo提高输出电压的
电路CoW78XXCiUI+_+_Uo123UXXUZRDZUXX:为W78XX固定输
出电压Uo=UXX+UZ（4）利用三端集成稳压器组成恒流源图16.11稳压器做恒流源图16.12可调稳压器做恒流源
电路(a)小电流恒流源(b)大电流恒流源三端集成稳压器可做恒流源使用,电路见图16.11和16
.12。16.4开关型稳压电源为解决线性稳压电源功耗较大的缺点，研制了开关型稳压电源。开关型稳压电源效率可达90
%以上，造价低，体积小。现在开关型稳压电源已经比较成熟，广泛应用于各种电子电路之中。开关型稳压电源的缺点是纹波较大，用于小信号放大
电路时，还应采用第二级稳压措施。16.4.1开关型稳压电路的工作原理16.4.2集成开关型稳压器16.4.1开关型稳压
电路的工作原理开关型稳压电源的原理可用图16.13的电路加以说明。它由调整管、滤波电路、比较器、三角波发生器、比较放大
器和基准源等部分构成。图16.13开关型稳压电源原理图三角波发生器通过比较器产生一个方波，去控
制调整管的通断。调整管导通时，向电感充电。当调整管截止时，必须给电感中电流提供一个泄放通路。续流二极管D即可起到这个作用，有利于保
护调整管。根据电路图的接线，当三角波的幅度小于比较放大器的输出时，比较器输出高电平，对应调整管的导通时间为ton；反之输出为低电平，对应调整管的截止时间toff。输出波形中电位水平高于高电平最小值的部分，对方波而言，相当方波存在的部分。输出波形中电位水平低于低电平最大值的部分，对方波而言，相当方波不存在的部分。为了稳定输出电压，应按电压负反馈方式引入反馈，以确定基准源和比较放大器的连线。设输出电压增加，FVO增加，比较放大器的输出Vf减小，比较器方波输出的toff增加，调整管导通时间减小，输出电压下降。起到了稳压作用。各点波形见图16.14。由于调整管发射极输出为方波，有滤波电感的存在，使输出电流iL为锯齿波，趋于平滑。输出则为带纹波的直流电压。图16.14开关电源波形图 |
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