直流穩壓電源的種類及其選用，直流穩壓電源的整流和濾波

　　能為負載提供穩定直流電源的電子裝置。直流穩壓電源的供電電源大都是交流電源，當交流供電電源的電壓或負載電阻變化時，穩壓器的直流輸出電壓都會保持穩定。 直流穩壓電源隨著電子設備向高精度、高穩定性和高可靠性的方向發展，對電子設備的供電電源提出了高的要求。

　　當今社會人們極大的享受著電子設備帶來的便利，但是任何電子設備都有一個共同的電路--電源電路。大到超級計算機、小到袖珍計算器，所有的電子設備都必須在電源電路的支持下才能正常工作。當然這些電源電路的樣式、復雜程度千差萬別。超級計算機的電源電路本身就是一套復雜的電源系統。通過這套電源系統，超級計算機各部分都能夠得到持續穩定、符合各種復雜規范的電源供應。袖珍計算器則是簡單多的電池電源電路。不過你可不要小看了這個電池電源電路，比較新型的電路完全具備電池能量提醒、掉電保護等高級功能。可以說電源電路是一切電子設備的基礎，沒有電源電路就不會有如此種類繁多的電子設備。

　　由于電子技術的特性，電子設備對電源電路的要求就是能夠提供持續穩定、滿足負載要求的電能，而且通常情況下都要求提供穩定的直流電能。提供這種穩定的直流電能的電源就是直流穩壓電源。直流穩壓電源在電源技術中占有十分重要的地位。另外，很多電子愛好者初學階段首先遇到的就是要解決電源問題，否則電路無法工作、電子制作無法進行，學習就無從談起。

　　直流穩壓電源的種類及其選用：

　　穩壓電源的分類方法繁多，按輸出電源的類型分有直流穩壓電源和交流穩壓電源；按穩壓電路與負載直流穩壓電源的連接方式分有串聯穩壓電源和并聯穩壓電源；按調整管的工作狀態分有線性穩壓電源和開關穩壓電源；按電路類型分有簡單穩壓電源和反饋型穩壓電源，等等。如此繁多的分類方式往往讓初學者摸不著頭腦，不知道從哪里入手。其實應該說這些看似繁多的分類方法之間有著一定的層次關系，只要理清了這個層次自然可以分清楚電源的種類了。

　　既然我們談的是穩壓電源的分類，那么首先就應該清楚電源的輸出是什么，是輸出直流電還是輸出交流電。這樣第一個層次就出來了，首先應該根據電源的輸出類型來分類。接下來的分類就要麻煩一些，是按穩壓電路與負載的連接方式分類還是按調整管的工作狀態分類呢？其實了解一下我們身邊的電子設備會發現實際應用中穩壓電源有兩個區別很大的種類，一種是各種比較簡單的電子設備中廣泛使用的線性穩壓電源，比如收音機、小型音響等；一種是各種復雜電子設備中廣泛使用的開關穩壓電源，比如大屏幕彩電、微型計算機等。這樣看來第二個層次的分類我們可以根據調整管的工作狀態來分類。接下來的第三個層次的分類就是根據穩壓電路與負載的連接方式來分類。再往下面細分由于各種不同的電路特性相差太大，就不好一概而論，應該根據每一個具體類別的特性進行分類區分了。

　　直流穩壓電源按習慣可分為化學電源，線性穩定電源和開關型穩定電源，它們又分別具有各種不同類型：

　　化學電源

　　我們平常所用的干電池、鉛酸蓄電池、鎳鎘、鎳氫、鋰離子電池均屬于這一類，各有其優缺點。隨著科學技術的發展，又產生了智能化電池；在充電電池材料方面，美國研制 員發現錳的一種碘化物，用它可以制造出便宜、小巧、放電時間 ，多次充電后仍保持性能良好的環保型充電電池。

　　線性穩壓電源

　　線性穩壓電源有一個共同的特點就是它的功率器件調整管工作在線性區，靠調整管之間的電壓降來穩定輸出。由于調整管靜態損耗大，需要安裝一個很大的散熱器給它散熱。而且由于變壓器工作在工頻（50Hz）上，所以重量較大。

　　該類電源優點是穩定性高，紋波小，可靠性高，易做成多路，輸出連續可調的成品。缺點是體積大、較笨重、效率相對較低。這類穩定電源又有很多種，從輸出性質可分為穩壓電源和穩流電源及集穩壓、穩流于一身的穩壓穩流（雙穩）電源。從輸出值來看可分定點輸出電源、波段開關調整式和電位器連續可調式幾種。從輸出指示上可分指針指示型和數字顯示式型等等。

　　開關型直流穩壓電源

　　與線性穩壓電源不同的一類穩電源就是開關型直流穩壓電源，它的電路型式主要有單端反激式，單端正激式、半橋式、推挽式和全橋式。它和線性電源的根本區別在于它變壓器不工作在工頻而是工作在幾十千赫茲到幾兆赫茲。功能管不是工作在飽和及截止區即開關狀態；開關電源因此而得名。

　　開關電源的優點是體積小，重量輕，穩定可靠；缺點相對于線性電源來說紋波較大（一般≤1%VO（P-P），好的可做到十幾mV（P-P）或更小）。它的功率可自幾瓦-幾千瓦均有產品。價位為3元-十幾萬元/瓦，下面就一般習慣分類介紹幾種開關電源：

　　①AC/DC電源

　　該類電源也稱一次電源，它自電網取得能量，經過高壓整流濾波得到一個直流高壓，供DC/DC變換器在輸出端獲得一個或幾個穩定的直流電壓，功率從幾瓦-幾千瓦均有產品，用于不同場合。屬此類產品的規格型號繁多，據用戶需要而定通信電源中的一次電源（AC220輸入，DC48V或24V輸出）也屬此類。

　　② DC/DC電源

　　在通信系統中也稱二次電源，它是由一次電源或直流電池組提供一個直流輸入電壓，經DC/DC變換以后在輸出端獲一個或幾個直流電壓。

　　③ 通信電源

　　通信電源其實質上就是DC/DC變換器式電源，只是它一般以直流-48V或-24V供電，并用后備電池作DC供電的備份，將DC的供電電壓變換成電路的工作電壓，一般它又分中央供電、分層供電和單板供電三種，以后者可靠性最高。

　　④ 電臺電源

　　電臺電源輸入AC220V/110V，輸出DC13.8V，功率由所供電臺功率而定，幾安幾百安均有產品。為防止AC電網斷電影響電臺工作，而需要有電池組作為備份，所以此類電源除輸出一個13.8V直流電壓外，還具有對電池充電自動轉換功能。

　　⑤ 模塊電源

　　隨著科學技術飛速發展，對電源可靠性、容量/體積比要求越來越高，模塊電源越來越顯示其優越性，它工作頻率高、體積小、可靠性高，便于安裝和組合擴容，所以越來越被廣泛采用。目前，目前國內雖有相應模塊生產，但因生產工藝未能趕上國際水平，故障率較高。

　　DC/DC模塊電源目前雖然成本較高，但從產品的漫長的應用周期的整體成本來看，特別是因系統故障而導致的高昂的維修成本及商譽損失來看，選用該電源模塊還是合算合算的，在此還值得一提的是羅氏變換器電路，它的突出優點是電路結構簡單，效率高和輸出電壓、電流的紋波值接近于零。

　　⑥ 特種電源

　　高電壓小電流電源、大電流電源、400Hz輸入的AC/DC電源等，可歸于此類，可根據特殊需要選用。開關電源的價位一般在2-8元/瓦特殊小功率和大功率電源價格稍高，可達11-13元/瓦。

　　直流穩壓電源的整流及濾波：

　　1．整流電路的分類

　　（1）按輸入交流電源類型可分單相整流和三相整流等。

　　（2）按輸出功率可分為小功率和大功率。小功率直流電源通常采用單相整流，而對于較大功率的直流電源，通常采用三相整流。

　　（3）按整流元件的類型可分為可控整流和不可控整流電路。在可控整流電路中，通過改變整流元件的導通時間來控制輸出電壓的大小；在不可控整流電路中，整流元件的導通時間是不可控的，當整流電路的輸入電壓和負載一定時，輸出電壓一定。

　　2．整流電路的基本工作原理

　　整流電路利用整流二極管的單向導電性，將交流電變成單向脈動電，輸出電壓中包含有一定的直流分量。

　　3．單相整流電路及其主要性能指標

　　設U2為變壓器副邊電壓有效值，RL為負載電阻，Uo為電路輸出電壓的直流分量，UDRM為二極管承受的最高反向電壓，ID為流過二極管的電流平均值。單相整流電路及其主要性能指標如表1。

　　4．濾波電路

　　（1）濾波電路的作用

　　濾波電路是利用電容、電感在電路中的儲能作用及其對不同頻率有不同電抗的特性來組成低通濾波電路，以減小輸出電壓中的紋波。

　　（2） 電容濾波電路

　　單相橋式整流電容濾波電路如圖10.1 所示，本電路的外特如圖10.2 所示。

　　（3） 電容濾波電路的特點

　　① 輸出電壓的平均值Uo大于變壓器副邊電壓的有效值U2。

　　當

　　（T為交流電壓的周期）時，輸出電壓平均值

　　② 輸出直流電壓的大小受負載變化的影響較大，適合于負載不變或輸出電流不大的場合。

　　③濾波電容越大，濾波效果越好。

　　④流過二極管的沖擊電流較大，選擇二極管的電流參數時應當留有2~3倍的裕量。

　　（4） 其它形式的濾波電路

　　除電容濾波電路外，還有電感濾波、RC—π型濾波、LC—π型濾波等電路。