常见电源基础电路

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来源|网络

电路图通常有几十个甚至几百个电子元件，它们的连接纵横交叉，形式多样。初学者往往不知道从哪里开始学习，如何理解。

事实上，电子电路本身有很强的规律性，再复杂的电路，经过分析可以发现，它也是由几个单元电路组成的。

因此，初学者只要熟悉常用的基本单元电路，然后学会分析和分解电路的能力，就不难理解一般的电路图。

下面，我将从电源电路开始，选择最常用的基本单元电路。

01

电源电路的功能和组成

每个电子设备都有一个供能电源电路。电源电路有三种:整流电源、逆变电源和变频器。大多数常见的家用电器都使用直流电源。

直流电源最简单的供电方式是使用电池。然而，电池存在成本高、体积大、需要不时更换（电池应经常充电）的缺点。因此，使用整流电源最经济、最可靠、最方便。

电子电路中的电源通常是低压直流电源，所以要从 220 伏市电转化为直流电，应先将伏市电转化为直流电 220 伏交流变成低压交流电，然后用整流电路变成脉动直流电，最后用滤波电路过滤脉动直流电中的交流成分。

有些电子设备对电源质量要求很高，所以有时需要增加稳压电路。因此，整流电源的组成一般有四个部分，见图 1 。

变压电路实际上是一个铁芯变压器，只需介绍以下三个单元电路。

02

整流电路

整流电路是利用半导体二极管的单向导电性能将交流电转化为单向脉动直流电的电路。

1）半波整流

半波整流电路只需要一个二极管，见图 2 （ a ）。半周交流电 VD 导通，负半周 VD 截止，负载 R 脉动直流电。

2）全波整流

全波整流需要两个二极管，变压器需要两个带中心抽头的二次线圈，见图 2 （ b ）。负载 R L 脉动全波整流电流高于半波整流电路。

3)全波桥式整流

用 4 桥式整流电路由二极管组成，只能使用单个二次线圈的变压器 2 （c）。负载上的电流波形和输出电压值与全波整流电路相同。

4）倍压整流

直流电压可以通过多个二极管和电容器获得。图 2 （d）是双压整流电路。当 U2 为负半周时 VD1 导通，C1 被充电，C1 最高电压可接近 1.4U2 ；当 U2 正半周时 VD2 导通，C1 上的电压和 U2 叠加在一起 C2 充电，使 C2 上电压接近 2.8U2，是 C1 上电压的 2 因此，称为倍压整流电路。

03

滤波电路

脉动直流是通过整流获得的。如果过滤电路过滤脉动直流中的交流成分，则可以获得平稳的直流。

1）电容滤波

如图所示，电容器与负载并联 3 （a），电容器在正半周充电，电容器在负半周放电，使负载得到平稳的直流。

2）电感滤波

串联电感和负载，如图所示 3 （b），脉动电流中的交流成分也可以过滤掉。

3） L 、C 滤波

用 1 个电感和 1 由电容组成的滤波电路就像倒写字母 L ”，被称为 L 型，见图 3 （c）。用 1 个电感和 2 由于像字母一样，电容器的滤波电路 π ”，被称为 π 型，见图 3 （d），这是滤波效果好的电路。

4 ） RC 滤波

电感器成本高，体积大，因此在电流小的电子电路中，常用电阻器代替电感器 RC 滤波电路。同样，它也有 L 型，见图 3 （e）；π 型，见图 3 （f）。

04

稳压电路

交流电网电压的波动和负载电流的变化会改变整流电源的输出电压和电流，因此需要更高的电子电路必须使用稳压电源。

1 ）稳压管并联稳压电路

稳压管与负载并联的电路是最简单的稳压电路，见图 4 （a）。图中 R 是限流电阻。该电路的输出电流很小，其输出电压等于稳压管的稳定电压值 V Z 。

2)串联稳压电路

串联稳压电路具有放大和负反馈的作用，是最常用的稳压电路。其电路和框图见图 4 （b）、（c）。它来自取样电路（R3 、R4)检测输出电压和基准电压的变化（V Z）比较并经放大器（VT2)放大后调整管道（VT1)使调整管两端的电压发生变化。

如果输出电压降低，调整管的压降也会降低，因此输出电压会升高；如果输出电压升高，调整管的压降也会升高，因此输出电压降低，输出电压基本不变。在此电路的基础上，发展成许多变形电路或添加一些辅助电路，如以复合管为调整管、输出电压可调电路、以计算放大器为放大电路、增加辅助电源和过流保护电路等。

3)开关稳压电路

近年来广泛使用的新型稳压电源是开关稳压电源。其调节管在开关状态下工作，功耗小，效率高，体积小，但电路复杂。

原理上有多种开关稳压电源。其基本原理见图4 （ d ）。图中电感L和电容C是储能和滤波元件，二极管 VD 在关闭状态下调整管道时 L 、C 滤波器提供电流通路的续流二极管。开关稳压电源的开关频率很高，一般为几千~几十千赫，所以电感器体积不是很大，输出电压中的高谐波也不多。

其基本工作原理是：从取样电路（R3、R4)在相对放大后，检测取样电压控制矩形波发生器。矩形波发生器的输出脉冲是控制和调整管道（VT）导通和截止时间。若输出电压 U 0 由于电网电压或负载电流的变化降低，矩形波发生器的输出脉冲会变宽，从而增加管导通的调整时间 L 、C 储能电路获得更多的能量，导致输出电压 U 0 实现稳定输出电压的目的。

4)集成稳压电路

近年来，大量集成稳压器产品问世，品种繁多，结构不同。目前，三端集成稳压器和输出正电压应用广泛 CW7800 负电压的系列和输出 CW7900 系列等产品。输出电流从 0.1A ～ 3A ，输出电压有 5V 、 6V 、 9V 、 12V 、 15V 、 18V 、 24V 等多种。

该集成稳压器只有三个端子。稳压电路的所有部件，包括大功率调节管和保护电路，都集成在芯片中。使用时，只需添加散热器，然后连接到整流滤波器电路后面。外围部件少，稳压精度高，工作可靠，一般无需调试。

图 4（e）是一个三端稳压器电路。图中 C 主滤波电容器， C1、C2 是消除寄生振荡的电容器，VD 保护二极管用于防止输入短路烧坏集成块。

05

电源电路读图的要点和示例

电源电路是电子电路中最简单但应用最广泛的电路。拿到电源电路图时，应该是:

① 先按“整流 — 滤波 — 整个电源电路按稳压顺序分解，逐步详细分析。

② 逐级分析时要分清主电路和辅助电路、主要元件和次要元件，弄清它们的作用和参数要求等。例如开关稳压电源中，电感电容和续流二极管就是它的关键元件。

③ 因为有晶体管 NPN 和 PNP 有两种类型，一些集成电路需要双电源，因此一个电源电路通常包括不同极性、不同电压值和几组输出。在阅读图纸时，必须区分每组输出电压的值和极性。在组装和维护过程中，还应仔细区分晶体管和电解电容器的极性，以防止错误。

④ 熟悉一些习惯和简化绘画。

⑤ 最后，从前到后全面贯通整个电源电路。这张电源电路图也读懂了。

例 1 电热毯控温电路

图 5 是电热毯电路。 1 位置是低温档。 伏市电通过二极管后接收电热毯，因为是半波整流，电热毯两端加约 100 伏脉动直流电，发热不高，保温或低温。开关拉到 2 ”的位置， 220 伏市电直接到电热毯，所以是高温档。

例 2 高压电子灭蚊器

图 6 是利用倍压整流原理获得小电流直流高压电的灭蚊器。220 四倍压整流后，伏交流输出电压可达 1100 伏，在平行金属丝网上加入直流高压。当苍蝇在网上停苍蝇停在网上时短路，电容器上的高压通过苍蝇身体放电杀死苍蝇。苍蝇尸体落下后，电容器充电，电网恢复高压。高压电网电流小，对人无害。

p>由于昆虫夜间有趋光性，因此如在这电网后面放一个3 瓦荧光灯或小型黑光灯，就可以诱杀蚊虫和有害昆虫。

例 3 实用稳压电源

图 7 是一个实用的稳压电源。输出电压 3 ～ 9 伏可调，输出电流最大 100 毫安。这个电路就是串联型稳压电源电路。

要注意的是：

① 整流桥的画法和图 2 （c）不同，实际上它就是桥式整流电路。

② 这个电路使用 PNP 型锗管，所以输出是负电压，正极接地。

③ 用两个普通二极管代替稳压管。任何二极管的正向压降都是基本不变的，因此可用二极管代替稳压管。2AP 型二极管的正向压降约是 0.3 伏， 2CP 型约是 0.7 伏， 2CZ 型约是 1 伏。图中用了两个 2CZ 二极管作基准电压。 

④ 取样电阻是一个电位器，所以输出电压是可调的。

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