1.1　线性电源的组成与工作原理

1.1.1　线性稳压电源的组成

线性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部分组成，其结构如图1-1-1所示。

图1-1-1　线性稳压电源的组成框图

电源变压器将来自电网的交流输入电压（例如220V，50Hz）变换为较低的交流电压（例如9V、12V、15V等）。电源变压器通常有两个或两个以上的绕组，其中接交流电源的绕组叫初级绕组，其余的绕组叫次级绕组。初级绕组和次级绕组在电气上是绝缘的，因此，电源变压器在电压幅度变换的同时，实现了与电网电气隔离的作用。电源变压器也称为工频变压器，其工作频率为50Hz或60Hz，体积较大，比较笨重。

整流电路是通过具有单向导电性能的半导体二极管，将正负交替的正弦交流电压变换为单向的脉动直流电压。整流电路通常选用由4只二极管组成的桥式整流器件，简称整流桥。整流电路输出的脉动直流电压含有很大的交流成分，不能直接供电子电路使用。需要在整流电路之后连接滤波电路。

在中小功率线性电源中通常采用电容滤波电路，将滤波电容直接并联在整流电路的输出端即可组成电容滤波电路。滤波电路能够滤除脉动直流电压中大部分的交流成分，使其变成比较平滑的直流电压。虽然滤波后的直流电压比较平滑，但还是有一定的纹波电压。并且，当电网的交流电压或者电源的负载电流变化时，滤波后的直流电压也将发生变化。要想得到恒定的输出电压，还需要加入稳压电路。

稳压电路能够在电网电压、负载电流、环境温度等发生变化时，自动调节电路参数，使电源的输出电压保持恒定。并且可以将输出电压的纹波降低到很小的数值。

1.1.2　线性稳压电源的工作原理

线性稳压电源的稳压电路结构与等效电路如图1-1-2所示，其中图（a）为结构框图，图（b）为等效电路。图中，VT被称为调整管，其作用可等效为可变电阻R。VD_Z为稳压二极管，用于产生基准电压（也称参考电压）U_REF。R₂和R₃被称为取样电阻，它们用来检测输出电压U_O，并分压产生反馈电压U_F。EA为误差放大器，它可将反馈电压U_F与基准电压U_REF进行比较放大，从而控制调整管的导通情况。R_L为负载电阻。

图1-1-2　线性电源的稳压电路结构框图与等效电路

当某种原因（例如负载电流增加）造成输出电压U_O降低时，反馈电压U_F也随之降低。误差放大器EA将反馈电压U_F与基准电压U_REF进行比较放大，其输出电压U_C将升高，这将使调整管VT的基极电流增大，等效电阻R减小，引起输出电压U_O回升，最终使输出电压U_O保持稳定值。

通过图（b）的等效电路，也可以换一种方法来解释稳压原理。例如某种原因造成输入电压U_I升高时，由于R与R_L串联，如果R为固定电阻，必然使输出电压U_O也跟着升高。但是，这里的R是由调整管VT等效的可变电阻，当电路检测到U_O升高时，会自动控制调整管VT的导通情况，使等效的电阻R变大，从而使输出电压U_O保持不变。

线性稳压电源的输出电压U_O低于输入电压U_I，属于降压式稳压电源。线性稳压电源具有响应速度快、输出纹波小、噪声低的特点，广泛应用于各种电子线路中。但是，由于线性电源的体积较大，效率较低，不利于节能环保，在众多应用领域正在被开关电源取代。