直流稳压电源

电子电工技术基础组长：段振康组员：武飞飞、陈明谢钊、王宇峰直流稳压电源桥式整流电路及电容滤波电路的输出电压与变压器副边电压的关系。桥式整流电路、电容滤波电路及串联型稳压电路的组成和工作原理。3端集成稳压器的使用方法。学习要点9.1整流电路9.2滤波电路9.3直流稳压电路直流稳压电源9.1整流电路利用具有单向导电性能的整流元件如二极管等，将交流电转换成单向脉动直流电的电路称为整流电路。整流电路按输入电源相数可分为单相整流电路和三相整流电路，按输出波形又可分为半波整流电路和全波整流电路。目前广泛使用的是桥式整流电路。ωtu20π2π3π4πωt0π2π3π4πuo+u2－+u1－D(a)电路(b)波形+uo－RL9.1.1单相半波整流电路ωtu20π2π3π4πωt0π2π3π4πuo+u2－+u1－D(a)电路(b)波形+uo－RL当u2为正半周时，二极管D承受正向电压而导通，此时有电流流过负载，并且和二极管上的电流相等，即io=id。忽略二极管的电压降，则负载两端的输出电压等于变压器副边电压，即uo=u2，输出电压uo的波形与u2相同。当u2为负半周时，二极管D承受反向电压而截止。此时负载上无电流流过，输出电压uo=0，变压器副边电压u2全部加在二极管D上。ωtu20π2π3π4πωt0π2π3π4πuo+u2－+u1－D(a)电路(b)波形+uo－RL单相半波整流电压的平均值为：0222o45.02)(sin221UUttdUU流过负载电阻RL的电流平均值为：L2Loo45.0RURUI流经二极管的电流平均值与负载电流平均值相等，即：L2oD45.0RUII二极管截止时承受的最高反向电压为u2的最大值，即：22MRM2UUU9.1.2单相桥式整流电路+u1－+u2－D4D3D1D2RL+uo－(a)原理电路ab+u1－+u2－RL+uo－(b)简化画法u2为正半周时，a点电位高于b点电位，二极管D1、D3承受正向电压而导通，D2、D4承受反向电压而截止。此时电流的路径为：a→D1→RL→D3→b，如图中实线箭头所示。+u1－+u2－D4D3D1D2RL+uo－abu2为负半周时，b点电位高于a点电位，二极管D2、D4承受正向电压而导通，D1、D3承受反向电压而截止。此时电流的路径为：b→D2→RL→D4→a，如图中虚线箭头所示。9.2滤波电路整流电路可以将交流电转换为直流电，但脉动较大，在某些应用中如电镀、蓄电池充电等可直接使用脉动直流电源。但许多电子设备需要平稳的直流电源。这种电源中的整流电路后面还需加滤波电路将交流成分滤除，以得到比较平滑的输出电压。滤波通常是利用电容或电感的能量存储功能来实现的。9.2.1电容滤波电路ωtu20π2π3π4πωt0π2π3π4πuo+u2－+uo－+u1－D(a)电路(b)波形CRL+Uo1.4Uo0.9Uo0Io单相桥式整流、电容滤波电路的输出特性曲线如图所示。从图中可见，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，只适用于负载较轻且变化不大的场合。9.2.2电感滤波电路+u1－+u2－RL+uo－L电感滤波适用于负载电流较大的场合。它的缺点是制做复杂、体积大、笨重且存在电磁干扰。9.3直流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直流稳压电路。直流稳压电路按调整器件的工作状态可分为线性稳压电路和开关稳压电路两大类。前者使用起来简单易行，但转换效率低，体积大；后者体积小，转换效率高，但控制电路较复杂。随着自关断电力电子器件和电力集成电路的迅速发展，开关电源已得到越来越广泛的应用。（1）取样环节。由R1、RP、R2组成的分压电路构成，它将输出电压Uo分出一部分作为取样电压UF，送到比较放大环节。（2）基准电压。由稳压二极管DZ和电阻R3构成的稳压电路组成，它为电路提供一个稳定的基准电压UZ，作为调整、比较的标准。（3）比较放大环节。由V2和R4构成的直流放大器组成，其作用是将取样电压UF与基准电压UZ之差放大后去控制调整管V1。（4）调整环节。由工作在线性放大区的功率管Vl组成，Vl的基极电流IB1受比较放大电路输出的控制，它的改变又可使集电极电流IC1和集、射电压UCEl改变，从而达到自动调整稳定输出电压的目的。1、电路的组成及各部分的作用3、电路的输出电压设V2发射结电压UBE2可忽略，则：obabZFURRRUU或：ZURRRUbbao用电位器RP即可调节输出电压Uo的大小，但Uo必定大于或等于UZ。如UZ=6V，R1=R2=RP=100Ω，则Ra+Rb=R1+R2+RP=300Ω，Rb最大为200Ω，最小为100Ω。由此可知输出电压Uo在9~18V范围内连续可调。+Ui－IoR1RLR2R3RPV+Uo－UZ+－+UF－∞－++4、采用集成运算放大器的串联型稳压电路其电路组成部分、工作原理及输出电压的计算与前述电路完全相同，唯一不同之处是放大环节采用集成运算放大器而不是晶体管。