整流电路介绍

直流稳压电源整流电路一、单相半波整流电路iD电路如图：设变压器副边电压为整流电路:将交流电压变换为单向脉动电压的电路。整流元件是具有单向导电能力的二极管或晶闸管。TrDR+ab~uuotsin2uttuuoio根据二极管的单向导电性，在二极管加正向电压时导通，负载两端有输出电压；而在加反向电压时二极管截止，负载得不到输出电压。负载的电压波形及电流波形见右下曲线图。直流稳压电源二极管只在半个周期能够导电，而负载上得到的电压是单一方向，大小随时间而变的(单向脉动电压)。对这种整流的输出电压，常用一个周期的平均值来表示它的大小。其平均值为整流电压的平均值U2t0uTUoUUtdtUUo45.02)(sin2210如果电路负载已知，则整流输出电流的平均值为LLoRURUI45.00直流稳压电源iDTrRab~uuoD二极管所承受的最大反向电压：UUUmDRM2例有一单相整流电路,负载电阻为750,变压器副边电压为20V，试求Uo，Io及UDRM,并选用二极管。解VUUo92045.045.0mARUILoo127509VUUDRM2.282022查二极管参数，选用2AP4(16mA,50V)。为了使用安全此项参数选择应比计算值大一倍左右。直流稳压电源二、单相桥式整流电路单相半波整流电路只利用了电源的半个周期，并且整流电压的脉动较大。为此常采用全波整流电路，最常见的就是单相桥式整流电路。~RLuo~RLuuoa~TrRLbuuo~RLuuo直流稳压电源桥式整流电路的工作情况在变压器副边电压u为正半周时，二极管D1、D3导通，而二极管D2、D4截止；uoa~TrRLbuD1D2D3D4uoa~TrRLbuD2D4t0uU2TUUtdtUUo9.022)(sin210当副边电压u为负半周时，二极管D2、D4导通，而二极管D1、D3截止。Uo直流稳压电源单相桥式整流电路的输出电压：UUo9.0负载电阻中通过的输出电流：LLoRURUI9.00每只二极管中通过的电流仅为输出电流一半：LDRUII45.0210每只二极管承受的最高反向电压：UUDRM2直流稳压电源常见的几种整流电路UUoIoUUoIoUUoUIo整流电压平均值t0uot0uot0uo电路整流电压波形UUo45.0UUo9.0UUo9.0二极管平均电流oI2oI2oI二极管反向电压UU41.12UU41.12UU83.222副边电流有效值oI57.1oI79.0oI11.1直流稳压电源滤波器整流电路仅将交流电转换成单向脉动的直流电压。这种电压对许多电子设备远达不到要求，往往再加接滤波器以改善电压的脉动程度。一、电容滤波器(C滤波器)TrDRLab~uC=uoCt0ut0uD截止D导通D导通D截止D导通电容滤波器的作用直流稳压电源电容滤波器输出电压的脉动程度有所改善，但带负载能力较差。在负载不同的情况下，取用输出电流Io愈大输出平均电压Uo愈小。其外特性曲线如右图：IoUo01.4U电容滤波0.45U无电容滤波采用电容滤波时，输出电压的脉动程与电容器的放电时间常数RLC有关，其值愈大则脉动程度就愈小。一般认为2)5~3(TCRL或CRL1)15~10(即可达到要求，此时输出电压Uo由下式估算：UUoUUo2.1(半波)(全波)直流稳压电源电容滤波电路中元件的选择：由于二极管的导通时间较短，因此通过二极管的的电流峰值较大，应避免电流冲击损坏二极管；由于滤波电容保持有电压输出，应注意二极管截止时所承受的最高反向电压UDRM有所不同，带电容滤波的半波整流电路UUDRM22带电容滤波的桥式整流电路UDRM不变；常用电容器一般在101~103微法，视负载电流大小而定。其耐压值应大于输出电压的最大值，一般大容量电容具有极性。直流稳压电源二、电感电容滤波器(LC滤波器)要进一步减小输出电压的脉动程度，可在滤波电容之前串入铁心电感线圈L——即LC滤波器。~TrRLuCL电感电容滤波电路由于电感线圈对整流电流的交流分量具有阻抗，L比RL大得愈多则滤波效果就愈好。一般需要线圈的电感量较大，但其直流电阻也较大，因而会造成输出电压的下降。LC滤波器适于电流较大、输出电压脉动很小的场合，更适合与高频滤波。直流稳压电源三、形滤波器形LC滤波电路如果需要输出电压的脉动更小，可以再加一个滤波电容。形LC滤波器的效果跟好，但整流二极管的冲击电流较大。RLuC2LC1由于线圈体大且重，有些情况可用电阻代替电感线圈以构成形RC滤波器。R愈大滤波效果愈好，但将使输出电压下降，所以适用于负载电流较小、电压脉动很小的场合。形RC滤波电路RLuC2RC1直流稳压电源实际电源举例-24VN2C1N3N13A2000F50VFU2C21A.047FFU12CZ124直流交流24V~220V如图电源输出电压为24V，电流为1.8A。变压器副绕组N3的电压约为20V，C2起抑制高频干扰作用；副绕组N2的电压为5.5V，供照明指示灯用。直流24V电池的极性可任意接入。直流稳压电源稳压管稳压电路RLUiDZRC~UoIZIo经整流和滤波后，虽脉动程度有了最大改善，但直流电压幅度还会随着电网的波动或负载的变化而变化。最简单的直流稳压电源是利用稳压管组成的。如图采用桥式整流和电容滤波，得到直流电压Ui，再经过限流电阻R和稳压管DZ，使负载得到一个比较稳定的直流电压。稳压管稳压电路直流稳压电源RLUiDZRC~UoIZIo稳压管稳压电路电压的稳定过程选择稳压管一般规律：UZ=Uo式IZmax=(1~5)IomaxUi=(2~3)Uou↑→Ui↑→Uo↑→IZ↑→UR↑→保持负载电压Uo近似不变。当电源电压升高时当负载增加时Io↑→UR↑→Uo↓→IZ↓→UR↓→保持负载电压Uo近似不变。直流稳压电源串联型晶体管稳压电路稳压管稳压电路结构虽简单，但稳压效果不够理想，一般只适用于负载较小的情况。为提高稳压效果常采用代放大环节的串联型晶体管稳压电路。RLUODZC~R1UZR2R1R2U1R4R3T1T2Io变压整流滤波调整环节基准电压采样环节放大环节利用变压器将电网电压变换成所需幅度的交流电压；桥式整流电路将交流电变成直流电；电容式滤波使直流电的脉动成分进一步减小。采样环节：由R1、R2及Rp组成的电阻分压器，将输出电压的一部分送到放大环节。电位器可调节输出电压。opfURRRRRU21'22基准电压：由稳压管DZ和R3构成，稳压管两端的直流电压UZ是稳定性较高的直流电压。作为调整和比较的标准。放大环节：由晶体管T2构成的直流放大电路，其输入电压是采样电压与基准电压之差，放大后控制调整管。R4是其负载电阻。基准电压：由稳压管DZ和R3构成，稳压管两端的直流电压UZ是稳定性较高的直流电压。作为调整和比较的标准。调整环节：由工作于放大状态的功率管T1构成。其基极电流受放大环节控制，并由射极输出直流电压。直流稳压电源RLUODZC~R1UZR2R1R2U1R4R3T1T2Io串联型稳压电源自动调节电压过程：Uo↑→UBE2↑→IB2↑→IC2↑→UCE2↓Uo↓←UCE1↑←IC1↓←IB1↓←UBE1↓从调整过程看，串联型稳压电源是一种串联电压负反馈电路。直流稳压电源用运算放大器做比较放大环节的串联型稳压电源：RLUODZR1UZR2R1R2U1R3TIo++–直流稳压电源集成稳压电路稳压电源的应用场合相当广泛，但分立件串联型稳压电源及由运放构成的稳压电源结构比较复杂，还要注意加接保护电路。因此，单片集成稳压电源应运而生并且得到广泛应用。基本可以做到免调试，且体积小、可靠性高、使用灵活、价格低廉。一、简单的集成稳压电源RLUODZRFUZR2+UR++–R1RLUODZRFUZR2+UR++–R1ZFoURRU1ZFoURRU)1(1直流稳压电源二、单片集成稳压电源目前最普遍应用的单片稳压电源是W7800系列和W7900系列。其内部电路是在串联型晶体管稳压电路的基础上构成的。只有三个引出端：输入端1、输出端2和公共端3(俗称三端集成稳压器)。1.外形图和主要参数123123W78159824型号W7805W7809W7812W7815Uo(V)591215UiMax(V)35ΔUMin2~3Iom(A)2.2Ro(Ω)0.03~0.15直流稳压电源2.典型应用电路CiCoW7800123UiUo+–+–++CiCoW7900321UiUo++––++W7800系列为正电源输出，典型应用只需在输入端和输出端与地之间各并联一个电容即可。前者抵消较长输入线的电感效应，防止产生自激振荡。后者用于吸收负载突变所产生的电压抖动杂波。W7900系列为负电压输出，除功能电极位置有差异外与W7800系列的应用电路一致。直流稳压电源3.正负电源的实用电路~CCiCoW7815123+15V+++CiCoW7915123–15V+++1000F1000F0.33F0.33F1F1F220V24V24V直流稳压电源DZUZUCiCoW78123UiUo+–+–++R4.三端稳压起的扩展应用电路提高输出电压的应用电路输出电压为ZoUUU扩大输出电流的电路W78CiCoUiUoRI2ICIBIRI1一般I3很小，则CBEBRIRUIIII12