模拟电子技术 作者 曾瑄 第7章.pptVIP

第7章 直流电源 7.1 直流电源的组成 7.2 单相整流电路 7.3 滤 波 电 路 7.4 稳 压 电 路 本章首先介绍单相半波、单相全波和单相桥式整流电路的工作原理，其次介绍电容和其他形式的滤波电路的性能，最后介绍集成稳压电路和开关稳压电路的工作原理。 7.1 直流电源的组成 几乎所有的电子设备都需要稳定的直流电源，通常都是由交流电网供电，因此需要把交流电变成稳定的直流电。直流稳压电源就是把交流电经过整流变成脉动的直流电，然后通过滤波稳压转换成稳定的直流电的仪器。它由整流电路、滤波电路和稳压电路3部分组成。 ① 整流电路 整流电路的目的是利用具有单向导电性能的整流元件，将正负交替的正弦交流电压整流成为单方向的脉动电压。这种单方向的脉动电压有很大的脉动成分。 ② 滤波电路 滤波电路的功能是将整流后的单向脉动电压中的脉动成分尽可能地滤掉，使输出电压成为比较平滑的直流电压。它由电容、电感等储能元件组成。 ③ 稳压电路 稳压电路的功能是采取一些措施，当市电电压或负载电流变化时，使输出的直流电压保持稳定。 7.2 单相整流电路 整流电路的作用是利用二极管的单向导电性，将交流电转换成单向脉动电压。 整流电路中基本上都包含了电源变压器，一方面是“变压”（大多情况下是进行“降压”，即将220V降为较低的交流电压）；另一方面是“隔离”，把电子设备与电网隔开。在小功率直流电源中，经常采用单相半波、单相全波和单相桥式整流电路。 7.2.1单相半波整流电路 带有纯阻负载的单相半波整流电路如图7.1（a）所示，这是一种最简单的整流电路。它由变压器T、整流二极管VD及负载RL3部分组成。二极管VD具有正向导通、反向截止的开关作用，所以将交流电变成了脉动的直流电，称为整流二极管；负载RL将电能转换成其他能量。 1. 工作原理及输入输出波形 电路中各处的波形如图7.1（b）所示。由图可知，利用二极管的单向导通这一特性，使变压器副边的交流电压转换成为负载两端的单向脉动电压，从而达到整流的目的。由于这种电路只在交流电压的半个周期内才有电流流过负载，因此称为单相半波整流电路。 2. 参数计算 (1) 负载上输出的平均电压U0 (2) 整流二极管正向平均电流ID (3) 整流二极管所承受的最大反向电压UDRM 单相半波整流电路具有结构简单，使用元件少的优点。但是也存在着一些缺点：如输出波形脉动大、直流的成分较低、变压器只有半个周期导电，利用率低；变压器电流含有直流成分，容易饱和。因此，一般只在输出电流较低，要求不太高的电路中运用。 7.2.2单相全波整流 在半波整流电路的基础上加以改进就得到了全波整流电路，它由变压器、两个整流二极管和负载组成。变压器具有中心抽头，因此，VD1、VD2在正半周和负半周内轮流导电，并且两者流过RL的电流保持同一方向，使得负载RL在正半周和负半周均有输出电压。 1. 工作原理和输入输出波形 全波整流的原理图见图7.3。 2. 参数计算 (1) 负载上输出的平均电压UO (2) 整流二极管正向平均电流ID (3) 整流二极管所承受的最大反向电压UDRM 全波整流电路也存在着明显的缺点：二极管所承受的反向峰值电压高，是半波整流电路的两倍；全波整流电路必须采用具有中心抽头的变压器，并且每个线圈只有一半时间参与导电，因此变压器的利用率也不高。 7.2.3单相桥式整流电路 单相桥式整流电路如图7.5(a)所示。图中，4个整流二极管VD1～VD2接成电桥的形式，其中一个对角线接变压器的次级，另一个对角线接负载电阻RL，但二者不能互换。故有桥式整流电路之称。图7.5(b)是它的简化画法。 1. 工作原理 2. 参数计算 (1) 负载上输出的平均电压U0 (2) 流过负载的平均电流IO (3) 整流二极管所承受的最大反向电压UDRM 桥式整流电路的优点是输出电压高，电压纹波小，管子所承受的最大反向电压比较低，同时由于电源变压器在正、负半周内都有电流供给负载，电源变压器的利用率高。因此，此电路在整流电路中有了较为广泛的运用。 缺点是二极管用得较多 。 7.3 滤 波 电 路 从前面的分析可知，无论何种整流电路，它们的输出电压都含有较大的脉动成分。为了减少脉动，就需要采取一定的措施，即滤波。滤波的作用是一方面尽量降低输出电压中的脉动成分，另一方面又要尽量保留其中的直流成分，使输出电压接近于理想的直流电压。 滤波电路一般由电抗元件组成，如在负载电阻两端并联电容器C，或与负载串联电感器L，以及由电容器、电感器复合而成的各种组合式滤波电路。常见的结构如图7.7所示。 因为电抗元件在电路中能储存能量，并联的电容器C在电源供给的电压升高时，能把部分能量储存起来，当电压降低时，能量就释放出来，因