第14章直流稳压电源要点分析.ppt

　　在电子设备和自动控制电路中，都需要有稳定的直流电源供电才能正常工作。直流稳压电源是一种能把交流输入电压变为稳定直流电压输出的电源。图14.1是一般直流稳压电源的原理框图，它由变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成。 图 14.1 直流稳压电源原理框图 　　直流稳压电源各部分的功能如下。　　(1) 变压器：通常采用降压变压器，作用是将输入的交流电压ui变换成符合整流电路需要的电压。　　(2) 整流电路：利用单向导电的整流器件，将变压器输出的交流电压变换为单向脉动直流电压。　　(3) 滤波电路：滤除整流电路输出的脉动直流电压中的交流成分，输出比较平滑的直流电压。　　(4) 稳压电路：作用是当交流电源电压或负载波动时，利用该电路的自我调节功能，使输出的直流电压保持稳定。 　　　　　　　14.1 整流电路　　1. 单相半波整流电路　　单相半波整流电路如图14.2所示，其中VD为整流二极管，u1为电源变压器的原边电压，u2为电源变压器的副边电压，iL、uL分别为负载RL的电流和电压，uVD为二极管上的电压。　　设u2=　 U2 sinωt，其波形如图14.3(a)所示。 图 14.2 单相半波整流电路 图14.3 半波整流波形图 　　当u2为正半周时，二极管VD导通；当u2为负半周时，二极管VD截止。若忽略变压器绕组电阻和二极管VD的正向电阻，则uL和uVD的波形如图14.3(b)、(c)所示，从中可看出负载RL的电压为半个正弦波，其平均值为 二极管VD所承受的最大反向电压为 　　2. 单相桥式全波整流电路　　图14.4所示为单相桥式全波整流电路。 图 14.4 单相桥式全波整流电路 　　当u2为正半周时，VD1、VD3导通；当u2为负半周时，VD2、VD4导通，即在一个周期内，负载RL上都有脉动直流电压uL，故称为全波整流电路。u2、uL和uVD的波形分别如图14.5(a)、(b)、(c)所示。　　从图14.5中可知负载RL上的平均电压为　　　　　　　　UL(AV)=(2×0.45)U2=0.9U2 　　　　 (14.5)负载RL中平均电流为 　 图14.5 全波整流波形图 每个二极管VD所承受的最大反向电压为 通过查手册知2CZ52B的最大整流电流为0.1 A，最大反向电压为50 V，可满足本题的要求。 　　3. 倍压整流电路　　倍压整流电路由二极管和电容组成，利用二极管的整流和导引作用，将较低的直流电压分别存储在多个电容上，然后按电容充电的极性串联起来而得到较高的直流输出电压。该电路多用于输出高电压、小电流的情况。　　图14.6所示为二倍压整流电路。当uo1为正半周时，VD1导通，uo1经VD1向C1充电；理想情况下，C1充电至 　Uo1。当uo1为负半周时，VD2导通，uo1经VD2向C2充电，亦能充电至 Uo1。C1与C2的电压之和为2 Uo1，为负载电阻RL提供了二倍uo1的峰值电压。同理，若增加二极管和电容的数目，则可组成多倍压整流电路。 图14.6 二倍压整流电路 　　　　　　　14.2 滤波电路　　1. 电容滤波电路　　电容滤波电路如图14.7所示，加上电容C后，负载RL上的电压波形就与没有滤波电容时的电压波形大不一样了，如图14.8所示。此时的输出电压经验上可取 图 14.7 电容滤波电路 图14.8 电容滤波波形 电容滤波的原理就是利用电容的充放电特性。在0~t1期间，设电容C上的初始电荷为零，uo1的极性假定为上正下负，此时VD1和VD3导通，VD2和VD4截止。uo1通过 VD1和VD3向C充电。在t1时刻，VD1和VD3 的阳极电位等于阴极电位。在t1以后，VD1和VD3阳极电位低于阴极电位，所以VD1和VD3截止，C通过负载RL放电。到t2时刻，VD2和VD4 的阳极电位等于阴极电位，uo1通过VD2和VD4向C充电。到t3 时刻，VD2和VD4因阳极电位低于阴极电位而截止， C通过负载放电。如此周而复始，使输出的脉动大大减小。电容C的充放电时间常数τ=RLC，τ越大，C放电的过程越慢，滤波效果也越好。在实际电路中，通常采用大容量的电解电容，其容量一般选为 　　2. 电感滤波电路　　由于电容器具有通高频、阻低频的特性，因而用电容滤波时电容是并联于负载上的。而电感具有通低频、阻高频的特性，用电感滤波时，必须将电感串联于负载电路中，利用电感阻止电流变化的特点实现滤波。电感滤波电路如图14.9所示。　　为了取得更好的滤波效果，可采用LC滤波电路和π型LC滤波电路，如图14.10和图14.11所示。 图14.9 电感滤波电路 图 14.10 LC滤波电路 图14.11 π型LC滤波电路 　　　　　　　14.3