讲义 第7章 直流稳压电源精要.docVIP

第7章 直流稳压电源 现实生活当中，需要直流电源的地方很多： （1）小型直流电动机，电子设备中 （小功率） （2）电解，电镀，电机车，直流电动机 （大功率） 为了得到直流电，目前广泛采用由交流电变为直流电的各种半导体直流电源。 图7-1给出了一般半导体直流电源的原理框图。 直流电源的功能：把交流电压变成稳定的大小合适 的直流电压。 （1）整流变压器：将的交流电变换为 低压交流电。 （2）整流电路：利用二极管的单向导电性，将正弦电压转换成单向脉动直流电压。 （3）滤波电路：滤掉单向脉动直流电压中的交流分量，保留直流分量，减小脉动，使电压平滑。 （4）稳压电路：使输出的直流电压稳定，不受负载和电网电压影响 7.1 单相桥式整流电路 1、电路组成 （如图7-2所示） 整流电路是利用二极管的单向导电性，将交流电压变换为直流电的电子电路。 小功率的整流使用较多的是单相桥式整流电路。 它由单相电源变压器，四只整流二极管和负载电阻组成。四只整流二极管接成电桥形式，因此称作单相桥式整流电路。 2、工作原理与波形 分析前提：假设电源变压器和二极管都是理想器件。 分析时忽略变压器绕组阻抗上的电压降、二极管的正向电压降和反向饱和电流。 把二极管当作理想元件：二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。 分析：设电源变压器二次电压为：（桥式电路的输入电压） （1），即的正半周时，，二极管、正向电压 导通，二极管、承受反向电压截止。 则电流的通路为： 在区间，负载电阻上得到一个近似对于的正半波电压，如图7-3 （b）所示 （2），即的负半周时，，二极管、正向电压导通，二极管、承受反向电压截止。则电流的通路为： 在区间，负载电阻上得到一个近似对于的正半波电压，如图7-3（b）所示。 结论：当电源电压变化一周时，在负载电阻上得到的电压和电流是单方向全部正脉动波形。 3、定量计算 （1）负载电阻上的电压平均值及电流平均值 ； （2）变压器二次电压有效值： 变压器二次电流有效值： （3）整流二极管的额定值 （选取整流二极管的依据） 二极管的正向电流额定值： 二极管承受的最高反向电压： （4）输出电压的脉动程度 脉动系数：最低次谐波分量的幅值与直流分量的比值称作脉动系数。 的傅里叶级数展开式为：，则脉动系数为： 脉动系数越小，脉动程度也越小。 常见的整流电路：半波、全波、桥式和倍压整流；桥式有单相和三相整流等。 （书上129页，例题7-1、7-2） 7.2 滤波电路 交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直流，其中既有直流成份又有交流成份。 这种电压用来作电镀、蓄电池充电的电源是允许的，但作为电子设备的电源，将产生不良影响，使之不能正常工作。 在整流电路之后，必须加接滤波电路，尽量减小输出电压中的交流分量，留下直流分量，使之接近于理想的直流电压。 滤波电路：将电容与负载并联或者将电感与负载串联)。 7.2.1 电容滤波电路 1、电路连接方式 （如图7-5所示） 结构：在单相桥式整流电路的输出端和负载之间并联电容构成。 2、滤波过程 （1）滤波原理：滤波电路利用储能元件电容两端的电压不能突变的特性, 滤掉整流电路输出电压中的交流成份，保留其直流成份，达到平滑输出电压波形的目的。 （2）滤波过程 ① 从零上升到最大值，二极管导通、正向电压导通，二极管、承受反向电压截止。电源在给负载供电的同时也给电容充电，增加， 。 ② 从最大值开始下降，时；当时所有二极管截止，电容通过负载放电，按指数规律下降，。 （电路波形如图7-6所示） 3、电容滤波电路的特点 （1）输出电压的脉动程度与平均值与放电时间常数有关。 越大电容器放电越慢输出电压的平均值 越大，波形越平滑 （2）外特性曲线 （如图7-7所示） 采用电容滤波时，输出电压受负载变化影响较大，即带负载能力较差。因此 电容滤波适合于要求输出电压较高、负载电流较小且负载变化较小的场合。 （3）流过二极管的瞬时电流很大 越大越高，越大二极管导通时间越短二极管的峰值电流越大产生冲击电流，容易损坏二极管 二极管上有冲击电流，选管时应留有足够的余量。 4、输出平均电压的计算 单相半波时： ； 单相全波时： 为了得到比较平直的输出电压，一般取 （—电源电压的周期） （书上133页，例题7-3） 7.2.2 电感滤波电路 1、电路结构 （如图7-8所示） 电感滤波电路：在整流电路的输出端和负载之间串联电感构成。 2、滤波原理 当流过电感的电流发生变化时，线圈中产生自感电势阻碍电流的变化，使负载电流和电压的脉动减小。 对直流分量: 感抗，电感相当于短路，电压大部分降在负载上。 对交流分量：频率越高，感抗越大,电压大部分降在电感上。 因此，在负载上得到比较平滑的直流电压。 滤波适合于电流较大、要求输出电压脉动较小的场