《电工电子技术》课件-直流稳压电源

直流稳压电源主要内容直流稳压电源的电路组成直流稳压电源的各部分工作原理直流稳压电源

电路中需要稳定的直流电压源供电。图1直流稳压电源结构图直流稳压电源小功率稳压电源是由电源变压器、整流、滤波和稳压电路四部分组成。图1直流稳压电源图1直流稳压电源结构图直流稳压电源

电源变压器是将交流电网电压变为所需要等级的电压值，由变压器来降低电网电压。图1直流稳压电源结构图直流稳压电源

通过整流电路将交流电压变成脉动的直流电压。由于脉动的直流电压含有较大的纹波，必须通过滤波电路加以滤除，从而得到平滑的直流电压。图1直流稳压电源结构图直流稳压电源

采用整流电路输出端并联或串联电感的方法来实现滤波。但是，滤波之后的电压会随电网电压波动、负载和温度的变化而变化。因而，在整流滤波电路输出端还需要进行稳压。直流稳压电源

稳压电路的作用：当电网电压波动、负载和温度变化时，维持输出直流电压稳定。主要内容滤波电路直流稳压电源的整流电路稳压电路单相整流电路工作原理图1直流稳压电源结构图整流电路

整流电路是指交流电变换成直流电。完成这一任务主要靠二极管的单向导电特性。因此，二极管是构成整流电路的关键元件。单相整流电路半波整流桥式整流单相整流电路单相整流电路图2

单相半波整流电路

将二极管

D

看作理想元件，分析电路的工作原理：（1）单相半波整流电路

当

u2

为正半周时，a

点电位高于

b

点电位，二极管

VD

处于正向导通状态，所以：

当

u2

为负半周时，a

点电位低于

b

点电位，二极管

VD

处于反向截止状态，所以：u0

=

u2，iD

=

iO

=

u0

/

RLiD

=

iO

=

0

,

uO

=

iO

*

RL

=

0

,

uD

=

u2单相整流电路图2

单相半波整流电路做出

uD

、iD

、u0

、iO

的波形。

负载平均电流为

IO

=

0.45

U2

/

RL

单相半波整流电路中二极管的平均电流就是整流输出的电流，即

ID

=

IO

。

输出为单向脉动电压，通常负载上的电压用一个周期的平均值来说明它的大小，单相半波整流输出平均电压为：UO

≈

0.45

U2单相整流电路

图2

单相半波整流电路

单相整流电路（2）单相桥式整流电路图3单相桥式整流电路图a)单相桥式整流电路b)

简化画法

在电源电压

u2

的正半周，即

a

端为高电位，b

端为低电位时，由于二极管单向导电性，VD1

和

VD3

承受正向电压导通，VD2

和

VD4

承受反向电压截止。单相整流电路（2）单相桥式整流电路图3单相桥式整流电路图a)单相桥式整流电路b)

简化画法单相整流电路

在电源电压

u2

的负半周，即

a

端为低电位，b

端为高电位时，由于二极管单向导电性，VD1

和

VD3

承受反向电压截止，VD2

和

VD4

承受正向电压导通。（2）单相桥式整流电路图3单相桥式整流电路图a)单相桥式整流电路b)

简化画法图4单相桥式整流电路波形图

负载电流

i

的波形与负载电压

u0

的波形相似，都是单方向的全波脉动直流。（2）单相桥式整流电路单相整流电路单相桥式整流电压的平均值：直流电流：UO

≈

0.92

U2IO

=

0.9

U2

/

RLID

=

½

IO

=

0.45

U2

/

RL

在

u2

正半周时，VD1、VD3

导通，VD2、VD4

截止。此时，VD2、VD4

所承受到的最大反向电压均为

u2

的最大值，即：

UDRM

=

√2

U2单相整流电路

同理，在

u2

的负半周，VD1、VD3

也承受同样大小的反向电压。（2）单相桥式整流电路

在桥式整流电路中，二极管

VD1、VD3

，和

VD2、VD4

，是两两轮流导通的。所以，流经每个极管的平均电流为：单相整流电路

桥式整流电路输出电压高，纹波电压较小，二极管所承受的最大反向电压较低，同时因电源变压器在正负半周内都有电流供给负载，电源变压器得到充分的利用，效率较高。（1）电容滤波电路滤波电路电容滤波电路是在整流电路的输出端与负载电阻RL

并联一个电容C。图5

半波整流电容滤波电路及其波形滤波电路（1）电容滤波电路

电容滤波是通过电容器的充电、放电过程来滤掉交流分量的。并入电容

C

后，在

u2

>

0

时，VD

导通。图5

半波整流电容滤波电路及其波形滤波电路（1）电容滤波电路

电源在向

RL

供电的同时，又向

C

充电储能，由于充电时间常数很小，充电很快，输出电压

u0

随

u2

迅速上升，当

uc=√2

U2

后，

u2

开始下降，u2<uc，

VD

反偏截止，由电容

C

向

RL

放电，放电时间常数由电容

C

和负载电阻

RL

决定，电容较大，放电较慢，输出电压

u0

随

uc

按指数规律级慢下降。图5

半波整流电容滤波电路及其波形滤波电路图5

半波整流电容滤波电路及其波形

放电过程一直持续到下个

u2

的正半波，当

u2

>

uc

时，电容

C

又被充电，

u2

=

uc

又迅速上升。直到

u2

<uc

，二极管

VD

又反偏截止，C

又放电。图5

半波整流电容滤波电路及其波形滤波电路

半波整流接电容滤波后，输出电压的脉动程度大为减小，直流分量明显提高。如果

C

值一定，当

R

=

∞

，即空载时，UO

=

√2U2

≈

1.4U2，在波形图中，由水平细实线标出。当

R

≠

∞

时，由于电容

C

向

RL

放电，输出电压

UO

将随之降低。总之，RL

越小，输出平均电压越低。因此，电容滤波只适合在小电流且负载变动不大的电子设备中使用。滤波电路

在桥式整流电路和负载电阻间串入一个电感器L。利用电感的储能作用可以减小输出电压的纹波，从而得到比较平滑的直流。图6桥式整流电感滤波电路（2）电感滤波电路电感滤波电路的优点：电感滤波电路的缺点：

整流二极管的导通时间较长，从而避免了过大的冲击电流。峰值电流很小，输出特性比较平坦。滤波电路

由于铁心的存在，笨重、体积大，易引起电磁干扰。电感滤波只适用于低电压大电流的场合。（3）稳压管稳压电路

经过桥式整流电路和电容滤波器滤波得到直流电压U1

，再经过限流电阻R和稳压管VZ

组成的稳压电路接到负载电阻RL

上。这样，负载上得到的就是一个比较稳定的电压。滤波电路图7稳压管稳压电路滤波电路

当交流电源电压增加而使整流输出电压

U1

随着增加时，负载电压

UO也要增加。由于稳压管

VZ

与负载

RL

并联。

UO

也为稳压管两端的反向电压。当负载电压

UO

稍有增加时，稳压管的电流

IZ

就显著增加。因此，电阻

R

上的压降增加，以抵偿

U1

的增加，从而使负载电压

UO

保持近似不变。

引起电压不稳定的原因是交流电源电压的波动和负载电流的变化。滤波电路