電工電子課件：直流穩(wěn)壓電源

直流穩(wěn)壓電源在電子技術(shù)的許多應(yīng)用領(lǐng)域都采用由交流電變換為直流電的半導(dǎo)體直流穩(wěn)壓電源。半導(dǎo)體直流穩(wěn)壓電源的組成框圖

電源變壓器：將交流電源電壓變換為整流需要的交流電壓整流電路：將交流電壓變換為單向脈動(dòng)電壓。直流穩(wěn)壓電源半導(dǎo)體直流穩(wěn)壓電源的組成框圖

濾波電路：濾除整流輸出電壓中的交流成分，減小脈動(dòng)程度，供給負(fù)載比較平滑的直流電壓。穩(wěn)壓電路：在交流電源電壓波動(dòng)或負(fù)載變動(dòng)時(shí)，使直流輸出電壓穩(wěn)定單相橋式整流電路單相橋式整流電路由四個(gè)二極管連成電橋四臂，電橋的兩個(gè)對(duì)角上分別接電源和負(fù)載。單相橋式整流電路利用二極管的單向?qū)щ娦詠?lái)實(shí)現(xiàn)整流

單相橋式整流電路u2的正半周期內(nèi)，電壓極性為上正下負(fù)，即a端為正，b端為負(fù)。二極管VD1，VD3兩端加正向電壓導(dǎo)通，VD2，VD4兩端加反向電壓截止。如圖中實(shí)線箭頭所示，電流流通路徑為a→VD1→RL→VD3→b。

若二極管的正向壓降忽略不計(jì)，負(fù)載RL兩端電壓uo與u2相同，極性為上正下負(fù)；流經(jīng)負(fù)載RL的電流io等于流經(jīng)VD1，VD3的電流單相橋式整流電路u2的負(fù)半周期內(nèi)，電壓極性為上負(fù)下正，即a端為負(fù)，b端為正。二極管VD2，VD4兩端加正向電壓導(dǎo)通，VD1，VD3兩端加反向電壓截止。如圖中虛線箭頭所示，電流流通路徑為b→VD2→RL→VD4→a。

二極管的正向壓降忽略不計(jì)，負(fù)載RL兩端電壓uo與u2大小相同，但極性與正半周期導(dǎo)通一樣仍為上正下負(fù)；流經(jīng)負(fù)載RL的電流io等于流經(jīng)VD2，VD4的電流單相橋式整流電路單相橋式整流電路單相橋式整流電路參數(shù)的計(jì)算整流輸出電壓的平均值整流電流平均值整流二極管的平均電流四個(gè)二極管兩兩串聯(lián)后在u2的正負(fù)半周期輪流導(dǎo)通，因此流過(guò)每個(gè)整流二極管的平均電流應(yīng)該為負(fù)載電流的一半

單相橋式整流電路參數(shù)的計(jì)算二極管截止時(shí)承受的最大反向工作電壓當(dāng)VD1，VD3導(dǎo)通時(shí)，忽略它們導(dǎo)通時(shí)的正向壓降，VD2，VD4的陰極與a端同電位，陽(yáng)極與b端同電位，因此截止管兩端的最大反向工作電壓為交流電壓u2的幅值

變壓器次級(jí)線圈電流的有效值

變壓器的容量

濾波電路整流電路將交流電變成脈動(dòng)直流電。脈動(dòng)直流電壓中除含有直流分量外，還含有不同頻率的交流分量。為了改善輸出電壓的脈動(dòng)程度，減小其中的交流分量，在整流電路后要加濾波電路。電容濾波電路是由在整流電路的輸出端與負(fù)載并聯(lián)一個(gè)濾波電容C組成的電容濾波電路電容濾波電路可根據(jù)電容器兩端電壓在電路狀態(tài)改變時(shí)不能躍變的原理來(lái)分析單相橋式整流電容濾波電路單相橋式整流電容濾波電路輸出電壓波形

單相橋式整流電容濾波電路單相橋式整流電容濾波電路參數(shù)的計(jì)算利用電容濾波時(shí)，放電時(shí)間常數(shù)τ=RLC大一些，輸出電壓的脈動(dòng)就小一些。

在滿(mǎn)足上述時(shí)間常數(shù)的情況下，單相橋式整流電容濾波電路輸出電壓的平均值為

電感電容濾波電路(LC濾波器)整流輸出的脈動(dòng)直流電壓中含有直流成分和交流成分。理想電感對(duì)直流相當(dāng)于零電阻，脈動(dòng)直流電壓中的直流成分全部落在負(fù)載上；而對(duì)于交流理想電感有較大的阻抗，諧波頻率越高阻抗越大，因此電感上有較大的交流壓降，減弱了濾波輸出電壓中的交流成分，得到較平坦的電壓波形經(jīng)電感濾波后再經(jīng)電容C濾波，又一次降低輸出電壓中的交流成分，LC濾波比單純的L濾波和C濾波的效果更好。LC濾波一般電感較大（幾亨到幾十亨），LC濾波一般用于電流較大、要求輸出電壓脈動(dòng)較小的場(chǎng)合∏形LC濾波電路

如果要求輸出電壓脈動(dòng)更小，可采用∏形LC濾波電路∏形濾波電路是兩級(jí)濾波，第一級(jí)為電容C1構(gòu)成的C濾波電路，第二級(jí)由L和C2構(gòu)成的LC濾波電路，濾波效果更好

由于電感線圈大而笨重，且成本高，有時(shí)用電阻來(lái)代替電感，構(gòu)成如下的∏形RC濾波電路?！切蜶C濾波電路電阻R對(duì)交直流都有降壓作用，當(dāng)R與C2配合使用后，因?yàn)?/p>

C2的的交流阻抗很小，使得脈動(dòng)電壓中的交流成分較多的降落在R兩端，在負(fù)載兩端降落較少，從而起到濾波作用。

適用于負(fù)載電流較小，輸出電壓脈動(dòng)很小的場(chǎng)合。穩(wěn)壓電路經(jīng)整流濾波后的電壓往往會(huì)隨交流電源的波動(dòng)、負(fù)載的變化以及環(huán)境溫度的變化而變化，需要在整流濾波電路之后加穩(wěn)壓電路，為負(fù)載提供穩(wěn)定的直流電壓穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路

經(jīng)過(guò)整流濾波后得到的直流電壓ui，通過(guò)由限流電阻R和穩(wěn)壓管VS構(gòu)成的穩(wěn)壓電路接到負(fù)載RL上穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路

由交流電源電壓的波動(dòng)引起負(fù)載電壓uo變化的穩(wěn)壓原理

由負(fù)載電流Io的變化引起負(fù)載電壓uo變化的穩(wěn)壓原理串聯(lián)型穩(wěn)壓電路取樣電路由分壓電阻R1，R2，RRP組成，它將電壓Uo的一部分作為取樣電壓Uf傳輸給比較放大電路。

由穩(wěn)壓管VS和限流電阻R3組成基準(zhǔn)電壓電路，基準(zhǔn)電壓即為穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ，作為調(diào)整、比較的標(biāo)準(zhǔn)

串聯(lián)型穩(wěn)壓電路電壓調(diào)整電路由工作在放大狀態(tài)的T1構(gòu)成，通過(guò)改變它的基極電流進(jìn)而改變它的集-射極電壓UCE1

由三極管T2構(gòu)成的共發(fā)射極直流放大電路作為比較放大電路，其中T2的基-射電壓UBE2=Uf-UZ，基-射電壓UBE2經(jīng)放大后加到三極管T1的基極，以控制T1的基極電流R4為T(mén)2