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1、第6章直流稳压电源6.1简单直流稳压电源6.2固定输出集成直流稳压电源设计6.3可调式直流稳压电源设计返回6.1简单直流稳压电源6.1.1摇直流稳压电源的组成各种电τ系统都需要稳定的直流电源供电,直流电源可以由直流发电机和各种电池提供,但比较经济实用的办法是利用具有单向导电性的电τ元件将使用广泛的工频正弦交流电转换为直流电,同时直流稳压电源还是一种当电网的电压波动或者负载改变的时候,能保持输出电压基本不变的电源电路。图6.1.2所示为把正弦交流电转换为直流电的稳压电源的原理框图。变压器:将正弦工频交流电源电压u1变换为符合
2、用电设备所需要的正弦工频交流电压u2。下一页返回6.1简单直流稳压电源整流电路:利用具有单向导电性能的整流元件,将正负交替变化的正弦交流电压u2变换成单方向的脉动直流电压u3。滤波电路:尽可能地将单向脉动直流电压u3中的脉动部分(交流分量)减小,使输出电压成为比较平滑的直流电压u4。稳压电路:采用某些措施,使输出的直流电压在电源发生波动或负载变化时保持稳定uO。下面我们将分别介绍整流电路、滤波电路和稳压电路。上一页下一页返回6.1简单直流稳压电源6.1.2摇整流电路小功率直流电源因功率比较小,通常采用单相交流电源供电,因此
3、,我们只讨论单相整流电路。整流电路的任务是将交流电变换成直流电,利用二极管的单向导电作用,可将交流电变为直流电,常见的二极管整流电路有单相半波整流电路和单相全波整流电路等。一、单相半波整流电路1.电路结构及工作原理半波整流电路如图6.1.3(a)所示。图中u1表示正弦交流电的电网电压,有效值一般为220V、频率50Hz;T为电源变压器,它将电网电压变为整流电路所需的输入电压u2;VD是整流二极管,RL是负载电阻。上一页下一页返回6.1简单直流稳压电源当变压器次级绕组电压a端为正,b端为负时,二极管VD导通,有电流iO流过负
4、载电阻RL,在其两端产生c端为正、d端为负的电压uO,如图6.1.3(b)所示。若忽略二极管VD的正向压降,则有uO=u2,iO=iD。当a端为负,b端为正,二极管VD因承受反向电压而截止,没有电流流过二极管VD和负载电阻RL,因此RL上没有电压,u2电压全部加在二极管VD上。以后的过程不断重复,于是在RL上得到的是单方向的脉动电压uO和脉动电流iO。由于负载电阻RL上得到的是半个周期的电压和电流,故称半波整流。直流电压Uo:上一页下一页返回6.1简单直流稳压电源流过负载RL的直流输出电流为IO半波整流电路的优点是结构简单
5、,使用的元件少。但也存在明显缺点:只利用了电源的半个周期,所以电源利用率低,输出的直流成分比较少;输出波形的脉动大;变压器电流含有直流成分,容易饱和。故半波整流只用在要求不高,输出电流较小的场合。为了减小输出电压的波动,提高整流效率,可采用桥式全波整流电路。上一页下一页返回6.1简单直流稳压电源二、单相桥式全波整流电路1.电路结构及工作原理为了克服单相半波整流的缺点,常采用单相桥式整流电路,它由4个二极管接成电桥形式构成。桥式整流电路是电τ设备中使用最广泛的整流电路。图6.1.4(a)、(b)、(d)所示是桥式整流电路的常
6、见画法,(c)图是它的简化画法。为了使用方便,把4只整流二极管按桥式全波整流电路的形式连接,并封装成一体,就成了全桥组件,称为整流桥(堆)。其外形如图6.1.5(a)所示,它的外部有4条引线,分别为交流输入端“~“和直流输出端“+“和“-“,图6.1.5(b)所示为实物。上一页下一页返回6.1简单直流稳压电源当u2为正半周时,由于a端为正,b端为负,二极管VD1和VD3导通,VD2和VD4截止,电路由a端—>VD1—>RL—>VD3—>b端构成回路,形成电流和电压,方向如图6.1.4(a)中的实线箭头所示。当u2为负半周时
7、,a端为负,b端为正,VD1和VD3截止,VD2和VD4导通,电路由b端—>VD2—>RL—>VD4—>a端构成回路,形成与正半周时方向相同的电流和电压,如图6.1.4(a)中的虚线箭头所示。在以后各个半周期内,将重复上述过程,这种方式称为全波整流,其波形如图6.1.6所示。输出直流电压UO和直流电流IO上一页下一页返回6.1简单直流稳压电源6.1.3摇滤波电路整流电路将交流电变为脉动直流电,但其中含有大量的直流和交流成分(称为纹波电压)。这样的直流电压作为电镀、蓄电池充电的电源还是允许的,但作为大多数电τ设备的电源,将会
8、产生不良影响,甚至不能正常工作,例如使电视机图像产生扭曲等。在整流电路之后,需要接滤波电路,以尽量减小输出电压中交流分量,使之接近于理想的直流电压。滤波电路一般由电抗元件组成。常见的几种滤波电路有电容滤波器、电感滤波器和复式滤波器。上一页下一页返回6.1简单直流稳压电源一、电容滤波电路电容滤波电路是最简
