直流稳压电源的设计与制作

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1、直流稳压电源的设计与制作1.直流电源的组成小功率直流电源一般由交流电源、变压器、整流、滤波和稳压电路几部分组成，如图7.1所示。在电路中，变压器将常规的交流电压（220V、380V）变换成所需要的交流电压；整流电路将交流电压变换成单方向脉动的直流电；滤波电路再将单方向脉动的直流电中所含的大部分交流成分滤掉，得到一个较平滑的直流电；稳压电路用来消除由于电网电压波动、负载改变对其产生的影响，从而使输出电压稳定。图7.1直流电源电路的组成框图2.直流电源演示演示电路如图7.2所示,在图7.2(a)电路中,变压器的初级接220V交流电源,

2、用示波器观察ab间的波形如图7.3(a)所示,观察1~0间的波形如图7.3(b)所示，合上开关S,再用示波器观察1~0间的波形如图7.3(c)所示,如果加上稳压部分,如图7.2(b)所示,用示波器观察2~0间的波形如图7.3(d)所示。通过各点波形的测量，我们看到稳压电源是将交流电逐步改变成一个平滑的直流电。那么，直流电源各部分电路是如何工作的呢？下面将分析其工作原理。图7.2直流电源演示（a）简易直流电源；（b）直流电源图7.3各点电压波形1整流及滤波电路2直流稳压电路一、整流及滤波电路1.1电路组成及工作原理图7.4是单相半

3、波整流电路，它由整流变压器T、整流二极管V及负载RL组成。单相半波整流电路及电压、电流的波形如图7.5所示,即图7.4单相半波整流电路图7.5单相半波整流电路电压与电流的波形1.2整流电路的主要技术指标1.输出电压平均值在图7.5所示波形电路中，负载上得到的整流电压是单方向的，但其大小是变化的，是一个单向脉动的电压，由此可求出其平均电压值为(7—2)2.流过二极管的平均电流iV由于流过负载的电流就等于流过二极管的电流，所以3.二极管承受的最高反向电压URM在二极管不导通期间，承受反压的最大值就是变压器次级电压u2的最大值，即（7—3）（

4、7—4）2.流过二极管的平均电流iV由于流过负载的电流就等于流过二极管的电流，所以4.脉动系数S脉动系数S是衡量整流电路输出电压平滑程度的指标。由于负载上得到的电压Uo是一个非正弦周期信号，可用付氏级数展开为脉动系数的定义为最低次谐波的峰值与输出电压平均值之比，即（7—5）(7—6)单相半波整流电路的特点是结构简单，但输出电压的平均值低、脉动系数大。1.3单相桥式整流电路为了克服半波整流电路电源利用率低，整流电压脉动程度大的缺点，常采用全波整流电路，最常用形式是桥式整流电路。它由四个二极管接成电桥形式，如右图所示。1.电路组成及工作

5、原理在图7.6（a）所示电路中，当变压器次级电压u2为上正下负时，二极管V1和V3导通，V2和V4截止，电流i1的通路为a→V1→RL→V3→b，这时负载电阻RL上得到一个正弦半波电压如图7.7中（0~π）段所示。当变压器次级电压u2为上负下正时，二极管V1和V3反向截止，V2和V4导通，电流i2的通路为b→V2→RL→V4→a，同样，在负载电阻上得到一个正弦半波电压，如图7.7中（π~2π）段所示。图7.6单相桥式整流电路组成图7.6单相桥式整流电路组成图7.6单相桥式整流电路组成图7.6单相桥式整流电路组成图7.7单相桥式整流电路电

6、压与电流波形2.技术指标计算及分析（1）输出电压平均值Uo。由以上分析可知，桥式整流电路的整流电压平均值Uo比半波整流时增加一倍，即（7—7）（2）直流电流Io。桥式整流电路通过负载电阻的直流电流也增加一倍，即（7—8）（3）二极管的平均电流iV。因为每两个二极管串联轮换导通半个周期，因此，每个二极管中流过的平均电流只有负载电流的一半，即（7—9）（4）二极管承受的最高反向电压URM。由图7.6（a）可以看出，当V1和V3导通时，如果忽略二极管正向压降，此时，V2和V4的阴极接近于a点，阳极接近于b点，二极管由于承受反压而截止，其

7、最高反压为u2的峰值，即(5)脉动系数S。全波桥式整流输出电压uo的付氏级数展开式为（7—10）即由以上分析可知，单相桥式整流电路，在变压器次级电压相同的情况下，输出电压平均值高、脉动系数小，管子承受的反向电压和半波整流电路一样。虽然二极管用了四只，但小功率二极管体积小，价格低廉，因此全波桥式整流电路得到了广泛的应用。1.4滤波电路整流输出的电压是一个单方向脉动电压，虽然是直流，但脉动较大，在有些设备中不能适应（如电镀和蓄电池充电等设备）。为了改善电压的脉动程度，需在整流后再加入滤波电路。常用的滤波电路有电容滤波、电感滤波和复式滤波等

8、。1.电容滤波电路图7.8所示为一单相半波整流电容滤波电路，由于电容两端电压不能突变，因而负载两端的电压也不会突变，使输出电压得以平滑，达到滤波目的。;滤波过程及波形如图7.9所示。图7.