整流器和直流稳压电源

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1、电子系统设计整流器和直流稳压电源9—2整流器和直流稳压电源流稳压电源是所有电子设备的重要组成部分，它的基本任务是将电力网交流电压变换为电子设备所需要的稳定的直流电源电压。直流电源的一般组成如图9—10所示。其中变压器是将电网电压(220V、50Hz)变换为所需的交流电压；整流是将变压器次级交流转换为单向脉动直流；滤波是将整流后的波纹滤除。图9—10直流稳压电源的基本框图9—2—1整流滤波电路一、整流滤波电路利用二极管的单向导电性能可实现整流。常用的整流电路有半波整流、全波整流、桥式整流和倍压整流，如图9—11所示。图9—11常用整流电路(a)半波整流；(b)全波整流；(c

2、)桥式整流；(d)倍压整流图9—11常用整流电路(a)半波整流；(b)全波整流；(c)桥式整流；(d)倍压整流图9—11常用整流电路(a)半波整流；(b)全波整流；(c)桥式整流；(d)倍压整流图9—11常用整流电路(a)半波整流；(b)全波整流；(c)桥式整流；(d)倍压整流图9—12常用滤波电路(a)电容滤波；(b)电感电容Γ型滤波；(c)电阻电容Π型滤波二、整流滤波电路的工作原理及主要性能1.工作原理如图9—13所示，全波整流的变压器有中心抽头，且要求次级两绕组十分对称，整流管V1、V2接于变压器次级两端和负载之间，采用简单电容滤波。设滤波电容电压初始值uC(0)=

3、0,当u″i为正半周时，V1导通，V２截止，u′i给C充电。由于二极管内阻较小，充电时常数较小，uC上升快。当uC上升到等于u′i(t1)时，V1、V2均截止，电容C通过负载RL放电，uo下降。图9—13全波整流电路及电压电流波形(a)电路；(b)管子流过的电流及输入输出电压波形图9—13全波整流电路及电压电流波形(a)电路；(b)管子流过的电流及输入输出电压波形图9—13全波整流电路及电压电流波形(c)计算机仿真波形(为看清输出波纹，故意将滤波电容值取得很小，实际上要加几百~几千μF)2.主要性能1)输出直流电压Uo不接滤波电容(C=0)时:当接入滤波电容(C≠0)，且

4、负载RL=∞时，输出电压可充电至输入电压峰值：一般情况下(RL≠∞,C≠0)，Uo的估算值为(9—27)(9—28)(9—29)式中U′i为变压器次级单边交流电压有效值，U′im为交流振幅。根据式(9—28)，可以由Uo算出U′i，从而算出变压比2)滤波电容估算值滤波电容的选择要满足下式，即此时，波纹电压峰峰值Urpp约为(9—30)(9—31)式中：T为交流电网信号周期；IL为负载电流。3)整流管的选择(1)整流管最大允许电流(2)整流管反向击穿电压UBR＞2U′im。半波整流只有一个整流管，所以IM＞IL，且波纹大，所以一般用得不多。图9—14用“硅桥”实现正、负两路

5、直流输出的全波整流电路9—2—2串联反馈型线性稳压电源的工作原理一、电路常用稳压电路有串联反馈型稳压电路和开关型稳压电路。首先，我们介绍最常用的串联型稳压电源。串联型稳压电源的框图如图9—15所示。图中“调整环节”就是一个射极输出器。取样环节是将输出电压的变化样品取来，加到一个误差比较放大器的反相输入端，与同相输入端的基准电压相比较。图9—15串联型稳压电源框图二、主要参数1.主要指标1)稳压系数SS表示输出电压相对变化量与输入电压相对变化量之比，即(9—32)2)输出电阻RoRo表示负载变化(IL变化)对输出电压的影响，即(9—33)一般稳压器的Ro为mΩ数量级。3)温

6、度系数STST表示温度变化对输出电压的影响，其表达式为(9—34)2.调整管参数(1)调整管最大允许电流ICM必须大于负载最大电流ILM。(2)调整管最大允许功耗PCM必须大于调整管的实际最大功耗。当输入电压最大，而输出电压最小、负载电流最大时，调整管的实际功耗是最大的。(3)调整管必须工作在线性放大区，其管压降一般不能小于3~4V。(4)如果单管基极电流不够，则采用复合管；若单管输出电流不能满足负载电流的需要，则可使用多管并联。(5)电路必须具有过热保护、过流保护等措施，以免调整管损坏。3.电路输出电压调节(1)大波段调节依靠改变整流器变压器抽头。(2)波段内调节靠电位

7、器RW，如图9—15所示。对于误差比较放大器，有(9—35)调节R1和R2的比例，即可调节输出电压值。三、集成三端稳压器集成三端稳压器是集成串联型稳压电源，用途十分广泛，而且非常方便。集成三端稳压器有78××系列(输出正电压)和79××系列(输出负电压)，后面两位数表示输出电压值，如7812，即表示输出直流电压为+12V。图中，C1可以防止由于输入引线较长而带来的电感效应而产生的自激。C2用来减小由于负载电流瞬时变化而引起的高频干扰。C3为容量较大的电解电容，用来进一步减小输出脉动和低频干扰。图9—16三端集成稳压电源的典型接