直流稳压电源的原理与设计

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1、直流稳压电源的原理与设计直流电源的组成及各部分的作用电源变压器：把220V电网电压降至所需电压。整流电路：把交流电压转换成脉动的直流电压。滤波电路：减小脉动使输出电压平滑。稳压电路：在电网电压波动或负载电流变化时保持输出电压基本不变。纯电阻负载半波整流电压波形u1u2aTbDRLuouDu2uouDt2340u2>0二极管导通uo=u2u2<0二极管截止uo=0整流与滤波电路-----半波整流u1u2aTbDRLuouDiouo20t纯电阻负载半波整流参数直流电压反向电压直流电流有效值电流二极管电流u1u2a

2、TbD1RLuoD2u2io单相全波整流电压波形u2uouD1t2340uD2+–+–0~：uD2=2u2+整流与滤波电路-----全波整流单相全波整流主要参数u1u2aTbD1RLuoD2u2iouo20tu1u2TD3D2D1D4RLuo桥式整流电路波形整流与滤波电路-----桥式整流uo20t正半周D1、D4导通，D2、D3截止负半周D2、D3导通，D1、D4截止桥式整流电路参数u1u2TD3D2D1D4RLuouo20tS定义：整流输出电压的基波峰值Uo1M与Uo平均值之比。S越小越好。

3、脉动系数Ｓ用傅氏级数对全波整流的输出uo分解后可得:uo20t基波基波峰值输出电压平均值全波整流电路桥式整流电路半波整流电路整流电路性能的简单对比二、滤波电路滤波电路的结构特点:交流电压脉动直流电压整流滤波直流电压RLLRLCRLLu2tuot只有整流电路输出电压大于uc时，才有充电电流。因此二极管中的电流是脉冲波。二极管中的电流u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC1.电容滤波电路uot当u2上升到大于电容上的电压uc，u2对电容充电，充电时间常数=rdC很小,每次都能充满uo=uc当u2下降到小于电容上的电压

4、时。二极管承受反向电压而截止。电容C通过RL放电，uc按指数规律下降，时间常数=RLC比较大,放电慢.u2tuot电容充电时，电容电压滞后于u2。RLC越小，输出电压越低。u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCRL接入（且RLC较大）时(考虑整流电路内阻)一般取)105(TCRτL-³=(T:电源电压的周期)近似估算:Uo=1.2U2Io=Uo/RL(b)流过二极管瞬时电流很大RLC越大Uo越高负载电流的平均值越大;整流管导电时间越短iD的峰值电流越大(2)电容滤波电路的特点(a)输出电压平均值Uo与时间常数RL

5、C有关RLC愈大电容器放电愈慢Uo(平均值)愈大(c)二极管承受的最高反向电压串联式稳压电路稳压电路的作用:交流电压脉动直流电压整流滤波有波纹的直流电压稳压直流电压稳压电源类型:以下主要讨论线性稳压电路。稳压二极管稳压电源开关型稳压电路线性稳压电路常用稳压电路(小功率设备)电路最简单，但是带负载能力差，一般只提供基准电压，不作为电源使用。效率较高，目前用的也比较多，但因学时有限，这里不做介绍。一.硅稳压二极管稳压电路利用稳压二极管的反向击穿特性。由于反向特性陡直，较大的电流变化，只会引起较小的电压变化。硅稳压二极管稳压电

6、路1.稳压原理(1)当输入电压变化时如何稳压根据电路图可知输入电压VI的增加，必然引起VO的增加，即VZ增加，从而使IZ增加，IR增加，使VR增加，从而使输出电压VO减小。这一稳压过程可概括如下：VI↑→VO↑→VZ↑→IZ↑→IR↑→VR↑→VO↓硅稳压二极管稳压电路这里VO减小应理解为，由于输入电压VI的增加，在稳压二极管的调节下，使VO的增加没有那么大而已。VO还是要增加一点的，这是一个有差调节系统。2.稳压电阻的计算稳压二极管的动态电阻越小，稳压电阻R越大，稳压性能越好。稳压电阻R的作用将稳压二极管电流的变化转换为电

7、压的变化，从而起到调节作用，同时R也是限流电阻。显然R的数值越大，较小IZ的变化就可引起足够大的VR变化，就可达到足够的稳压效果。但R的数值越大，就需要较大的输入电压VI值，损耗就要加大。稳压二极管稳压电路的稳压性能与稳压二极管击穿特性的动态电阻有关，与稳压电阻R的阻值大小有关。稳压电阻的计算如下当输入电压最小，负载电流最大时，流过稳压二极管的电流最小。此时IZ不应小于IZmin，由此可计算出稳压电阻的最大值，实际选用的稳压电阻应小于最大值。即(1)稳压二极管在使用时一定要串入限流电阻，不能使它的功耗超过规定值，否则会造成损

8、坏！当输入电压最大，负载电流最小时，流过稳压二极管的电流最大。此时IZ不应超过IZmax，由此可计算出稳压电阻的最小值。即(2)三.串联型稳压电源1.串联型稳压电源的构成VO=VI-VR，当VI↑→R↑→VR↑→在一定程度上抵消了VI增加对输出电压的影响。若负载电流IL↑→R↓→VR↓→在