电子技术 王金花 王树梅 孙卫锋 第5单元 直流稳压电源

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1、第5单元直流稳压电源项目一单向整流、滤波电路调试项目二稳压电源制作调试相关知识相关知识实训与仿真实训与仿真项目导入项目导入一、项目导入很多常用电子仪器或设备都需要用直流电源供电，而电能大多是交流电形式，因此需要将交流电转换成稳定的直流电。直流稳压电源的作用是将交流电转换成功率较小的直流电，它一般由变压、整流、滤波、稳压等几部分组成。变压器用来将标准交流电压变为所需的交流电压值。整流电路用来将交流电压转换为单向脉动的直流电压；滤波电路用来滤除整流后单向脉动电压中的交流成分，使之成为平滑的直流电压；稳压电路的作用是输入交流电源电压波动和负载变化时，维持输出直流电压的稳定。二、相关

2、知识直流稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路4部分组成。如下图所示。（一）整流电路整流电路是利用二极管的单向导电性，将工频交流电转换为单向脉动直流电的电路。单向整流电路有半波整流、全波整流、桥式整流。目前广泛使用的是桥式整流电路。1．单相半波整流电路图5-2（a）所示是单相半波整流电路，由电源变压器T、整流元件VD及负载电阻RL组成。设变压器二次的交流电压为（1）工作原理。当u2为正半周时，其极性为上正下负，即a点的电位高于b点，二极管VD承受正向电压而导通，此时有电流流过负载，并且和二极管上的电流相等，即io=iD。忽略二极管的电压降，则负载两端的输出电压等于

3、变压器二次电压，即uo=u2，输出电压uo的波形与u2相同。当u2为负半周时，a点的电位低于b点，二极管VD承受反向电压而截止。此时负载上无电流流过，输出电压uo= 0，变压器二次电压u2全部加在二极管VD上。因此，在负载电阻RL上得到的是半波整流电压uo，其大小是变化的，而且极性一定，即所谓单向脉动电压。其波形如图5-2（b）所示。图5-2单向半波整流电路及其电压、电流波形（2）参数计算。负载上的直流电压平均值是流过负载电阻的电流平均值为变压器二次电压有效值为流过二极管的电流平均值为二极管截止时承受的最高反向电压就是变压器二次交流电压的最大值，即根据ID和UDRM就可以选择

4、合适的整流元件。例5-1有一单相半波整流电路如图5-2（a）所示，已知负载电阻RL=750Ω，变压器二次电压U2=20V，试求Uo、Io，并选用选择合适的二极管。解：负载电压平均值为流过负载的电流平均值为：流过每个二极管的电流平均值为二极管截止时承受的最高反向电压为：查半导体手册，二极管可选用2AP4，其最大整流电流为16mA，最高反向工作电压为50V。为了使用安全，二极管的反向工作峰值电压要选得比UDRM大一倍左右。2．单相桥式整流电路单相半波整流电路的缺点是输出电压低、脉动大、电路整流效率低，为了克服这些缺点，常采用单相桥式整流电路。如图所示为单相桥式整流电路。它由4个二

5、极管（VD1～VD4）接成桥式电路，VD1阳极与VD4阴极相连，VD2阳极与VD3阴极相连，分别接向在变压器副边的a、b两端；VD1与VD2阴极相连，VD3与VD4阳极相连，分别接在负载的正端与负端，输出直流电压。（1）工作原理当u2为正半周时，a点电位高于b点电位，二极管VD1、VD3承受正向电压而导通，VD2、VD4承受反向电压而截止。此时电流的路径为：a→VD1→RL→VD3→b。当u2为负半周时，b点电位高于a点电位，二极管VD2、VD4承受正向电压而导通，VD1、VD3承受反向电压而截止。此时电流的路径为：b→VD2→RL→VD4→a。负载电阻RL在交流电压的一周期

6、内都有电流流过，而方向不变，波形图如图5-4所示。图5-4单相桥式整流电路的电压和电流波形（2）参数计算负载上的直流电压平均值为流过负载电阻的电流平均值为：流经每个二极管的电流平均值为负载电流的一半，即每个二极管在截止时承受的最高反向电压为u2的最大值根据ID和UDRM就可以选择二极管的型号。整流变压器副边二次电压有效值为整流变压器副边二次电流有效值为电源变压器的容量。考虑到二极管的正向压降和变压器的损耗，在实际电路中S与U2应增大10%～20%。例5-2试设计一台输出电压为24V，输出电流为lA的直流电源，且该电源采用单相桥式整流电路。试计算：（1）变压器副边二次绕组电压和

7、电流的有效值，（2）选择二极管的型号。解：（1）变压器副边二次绕组电压有效值为整流变压器副边二次电流有效值为：（2）整流二极管承受的最高反向电压为流过每个整流二极管的平均电流为因此可选用四4只2CZ52B整流二极管，其最大整流电流为1A，最高反向工作电压为50V。（二）滤波电路所谓滤波，就是滤掉脉动直流电的交流成分，保留其直流成分。滤波电路利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同，实现滤波。1．电容滤波电路图5-5所示为单相桥式整流电容滤波电路。图5-5单相桥式整流电容滤波电路设电容两端初始电压为零，接通电源