《直流稳压电源》word版.doc

单相整流滤波电路
教学要求:
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、∏型滤波电路的结构及原理。
引言
直流稳压电源是将交流电变换成功率较小的直流电,一般由变压、整流、滤波和稳压等几部分组成。整流电路用来将交流电压变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、负载和温度变化时,维持输出直流电压的稳定。
一、单相整流电路
(一)半波整流电路
单相半波整流电路如下图(a)所示,图中Tr为电源变压器,用来将市电220V交流电压变换为整流电路所要求的交流低电压,同时保证直流电源与市电电源有良好的隔离。设V为整流二极管,令它为理想二极管,RL为要求直流供电的负载等效电阻。
由图可见,负载上得到单方向的脉动电压,由于电路只在u2的正半周有输出,所以称为半波整流电路。半波整流电路结构简单,使用元件少,但整流效率低,输出电压脉动大,因此,它只使用于要求不高的场合。
(二)桥式整流电路
为了克服半波整流的缺点,常采用桥式整流电路,如下图所示,图中V1、V2、V3、V4四只整流二极管接成电桥形式,故称为桥式整流。

设变压器二次电压u2=21/2U2sinωt,波形如电压、电流波形图(a)所示。在u2的正半周,即a点为正,b点为负时,V1、V3承受正向电压而导通,此时有电流流过RL,电流路径为a→V1→RL→V3→b,此时V2、V4因反偏而截止,负载RL上得到一个半波电压,如电压、电流波形图(b)中的0~π段所示。若略去二极管的正向压降,则uO≈u2。
电压、电流波形在u2的负半周,即a点为负b点为正时,V1、V3因反偏而截止,V2、V4正偏而导通,此时有电流流过RL,电流路径为b→V2→RL→V4→a。这时RL上得到一个与0~π段相同的半波电压如电压、电流波形图(b)中的π~2π段所示,若略去二极管的正向压降,uO≈-u2。
由此可见,在交流电压u2的整个周期始终有同方向的电流流过负载电阻RL,故RL上得到单方向全波脉动的直流电压。可见,桥式整流电路输出电压为半波整流电路输出电压的两倍,所以桥式整流电路输出电压平均值为uO=2×=。桥式整流电路中,由于每两只二极管只导通半个周期,故流过每只二极管的平均电流仅为负载电流的一半,在u2的正半周,V1、V3导通时,可将它们看成短路,这样V2、V4就并联在u2上,其承受的反向峰值电压为URM=21/2U2。同理,V2、V4导通时,V1、V3截止,其承受的反向峰值电压也为URM=21/2U2。二极管承受电压的波形如电压、电流波形图(d)所示。
由上图可见,在交流电压u2的整个周期始终有同方向的电流流过负载电阻RL,故RL上得到单方向全波脉动的直流电压。可见,桥式整流电路输出电压为半波整流电路输出电压的两倍。桥式整流电路与半波整流电路相比较,其输出电压UO提高,脉动成分减小了。

      
二、滤波电路
整流电路将交流电变为脉动直流电,但其中含有大量的交流成分(称为纹波电压)。应在整流电路的后面加接滤波电路,滤去交流成分。
(一)电容滤波

设电容两端初始电压为零,并假定t=0时接通电路,u2为正半周,当u2由零上升时,V1、V3导通,C被充电,同时电流经V1、V3向负载电阻供电。忽略二极管正向压降和变压器内阻,电容充电时间常数近似为零,因此uo=uc≈u2,在u2达到最大值时,uc也达到最大值,然后u2下降,此时,uc>u2,V1、V3截止,电容C向负载电阻RL放电,由于放电时间常数τ=RLC一般较大,电容电压uc按指数规律缓慢下降,当下降到|u2|>uc时,V2、V4导通,电容C再次被充电,输出电压增大,以后重复上述充放电过程。其输出电压波形近似为一锯齿波直流电压。

 
(二)其他形式滤波电路

电路如下图所示,电感L起着阻止负载电流变化使之趋于平直的作用。直流分量被电感 L 短路,交流分 量主要降在L 上  ,电感越大,滤波效果越好。一般电感滤波电路只使用于低电压、大电流的场合。
型滤波
为了进一步减小负载电压中的纹波可采用p 型LC滤波电路。由于C1、C2 对交流容抗小,而电感对交流阻抗很大,因此,负载RL上的纹波电压很小。
线性集成稳压器
教学要求: 
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、参数及应用。
一、串联型稳压电路的工作原理
稳压电路用来在交流电源电压波动或