模拟电子技术章三

第7章直流电源

7.1直流电源的组成7.2单相整流电路7.3滤波电路7.4稳压电路 本章首先介绍单相半波、单相全波和单相桥式整流电路的工作原理，其次介绍电容和其他形式的滤波电路的性能，最后介绍集成稳压电路和开关稳压电路的工作原理。7.1直流电源的组成 几乎所有的电子设备都需要稳定的直流电源，通常都是由交流电网供电，因此需要把交流电变成稳定的直流电。直流稳压电源就是把交流电经过整流变成脉动的直流电，然后通过滤波稳压转换成稳定的直流电的仪器。它由整流电路、滤波电路和稳压电路3部分组成。①整流电路 整流电路的目的是利用具有单向导电性能的整流元件，将正负交替的正弦交流电压整流成为单方向的脉动电压。这种单方向的脉动电压有很大的脉动成分。②滤波电路 滤波电路的功能是将整流后的单向脉动电压中的脉动成分尽可能地滤掉，使输出电压成为比较平滑的直流电压。它由电容、电感等储能元件组成。③稳压电路 稳压电路的功能是采取一些措施，当市电电压或负载电流变化时，使输出的直流电压保持稳定。7.2单相整流电路 整流电路的作用是利用二极管的单向导电性，将交流电转换成单向脉动电压。整流电路中基本上都包含了电源变压器，一方面是“变压”（大多情况下是进行“降压”，即将220V降为较低的交流电压）；另一方面是“隔离”，把电子设备与电网隔开。在小功率直流电源中，经常采用单相半波、单相全波和单相桥式整流电路。7.2.1单相半波整流电路 带有纯阻负载的单相半波整流电路如图7.1（a）所示，这是一种最简单的整流电路。它由变压器T、整流二极管VD及负载RL3部分组成。二极管VD具有正向导通、反向截止的开关作用，所以将交流电变成了脉动的直流电，称为整流二极管；负载RL将电能转换成其他能量。图7.1单相半波整流电路1.工作原理及输入输出波形 电路中各处的波形如图7.1（b）所示。由图可知，利用二极管的单向导通这一特性，使变压器副边的交流电压转换成为负载两端的单向脉动电压，从而达到整流的目的。由于这种电路只在交流电压的半个周期内才有电流流过负载，因此称为单相半波整流电路。2.参数计算(1)负载上输出的平均电压U0

(2)整流二极管正向平均电流ID(3)整流二极管所承受的最大反向电压UDRM

单相半波整流电路具有结构简单，使用元件少的优点。但是也存在着一些缺点：如输出波形脉动大、直流的成分较低、变压器只有半个周期导电，利用率低；变压器电流含有直流成分，容易饱和。因此，一般只在输出电流较低，要求不太高的电路中运用。7.2.2单相全波整流 在半波整流电路的基础上加以改进就得到了全波整流电路，它由变压器、两个整流二极管和负载组成。变压器具有中心抽头，因此，VD1、VD2在正半周和负半周内轮流导电，并且两者流过RL的电流保持同一方向，使得负载RL在正半周和负半周均有输出电压。1.工作原理和输入输出波形 全波整流的原理图见图7.3。2.参数计算(1)负载上输出的平均电压UO(2)整流二极管正向平均电流ID

(3)整流二极管所承受的最大反向电压UDRM 全波整流电路也存在着明显的缺点：二极管所承受的反向峰值电压高，是半波整流电路的两倍；全波整流电路必须采用具有中心抽头的变压器，并且每个线圈只有一半时间参与导电，因此变压器的利用率也不高。7.2.3单相桥式整流电路 单相桥式整流电路如图7.5(a)所示。图中，4个整流二极管VD1～VD2接成电桥的形式，其中一个对角线接变压器的次级，另一个对角线接负载电阻RL，但二者不能互换。故有桥式整流电路之称。图7.5(b)是它的简化画法。图7.滥5桥式尺整流冠电路腐的其育他画煌法1.工作忙原理2.参数浩计算(1年)负载批上输记出的剩平均鲜电压U0(2躺)流过肤负载唇的平建均电假流IO(3眨)整流舌二极株管所档承受犹的最纸大反壳向电形压UDR纽奉M桥式听整流白电路架的优见点是册输出钱电压缎高，姥电压仇纹波钞小，麻管子篇所承斯受的矩最大寻反向请电压狠比较具低，掌同时墨由于屑电源询变压置器在情正、售负半尼周内雕都有你电流诊供给斩负载套，电陆源变鸽压器欢的利季用率舍高。卫因此贼，此页电路闯在整厘流电叫路中绪有了割较为远广泛元的运征用。缺点穷是二碎极管炸用得储较多柜。7.为3滤躬波婶电唇路从前乖面的魔分析骡可知陵，无腾论何软种整挡流电肾路，沟它们贼的输雪出电师压都惧含有携较大烘的脉组动成誓分。液为了亩减少及脉动柜，就恶需要归采取信一定晨的措披施，抗即滤盏波。络滤波府的作铃用是计一方掉面尽脆量降批低输阅出电秒压中察的脉充动成蛇分，闭另一沿方面陈又要钢尽量未保留搜其中庆的直协流成折分，哪使输盼出电霜压接添近于聪理想们的直惠流电磁压。滤波均电路这一般腰由电嚷抗元蕉件组蹈成，阀如在驳负载酬电阻立两端习并联倚电容乐器C，或涂与负盾载串竖联电宅感器L，以远及由改电容筹器、魂电感双器复悼合而垫成的率各种泄组合肃式滤霞波电遮路。历常见息的结柜构如麦图7.喂7所示县。图7.雹7滤波退电路咏的基物本形件式因为录电抗应元件鬼在电脊路中念能储壶存能滴量，坡并联露的电数容器絮C在河电源迹供给款的电匙压升阴高时川，能窗把部枪分能凑量储叉存起花来，早当电姑压降凶低时歉，能积量就镜释放喊出来锈，因该此负控载得英到的扣电压低比较坚平滑客，即泥电容似C具植有平始波的港作用业；与框负载似串联喊的电效感L驱，当斩电源盒供给霜的电间流增强加时迎，它戏把能导量储达存起轧来，础当电挖流减僻小时僵，就总将能论量释虾放出华来，轧因此净负载须电流耐也较浴平滑紧，即绢电感姥L也妙有平江波作回用。滤波臣电路匠的形辜式多丝式种多娃样，傍可分丛为电休容输配入式茧（电豪容C接在简最前辫面，蝴如图7.闹7中的a、c）和次电感诞输入陕式（烘电感L接在口最前觉面，袖如图7.蚁7中的b）。副前一馋种滤滋波电匪路常框用于完小功董率的织电源邪中，嘴而后终一种灵滤波翻电路歼多用辱于较嚷大功络率电授源中晨。本扁节重坚点分袋析小孤功率秃整流湖电源碌中常完用的桌电容证滤波访电路茅，然灵后简集要分救析其篮他形乒式的板滤波泉电路意。7.订3.辨1电容更滤波局电路为了缓便于盆说明插电容伞滤波洞的工食作原筐理，浅先来用分析诸一下竿图7.态8(饰a)所示澡的桥桥式整豆流、能电容貌滤波随电路至。1.电容丽的滤淡波作逆用图7.葬8桥式著整流扛、电惨容滤凡波电歪路2.滤波暗电容辆后电拦路的蓝特点(1死)提高承了输佳出电白压的薄直流悠成分(2汤)降低凑了输宴出电绕压的阵脉动留成分(3世)二极林管导揉通角教度变饭小而庆导通同时的灿最大口电流查变大(4倡)电容笋滤波德电路踪蝶的外份特性牌差7.跨3.扫2其他泪形式右滤波成电路1.岭R灭C-蕉Ⅱ型滤锄波电裂路在前猜一节屯桥式攀整流哀滤波乎电路惰的基疤础上浅，再厨加上熊一级RC滤波拨电路旗就构温成了检如图7.属11所示萄的RC计-Ⅱ型滤值波电退路。图7.划11抬RC锅Ⅱ型滤锁波电颗路2.电感者滤波梁电路叠、LC滤波碑电路引和LC蜓-Ⅱ型滤研波电负路在桥详式整烫流电旅路和蚀负载趴电阻RL之间优串入公一个璃电感砌器L，如英图7.宁12所示繁。图7.奴12电感离滤波匹电路采用符电感抖滤波惨以后沉，有箱延长悬整流坝管导含电角饥的趋燃势，雨因此味电流叙的波转形比爹较平乓滑，历输出跌特性英好。陵其缺拖点是桑由于尼铁芯主的存种在，租笨重菜，体侄积大未，容近易引放起电弓磁干盒扰。校一般抛只适腰用于笨低电兵压、钓大电究流场市合。匙此外宣，为月了进净一步葱减少辞负载根电压共中的绪纹波芒，电惰感后峡面可热再接菠一电什容而出构成酒LC暑滤波肯电路义，如窜图7级.1滑3所桂示。坡此电胳路在酿负载权电流鹿较大政或较喜小时经均有什良好捉的滤笑波作死用，幻玉因此虚，它铜对负脖载的讨适应困性比际较强邪。图7.烟13度LC滤波手电路若在LC滤波描电路对的输稼入端宋再加片上一指个电月容，君就构僵成了LC适-Ⅱ滤波绝电路汁，如附图7.燃14所示慕。该鄙电路但的特甚点是岩输出僻电压身的脉址动成爪分小省，波山形更拢加平峰滑。第缺点第是滤多波电击路的鲜外特堡性较冬差，迷整流架管的复冲击迅电流临比较震大。图7.巡寿14骆LC际-Ⅱ型滤蛋波电仗路7.矩4稳盯压盗电钉路和理党想的紧直流洁电源斗相比恶，整缺流滤厨波电困路的掉输出冰电压筋还有摇一定繁的差秒距，傅问题蚊是，信当负萍载电虽流变璃化时或，导挥致输僻出直柄流电今压的项变化严；以毁及当剧电压晚波动牲时，类整流且电路移的输计出电糊压也谣随之级相应筑地变间化。荡因此拜，就赶引出慌了稳郑压电施路。辆所谓照稳压节电路朝，就扣是在间负载臣不变态而输帮入电网压变饿化时轧，输亿出电光压不命变；滤并且捡当输镜入电教压不宋变而葬负载条改变型时，登输出敢电压诉也不蛾变的阳电路柿。7.气4.盘1稳压睁电路务及其幼主要炭技术堡指标1.主要酱技术就指标(1鞠)内阻才（也己称输幅出电茎阻）R0(2荡)稳压寸系数Sr(3鹿)电压烛稳定泽度SV2.硅稳伴定管董稳定屠电路(1礼)电路习组成撑和工离作原音理稳压插管稳匙压电克路如男图7.吹16所示神。图7.艘16硅稳岸压管秋稳压响电路(2添)各参弦数的梨估算①内阻R0②稳压赏系数Sr③限流缓电阻乱的选具择3.串联摘型直玩流稳蒸压电城路(1蛙)电路或组成还和工储作原常理串联差型直挑流稳何压电醉路如栏图7.艰21所示蚂。(2凶)输出后电压秋的调方整范花围图7.常21串联域型直幅流稳录压电坊路7.放4.凶2集成蕉稳压殖电路为了积适应忆现代初电子崇技术荒的发鹿展，弟稳压污电路错也迅妖速实全现集慢成化忆。集情成稳芹压器稿具有帐体积犹小、泥重量页轻、衡抗干法扰能笛力强退、大梁规模损生产盏、使书用经抵济等叠特点乎，越化来越宇为大巩量电驼子设组备所垄使用第。特甲别是饮具有喂输入准端、古输出罚端和睬公共耗引出之端的捧三端抗式稳伍压器旨，因日为不剂需要栏外接即元件远，并述且本淘身有躺限流路、过爷压和块过流楚保护融电路批，所耳以运寇用更裹加安抹全可最靠。笋三端洽集成农稳压灰器可英分输枣出电松压固杏定和通输出灯电压绕可调简两种窝形式似。本鹿节以队具有畜正电象压输释出的78麦LX姥X系列桶为例务介绍盯电路图的组网成、花工作趴原理偏、主慨要参胀数以捕及它介们的末外形丽和应于用电您路。1.三端当集成担稳压香器的害组成涌和工选作原块理现结艺合一番个实秤例对把三端会集成稿稳压疫器的机各部辣分电筐路作授简要锣说明很。如泄图7.转22所示孙为一珠具有芝正电迫压输腐出的78民LX圣X系列招三端枝集成良稳压休器。(1也)启动增电路(2鸭)基准秘电压怜电路(3蹦)取样墓比较搞放大救电路往和调芳整电育路图7.鲜22巴78砖L×缸×型为蜡输出追电压劫固定远的三取端集嘴成稳揭压器休原理牧图(4挖)保护出电路①限流须保护汇电路②过热经保护烫电路2.三端隐集成捆稳压乞器外流形及休主要串参数3.三端录集成衰稳压辩器的湿应用跪电路7.增4.艘3开关洲型稳垦压电桥路前面柳介绍所的串满联型窜直流膊稳压吹电路常和集晋成稳蚂压器悔均属哭于线跨性稳股压电瞧路，照这是侮因为援调整扇器工峰作在模放大激区。婆当负劣载电娱流较汗大时罪，调死整管封的集霸电极赶损耗室相当些大，缩慧电源渗效率军较底船，一毒般为20淘%～40％，肿通常阵还要若配备吹庞大胞的散蛛热装直置。先采用可开关涨式电青路，躲就克习服了没上述去缺点穿。开乌关型碧稳压铃电路它的串百联调犁整管食工作租在开解关状付态，访即调抹整管袜主要缎工作滩在饱装和导犁通和亮截止脆两种按状态钓。根据偏开关职稳压远电源宫的控驶制方田式不踪蝶同，屠可分烘为脉捕冲宽集度调切制型害（即种开关捡工作蹦频率晨不变评，控拘制导俗