第4章 直流稳压电源
电子技术基础
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整流电路
滤波电路
晶闸管(可控硅)的结构和工作原理
单相半波可控整流电路
稳压电路
目录
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概述
小功率直流稳压电源一般由交流电源、变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路几部分组成,如图4-1所示。它们各部分的作用为:
(1)整流变压器将常规的输入交流电压(220V、380V)变为整流电路所要求的交流电压值。
(2)整流电路由整流器件组成,它将交流电变换成方向不变但大小随时间变化的脉动直流电。将交流电变换为直流电的过程叫做整流。
(3)滤波电路再将单方向脉动直流电中所含的大部分交流成分滤掉,得到一个较平滑的直流电。
(4)稳压电路用来消除由于电网电压波动、负载改变对其产生的影响,从而使输出电压稳定。
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整流电路
单相半波整流电路
1.工作原理
单相半波整流电路如图4—2(a)所示。它是最简单的整流电路,由整流变压器、整流二极管V及负载电阻RL组成。其中v1 、v2分别为整流变压器的原边和副边交流电压。
在负载电阻RL得到的是如图4-2 (b)所示的单向脉动电压。
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设在交流电压正半周(0~t1),v2>0,A端电位比B端电位高,二极管V因加正向电压而导通,电流IL的路径是A→V→RL→B→A。注意到,忽略二极管正向压降时,A点电位与C点电位相等,则v2几乎全部加到负载RL上,RL上电流方向与电压极性如图4-2所示。
在交流电压负半周(t1~t2),v2<0,A端电位比B端电位低,二极管V承受反向电压而截止,v2几乎全部降落在二极管V上,负载RL上的电压基本为零。
由此可见,在交流电一个周期内,二极管半个周期导通半个周期截止,以后周期性地重复上述过程,负载RL上电压和电流波形如图4-2(b)、(c)所示。由于输出的脉动直流电的波形是输入的交流电波形一半,故称为半波整流电路。输出电压vL中包含直流成分与交流成分,与输入的交流电比较有了本质的改变,即变成了大小随时间改变但方向不变的脉动直流电。
整流电路
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整流电路
2.负载RL上的直流电压和电流的计算
单相半波整流电路中,输出脉动直流电压平均值:
式中V2——整流输入端的交流电压有效值。
为了便于计算,有时依据负载RL上的电压VL来求得整流变压器二次电压V2,这时:
流过负载RL的直流电流平均值IL可根据欧姆定律求出,即
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整流电路
3.整流二极管上的电流和最大反向电压
二极管导通后,流过二极管的平均电流IF与RL上流过的平均电流相等,即
由于二极管在v2负半周时截止,承受全部v2反向电压,所以二极管所承受的最大反向电压VRM就是v2的峰值,即
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整流电路
单相桥式整流电路
1.工作原理
单相桥式整流电路是由四个整流二极管接成电桥的形式构成的,如图4—3所示。
无论电压v2是在正半周还是在负半周,负载电阻RL上都有相同方向的电流流过。因此在负载电阻RL得到的是单向脉动电压和电流,忽略二极管导通时的正向压降,则单相桥式整流电路的波形如图4—4所示。
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整流电路
2.负载RL上直流电压和电流的计算
在单相桥式整流电路中,交流电在一个周期内的两个半波都有同方向的电流流过负载,因此在同样的V2时,该电路输出的电流和电压均比半波整流大一倍。输出电压为
依据负载RL上的电压VL来求得整流变压器二次电压:
流过负载RL的直流电流平均值:
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整流电路
3 .整流二极管上的电流和最大反向电压
在桥式整流电路中,由于每只二极管只有半周是导通的,所以流过每只二极管的平均电流只有负载电流的—半,即
每只二极管承受的最大反向电压也是v2的峰值,即
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