《电工电子技术》第10章 直流稳压电源

来源：BOB.COM    发布时间：2023-11-14 19:06:40

  单相半波整流电路的工作原理： 交流电压u 2作用在二极管VD与负载RL串联的电路上，在交 流电压u 2的正半周，二极管VD上的电压正向偏置，二极管导通。 如果忽略二极管正向电压，则负载RL上的电压与交流电压的正半

  （1）稳定电压U Z：稳压管的反向击穿电压。 （2）稳压电流I Z：稳压管维持稳定电压的工作电流。

  成负半周时，二极管反向偏置，二极管不导通，电路中没有电流， 负载RL上没有电压，交流电压u 2的负半周全部作用在二极管上。

  VD2、VD4导通，输出电压波形如图（10-6）（b）中虚线所示， 将整流二极管视为理想二极管，u o的输出幅度等于变压器副边

  10.1.1 单相半波整流电路 10.1.2 单相桥式全波整流电路 退 出

  基本的单相半波整流电路如图10-2所示，电路中只使用一 只二极管。电路中的变压器用来将电源电压变换到整流负载工 作所需的电压值，这里的变换通常是进行降压或升压变换。

  感滤波后得到的较为平直的直流电压又经过电容滤波器滤波，再 一次滤掉交流分量。这样，便能够获得更为平直的直流输出电压。

  定的直流压降，造成输出电压的下降。 具有LC滤波器的整流电路适用于电流比较大、要求输出电压脉 动很小的场合，用于高频时更为适合。在电流比较大、负载变动较 大、并对输出电压的脉动程度要求不太高的场合下(例如晶闸管 电源)，也可将电容器除去，而采用电感滤波器(L滤波器)。

  二极管稳压电路的工作原理： 1）负载电阻RL不变 当负载电阻不变，电网电压上升时，将使Ui 增加，Uo随 之增加，由稳压管的伏安特性可知，稳压管的电流Iz就会显著 增加，结果使流过限流电阻R的电流IR增大，R上的电压增大， 从而使输出电压Uo减小，即Uo = Ui - UR。如果电阻R的阻值 选择适当，最终可使Uo基本保持不变。上述稳压过程可表示 如下：

  稳压二极管是一种用特殊工艺制造的面接触型半导体二极管， 正向特性和普通二极管一样。当反向电压加到某一特定值时， 反向电流剧增，产生反向击穿，此时通过管子的电流在很大范 围内变化，而管子两端的电压几乎不变。

  将滤波电容C并联接入之后，设电容器两端初始电压为零，整 流输出开始向电容器C充电。当u 2达到最高值后，输出幅度开始 回落，此时充电过程结束，而放电过程开始，输出电压小幅回落。 当u2的幅度恢复之后，又开始对C充电，输出电压略有上升，达 到最高值后开始放电。如此周而复始，输出电压波形如图（10-6） （b）中实线所示，能够准确的看出，较之于滤波之前，输出波形的脉 动成分减少了很多，而直流成分大幅度的提升了。

  单相半波整流电路的工作原理： 交流电压u 2作用在二极管VD与负载RL串联的电路上，在交 流电压u 2的正半周，二极管VD上的电压正向偏置，二极管导通。 如果忽略二极管正向电压，则负载RL上的电压与交流电压的正半

  根据上面计算的结果可知，通过二极管的电流平均值为 56.3mA，二极管工作时承受的最大反向电压为

  电容滤波是利用电容的储能作用，使脉动的电压波形变得 平稳。图 10-6所示为单相桥式整流，电容滤波的电路图和波 形图。

  稳压管的最大稳定电流大致上应比最大负载电流大两倍以上， 即Izmax ≥ 2ILmax

  成负半周时，二极管反向偏置，二极管不导通，电路中没有电流， 负载RL上没有电压，交流电压u 2的负半周全部作用在二极管上。

  如果交流电压为正弦波，即V，将二极管VD视为一个理想元 件，即正向导通时管压降为零、反向时电阻为无穷大，根据图 10-2，可以求得单相半波整流电路的整流输出电压的平均值为：

  图10-4是单相桥式全波整流电路的电原理图。 全波整流电路能看作是由两个半波整流电路组合而成。

  负载直流电压随负载电流增加而减小。U o随I o变化的关 系称为输出特性或外特性，如图10-7所示。

  在桥式整流电路和负载电阻RL之间串入一个电感L，就组 成了一个电感滤波电路。 在电流变化时电感线圈中将产生与电流变化趋势相反的自 感电动势，这个自感电动势会阻止电流的变化，使电流脉动趋 于平缓，起到滤波作用。 在负载电阻RL上再并接一个滤波电容C，就构成了如图 10-8所示的LC滤波电路。

  二极管稳压电路如图 10-11所示，由稳压管VDZ和限流电阻 R组成，稳压管在电路中为反向偏置，它与负载电阻RL并联后， 再与限流电阻串联，属于并联型稳压电路。

  VD2、VD4导通，输出电压波形如图（10-6）（b）中虚线所示， 将整流二极管视为理想二极管，u o的输出幅度等于变压器副边

  通常有LCπ型和 RCπ型两种。它的滤波效果比单一使用电容或 电感滤波要好得多，其应用较为广泛。

  和LC型滤波电路的组合，因此滤波效果更好，在负载上的电 压更平滑。 图10-9（b）所示是RCπ型滤波电路。在负载电流不大的 情况下，为减少相关成本，缩小体积，减轻重量，选用电阻器R来 代替电感器L。 当使用一级π型滤波达不到对输出电压的平滑性要求时， 可以增添级数，如图10-9（c）所示。

  2) 电源电压不变 假设电源电压保持不变，负载电阻RL减小，IL增大时， 由

  联在输出端，由伏安特性可看出，当稳压管两端的电压有所下 降时，电流将急剧减小，而IR = Iz IL，所以IR基本维持不变，

  单相半波整流电路中作用在二极管上的最大反向电压等于 被整流的交流电压的最大值，即

  电压 u2  25 2 sin314t V。求输出电压的平均值UO及电流的 平均值IO ，并为该电路选一个合适的二极管。

  况）。首先，当直流输入电压最低（UImin）而负载电流最大 时，流过稳压管的电流应该大于稳压管的稳定电流，即

  同时，当直流输入电压最高（UImax）而负载电流最小时， 流过稳压管的电流不应该超过稳压管的最大稳定电流IZmax， 即：

  将滤波电容C并联接入之后，设电容器两端初始电压为零，整 流输出开始向电容器C充电。当u 2达到最高值后，输出幅度开始 回落，此时充电过程结束，而放电过程开始，输出电压小幅回落。 当u2的幅度恢复之后，又开始对C充电，输出电压略有上升，达 到最高值后开始放电。如此周而复始，输出电压波形如图（10-6） （b）中实线所示，能够准确的看出，较之于滤波之前，输出波形的脉 动成分减少了很多，而直流成分大幅度的提升了。