蓄电池、直流电机等.但比较经济实用的办法是,把交流电源变换成直流电源.这 电子设备一般都需要直流电源供电.获得直流电源的方法很多,如干电池、就是我们要讨论的问题.
一般直流电源的组成如下:
交流电网→变压器→整流电路→滤波器电路→稳压电路→负载
S1单相整流电路
一、单相半波整流
1.电路工作原理
=i=正半周:“=u u=0 R 负半周:=0 u=u2 i=i =0
2.直流电压U.和直流电流l计算
直流电压Uo是输出电压瞬时值uo在一个周期的平均值
3.脉动系数S
定义:输出电压基波的最大值Ua与输出直流电压值U.之比 Uaa
其中U可通过半波输出电压u的富氏级数求得
可见,半波整流电路的脉动系数为157%,所以半波整流的脉动成份很大. π
4.选管原则
根据二极管的电流I和二极管所承受的最大反向峰值电压UkM进行选择,即
5.半波整流的优缺点
优点:结构简单,使用元件少缺点:只利用了电源的半个周期,所电源利用率低,输出的直流成份比较低:
输出波形的脉动大:变压器电流含有直流成份,容易饱合.半波整流只用在要求不高,输出电流较小的场合.
二、单相全波整流
1.电路工作原理
为提高电源利用率,可将两个半波整流电路合起来组成一个全波整流电路,采用带中心抽头的变压器实现.
2.直流电压U.和直流电流1计算
3.脉动系数S
全波整流输出电压的基波频率为20,求得基波最大值为:
故脉动系数为:
全波整流电路的脉动系数下降到67%. π
4.选管原则
根据二极管的电流I和二极管所承受的最大反向峰值电压UkM进行选择,即
5.全波整流的优缺点
优点:电源利用率高,输出电压提高了一倍:每个管子仅提供输出电流的一半.缺点:要求管子耐压要高:带中心抽头的变压器工艺复杂,成本高.
三、单相桥式整流
1.电路工作原理
下面我们可见,除管子所受的电大反向电压不同,其它参数均与全波整流相同. 不用带中心抽头的变压器实现全波整流,用4个二极管接成桥式整流电路.
2.直流电压U.和直流电流1计算
3.脉动系数S
4.选管原则
根据二极管的电流I和二极管所承受的最大反向峰值电压UkM进行选择,即
5.桥式整流的优缺点
有全波整流的优点,又克服了它的缺点.现在通用.缺点是多用了2个二极管.
S2滤波电路
无论那种整流电路,它们的输出都含有较大的脉动成分,这远不能满足我们的要求.因此需要采取措施,尽量降低输出电压中的脉动成分.同时还要尽量地 保留其中的直流成分,使输出电压更加平滑,接近于直流电压.滤波电路即能完成此工作.
电容和电感是基本滤波元件.主要是利用电容器两端电压不能突变和通过电感的电流不能突变的特点,将电容与负载并联或将电感与负载串联,即可达到输出波形平滑的目的.
一、电容滤波电路
1.空载时情况
空载时,RL→∞,设电容器两端的初始电压"为0.接入交流电源后,
2.带电阻负载时的情况
而且输出直流电压与放电时间常数有关RC→,U.-1.4U,S=0. (1)电容滤波后,输出直流电压提高了,同时输出电压的脉动成分也降低了,
(2)电容滤波的输出电压Uo随输出电流Io而变化.
1.4U--0.9U范围内变化.电容滤波电路的输出电压随输出电流的增大而下降很快,所以电容滤波适用于负载电流变化不大的场合.
(3)
S3倍压整流
一、二倍压整流电路
二、多倍压整流电路
高电压、小电流的电源也可通过振荡器产生一个高频电压,然后通过一个提升变压器将电压提高到所需电压值,再对此电压进行整流,因为高频时,变压器 铁芯小,可使整个设备简单,体积也较小.
S4稳压电路
时,输出电压也随之而变.因此需要一种稳压电路,使输出电压在电网波动,负载 交流经过整流滤波可得平滑的直流电压,但当输入电网电压波动和负载变化变化时基本稳定在某一数值.
一、稳压电路的主要指标
1.稳压系数S
稳压系数是在负载固定不变的前提下,输出电压的相对变化量与稳压电路输入电压的相对变化量之比即
U/U该指标反映了电网波动对输出电压的影响.
2.稳压电路的输出电阻
输出电阻可以衡量稳压电路受负载电阻的影响程度,即
r=△f除了上述两个指标外有时还用其它指标:
电压调整率:当电网电压变化10%时,输出电压的相对变化量
电流调整率:指当输出电流1从0变到最大时,输出电压的相对变化量.
最大波纹电压:指在输出端存在的50Hz或100Hz交流分量,通常以有效值或峰一峰值表示
温度系数:指电网电压和负载都不变时,由于温度变化而引起的输出电压漂移等.
二、硅稳压管稳压电路
1.稳压原理
(1)输入电压不变,负载变化
(2)负载不变,输入电压变化
稳压稳压是利用稳压管调节自身的电流的大小来满足负载电流的变化,它和限流电阻配合,可以将电流的变化转换成电压的变化以适应电网电压和负载的波 动.
2.指标计算
(1)稳压系数
(2)输出电阻
(3)限流电阻R的选择
限流电阻R的主要作用是当电网电压波动或负载电阻变化时,使稳压管的工作状态始终在稳压工作范围,即m≤1 ≤.
负裁电流最大时的值为m,最小时值为Rm超过即 ①当电网电压最高,且负载电流最小时,流过稳压管的电流最大,其值不应
Rm低于允许的最小值. ②当电网电压最低,且负载电流最大时,流过稳压管的电流最小,其值不应
限流电阻R可在上两式范围内选取.如不能同时满足上两式,则说明在给定的条件下已超出稳压管的稳压范围了,需要限制使用条件或选用参数余量大的稳 压管.
例1:稳压电路如图所示,稳压管为2CW14,其参数为
的值. (1)试计算当UI变化±10%,负载电阻在0.5~2KΩ范围变化时,限流电阻R
(2)按所选定的电阻R值,计算该电路的稳压系数及输出电阻.
解:首先确定允许通过稳压管的的最大电流和最小电流
其次确定输入的最大电压和最小电压
即
可选R=320Ω,电阻的功率为