文档介绍：第十章直流稳压电源
第一节单相整流电路
单相整流电路
引言
直流电源的方框图
单相桥式整流电路
工作原理
单相桥式整流电路波形图
当正半周时二极管D1、D3导通,在负载电阻上得到正弦波的正半周。
当负半周时二极管D2、D4导通,在负载电阻上得到正弦波的负半周。
在负载电阻上正负半周经过合成,得到的是同一个方向的单向脉动电压。
参数计算
输出电压是单相脉动电压。用它的平均值与直流电压等效。
输出平均电压为
流过负载的平均电流为
流过二极管的平均电流为
二极管所承受的最大反向电压
最低次谐波的幅值与平均值的比值称为脉动系数S。
单相桥式整流电路的负载特性曲线
单相半波整流电路
(a)电路图(b)波形图
输出电压在一个工频周期内,只是正半周导电,在负载上得到的是半个正弦波。负载上输出平均电压为
流过负载和二极管的平均电流为
二极管所承受的最大反向电压
单相全波整流电路
(a)电路图(b)波形图
输出平均电压为
流过负载的平均电流为
二极管所承受的最大反向电压
单相全波整流电路的脉动系数S与单相桥式整流电路相同。
单相桥式整流电路的变压器中只有交流电流流过,而半波和全波整流电路中均有直流分量流过。所以单相桥式整流电路的变压器效率较高,在同样的功率容量条件下,体积可以小一些。单相桥式整流电路的总体性能优于单相半波和全波整流电路,故广泛应用于直流电源之中。
整流电路既有交流量,又有直流量,通常对:
输入(交流)—用有效值或最大值;
输出(交直流)—用平均值;
整流管正向电流—用平均值;
整流管反向电压—用最大值。
滤波电路
电容滤波电路
滤波原理
若电路处于正半周,二极管D1、D3导通,变压器次端电压v2给电容器C充电。此时C相当于并联在v2上,所以输出波形同v2 ,是正弦形。当v2到达90°时,v2开始下降。先假设二极管关断,电容C就要以指数规律向负载RL放电。指数放电起始点的放电速率很大。在刚过90°时,正弦曲线下降的速率很慢。所以刚过90°时二极管仍然导通。在超过90°后的某个点,正弦曲线下降的速率越来越快,当刚超过指数曲线起始放电速率时,二极管关断。所以,在t1到t2时刻,二极管导电,C充电,vC=vL按正弦规律变化;t2到t3时刻二极管关断,vC=vL按指数曲线下降,放电时间常数为RLC。
电容滤波的计算
另一种是在RLC=(3~5)T/ 2的条件下,近似认为VL=VO=。(或者,电容滤波要获得较好的效果,工程上也通常应满足wRLC≥6~10。)
整流滤波电路中,输出直流电压VL随负载电流 IO的变化关系曲线如图所示。
纯电阻和电容滤波电路的输出特性
电感滤波电路
利用储能元件电感器L的电流不能突变的性质,把电感L与整流电路的负载RL相串联,也可以起到滤波的作用。
当v2正半周时,D1、D3导电,电感中的电流将滞后v2。当负半周时,
电感中的电流将经由D2、D4提供。因桥式电路的对称性,和电感中电流的
连续性,四个二极管D1、D3 ; D2、D4的导通角都是180°。
第二节直流稳压电路
概述
引起输出电压不稳定的原因
引起输出电压变化的原因是负载电流的变化和输入电压的变化。负载电流的变化会在整流电源的内阻上产生电压降,从而使输入电压发生变化。
稳压电路的技术指标
用稳压电路的技术指标去衡量稳压电路性能的高低。 DVI和D IO引起的D VO可用下式表示
1)稳压系数Sr
有时稳压系数也用下式定义
2)电压调整率SV(一般特指ΔVi/Vi=±10%时的Sr)
3)输出电阻Ro
4)电流调整率SI
当输出电流从零变化到最大额定值时,输出电压的相对变化值。
5)纹波抑制比Srip 输入电压交流纹波峰峰值与输出电压交流纹波峰峰值之比的分贝数。
(6)输出电压的温度系数ST
如果考虑温度对输出电压的影响, 则输出电压是输入电压、负载电流和温度的函数
硅稳压二极管稳压电路
利用稳压二极管的反向击穿特性稳压。
输入电压变化时稳压过程
根据电路图可知
输入电压VI的增加,必然引起VO的增加,即VZ增加,从而使IZ增加,IR增加,使VR增加,从而使输出电压VO减小。这一稳压过程可概括如下:
VI↑→VO↑→VZ↑→IZ↑→IR↑→VR↑→VO↓
这里VO减小应理解为,由于输入电压VI的增加,在稳压二极管的调节下,使VO的增加没有那么大而已。VO还是要增加一点的,这是一个有差调节系统。
负载电流变化时稳压过程
负载电流IL的增加,必然引起IR的增加,即VR增加,从而使VZ=VO减小,IZ减小。IZ的减小必然使IR减小,VR减小