整流器与直流稳压电源
直流稳压电源实验报告
直流稳压电源实验报告
实验目的：
1. 掌握直流稳压电源的基本原理和工作原理；
2. 学习使用常见的电子元器件，如二极管、稳压二极管、电容等；
3. 学习使用示波器和万用表进行实验测量；
4. 了解直流电源的应用领域和实际使用。
实验器材：
1. 电源变压器：输入交流电220V，输出交流电12V；
2. 整流器电路：二极管桥整流电路；
3. 滤波电路：电容滤波电路；
4. 稳压电路：稳压二极管；
5. 示波器：用于观测电压波形；
6. 万用表：用于测量电压、电流等参数。
1
实验步骤：
1. 将电源变压器的输入端接入交流电源，将输出端接入二极管桥整流电路的输入端；
2. 将二极管桥整流电路的输出端连接到电容滤波电路的输入端；
3. 将电容滤波电路的输出端连接到稳压二极管的输入端；
4. 将稳压二极管的输出端接入负载电阻；
5. 使用示波器接入负载电阻的两端，观察电压波形；
6. 使用万用表测量输出端的直流电压和电流。
实验结果：
1. 观察示波器显示的电压波形，通过调整稳压二极管的电阻值可使输出电压稳定在设定的值；
2. 使用万用表测量输出端的直流电压和电流，与设定值基本一致；
3. 实验过程中注意安全操作，避免触电和短路等危险。
2
实验总结：
通过本实验，我们掌握了直流稳压电源的基本原理和工作原理，并学习了使用常见的电子元器件和仪器进行实验测量。
直流稳压电源在实际应用中具有广泛的用途，可以为各种电子设备提供稳定的直流电源。
熟练掌握直流稳压电源的原理和操作方法，对于电子工程师和电子爱好者来说是非常重要的技能。
3。
直流电源的特性与分析
直流电源的特性与分析直流电源是电子设备中常用的电源类型之一。
它将交流电转换为直流电，提供给电子设备供电。
直流电源的特性有哪些？让我们来深入了解。
一、直流电源的工作原理直流电源一般由整流器、滤波器、稳压器构成。
整流器将交流电转换成直流电，滤波器用于抑制短时脉冲，使电流平滑稳定。
稳压器用于控制输出电压的稳定性，并保护后级电路，保证稳定的输出电压。
二、直流电源的特性1.精度高直流电源的电压精度很高，能够满足很多高精度的电子设备的要求。
在科学实验、生产制造、医疗设备等领域，直流电源是非常重要的工具。
2.稳定性好直流电源的稳定性好，输出电压不会受到外界环境的影响，确保了设备的正常运行。
直流电源需要在工作时保持稳定输出，否则可能会导致电子设备不能正常工作，造成损失。
3.负载能力强直流电源拥有较为强大的负载能力，能够稳定输出电流，支持多种不同的负载类型。
因此，在一些高耗能设备中，直流电源是必不可少的。
4.反馈控制能力强直流电源具有强的反馈控制能力，能够控制输出电压、电流等参数，在多种不同的使用场景下都表现出色。
比如，在科研实验、精密制造、医疗设备等领域中，直流电源可以实现高精度的控制，满足不同的需求。
三、直流电源的应用领域直流电源广泛应用于电子设备、通信设备、仪器仪表、医疗设备、计算机设备等领域。
特别是在一些高精度、高要求的应用场景中，直流电源是不可或缺的电源设备。
例如，在军事装备、航空航天、汽车制造、核电站等领域，直流电源具有重要的应用价值。
此外，在家庭电器、电子消费品等领域，也常常需要直流电源为设备提供稳定的电源支持。
总之，直流电源是电子设备不可或缺的重要组成部分。
随着电子技术的发展，直流电源也会不断地被改善和提高精度和稳定性，以满足不同领域、不同类型设备的需求。
交流稳压电源的原理
交流稳压电源的原理稳压电源是一种能够提供稳定直流电压的电力供应装置，其原理是通过使用电子元器件和反馈控制系统来调整输入电压和输出电压之间的差异，从而保持输出电压的稳定性。
稳压电源的基本原理包括输入变压器、整流器、滤波器、稳压器和负载。
首先，输入变压器将交流电压转换为所需的输入电压。
变压器由一个铁芯和两个绕组组成，可以将高压电压转换为低压电压。
这样可以实现适合稳压电源工作要求的输入电压。
然后，整流器将交流电转换为直流电。
整流器通常有两种类型，分别是半波整流和全波整流。
半波整流只能利用输入信号的正半周或负半周，而全波整流则可以利用整个输入信号波形。
整流器将交流电压转换为脉动较大的直流电压。
接下来，滤波器被用来减少直流电压中的脉动。
滤波器通常由电容器和电感器组成。
电容器能够储存电荷，使得输出电压能够保持在一个较稳定的水平上。
而电感器能够储存能量，并降低电流的脉动。
通过使用滤波器，可以将直流电压的脉动减小到一个可接受的水平。
然后，稳压器被用来保持输出电压的稳定性。
最常见的稳压器是线性稳压器。
线性稳压器通过反馈控制系统来调整稳压器的工作状态，使得输出电压保持在一个恒定的值。
稳压器通过测量输出电压并与参考电压进行比较，调整稳压器的开关状态以达到稳定输出电压的目的。
线性稳压器通常由调整管（调整管是一个三端件，其通道控制输出电压）和过电流保护器（用于保护负载免受过电流的损害）组成。
当负载发生变化时，反馈控制系统会及时调整稳压器的工作状态，从而保持输出电压的稳定性。
最后，负载接在稳压电源的输出端口上。
负载可以是各种电子设备，例如电脑、手机、电灯等。
负载使用稳压电源提供的稳定电压进行工作，以保证设备能够正常运行。
总结来说，稳压电源的原理是通过使用电子元器件和反馈控制系统来调整输入电压和输出电压之间的差异，从而实现输出电压的稳定性。
各个部分（输入变压器、整流器、滤波器、稳压器和负载）协同工作，共同完成稳压电源的功能。
直流调压原理
直流调压原理
直流调压原理是指通过一定的方法将交流电转换为稳定的直流电。
在直流调压电路中，常使用整流器、滤波电路和稳压电路等组件来实现调压。
下面将详细介绍直流调压原理的具体过程：
1. 整流器：直流调压电路中的第一步是通过整流器将交流电转换为脉动的直流电。
整流器由二极管或可控硅等器件构成，其工作原理是利用这些器件的单向导电特性，将交流电变为具有相同频率的脉动直流信号。
当输入电压的正半周期时，整流器的二极管导通，将正半周期的交流电流转换为正半周期的脉动直流电流；而在输入电压的负半周期时，整流器的二极管截止，不导通电流。
2. 滤波电路：脉动直流电通常含有交流成分，为了使电流更加稳定，需要通过滤波电路来去除其中的交流成分。
滤波电路通常由电容器和电感器组成。
在整流器输出的脉动直流电流经过滤波电路后，电容器会存储电荷并平滑电压，同时电感器则会阻止交流信号的通过，从而使输出电压的波动减小，达到稳定的直流电效果。
3. 稳压电路：滤波后的直流电压仍然可能存在一定的波动，为了进一步稳定输出电压，需要使用稳压电路。
稳压电路的作用是通过负反馈原理来控制输出电压的稳定性。
主要有两种稳压方式：一种是通过二极管Zener稳压原理，调节外接负载电流
以维持输出电压的稳定；另一种是使用集成电路实现电压稳定。
无论使用哪种稳压方式，其核心原理都是通过反馈调节电路的工作状态，使输出电压保持在设定值附近。
通过以上步骤，交流电经过整流、滤波和稳压等环节，最终变为稳定的直流电源。
直流调压原理的应用非常广泛，例如电子产品、电力系统以及工业自动化等领域都需要使用直流电源进行工作。
直流稳压电源工作原理
直流稳压电源工作原理
直流稳压电源是一种将交流电转换为直流电，并通过控制电路保持输出电压恒定的电子设备。
它主要由变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路和控制电路等部分组成。
首先，交流电经过步进变压器降压为适当电压，然后经过整流电路将交流电转换为直流电。
整流电路可以采用单相或者三相整流桥等结构，将交流电的负半周期或者全波周期转换为正半周期的脉冲波形。
接下来，滤波电路对脉冲波形进行滤波处理，去除掉波形中的纹波成分，使电压平滑、稳定。
滤波电路通常由电容器和电感器组成，起到平滑输出电压的作用。
稳压电路是保持输出电压恒定的关键部分，其原理是通过对输出电压进行反馈监测，并通过控制电路调整输入电压或者输出电流来实现稳压。
通常使用运算放大器或者比较器来实现反馈控制，根据输出电压与设定值之间的差异来控制稳压电路。
控制电路根据需求对稳压电源进行额外的保护设计，如过载保护、短路保护、过压保护和过温保护等。
这些保护装置可以确保电源在异常情况下自动停止运行，以避免电源或负载损坏。
最终，经过以上各个部分的处理，直流稳压电源可以实现输出电压恒定、纹波较小、负载波动较小的稳定直流电源供应。
它广泛应用于电子设备、仪器仪表、通信设备等领域，为各种电子设备提供可靠的电源供应。
直流电源板的工作原理
直流电源板的工作原理
直流电源板主要由变压器、整流器、滤波器、稳压器和控制电路组成。
变压器负责将输入的交流电压变换为合适的电压，整流器将交流电转换为
脉动的直流电，滤波器对脉动的直流电进行滤波平滑处理，稳压器将滤波
后的直流电进行稳压，控制电路对整个系统进行控制和保护。
具体来说，直流电源板的工作原理如下：
1.变压器：交流电压经过变压器的变压作用，将输入的高压电压转换
为合适的低压电压，同时通过变比转换，将交流电压转换成交变的电压。
2.整流器：交变的电压通过整流器，将正半个周期的交流电转换为直
流电。
整流器有三种类型，分别是单相整流、三相半波整流和三相全波整流。
3.滤波器：整流后得到的直流电仍然存在脉动，为了使直流电更加平
稳稳定，需要通过滤波器进行滤波处理。
滤波器一般由电容器和电感器组成，电容器用于平滑电压脉动，电感器用于抑制电流脉动。
4.稳压器：滤波后的直流电压可能还存在一定的波动，为了保证输出
的直流电压稳定，需要通过稳压器将电压进行稳定。
稳压器可以采用线性
稳压和开关稳压两种方式。
线性稳压通过调节可变电阻或稳压管的导通状
态来稳压；开关稳压通过开关管的控制来调节电压。
5.控制电路：控制电路对整个直流电源板进行控制和保护。
控制电路
可以包括继电器、保险丝、过流保护器、温度传感器等，用于实现电源的
启动和关闭、过载保护、温度保护等功能。
总的来说，直流电源板通过变压器、整流器、滤波器、稳压器和控制电路等组成，将输入的交流电转换为平稳稳定的直流电，以满足设备对直流电的需求。
这样的电源广泛应用于电子设备、通信设备、工控设备等领域。
模拟电子技术基础10章直流稳压电源
开关稳压电源的优缺点
优点
效率高、功率密度大、动态响应速度 快、输出电压稳定性高。
缺点
电路复杂、对元件要求高、会产生较 大的电磁干扰。
04
集成稳压器
集成稳压器的分类与特点
线性集成稳压器
输出电压连续可调，调整速度快，纹波小，但效率较低。
开关集成稳压器
效率高，体积小，但输出电压不连续，纹波较大。
集成稳压器的工作原理与电路分析
线性集成稳压器
通过调整管和基准电压源的配合，实 现输出电压的连续调节。
开关集成稳压器
通过开关电源技术，实现高效能量转 换。
集成稳压器的应用实例
线性集成稳压器应用
用于需要连续可调的直流稳压电源，如音频放大器电源。
开关集成稳压器应用
用于需要高效率、小体积的直流稳压电源，如手机充电器。
05
直流稳压电源的设计与制作
压的稳定。
线性稳压电源通常具有较低的纹 波和噪声，输出电压精度较高。
线性稳压电源的组成与元件
输入滤波电路
用于滤除输入电压中的 谐波和噪声，保证电源
的稳定性。
调整管
用于调整输出电压，保 持输出电压的稳定。
输出滤波电路
反馈电路
用于滤除输出电压中的 纹波和噪声，提高输出
电压的稳定性。
用于将输出电压反馈到 调整管，实现自动调节。
在斩波过程中，开关稳压电源采用PWM（脉宽调制）或PFM（脉频调制）等控制 方式，实现对输出电压的精确调节。
开关稳压电源的输出电压稳定性高，动态响应速度快，适用于各种需要高效率、高 功率密度的电源应用场景。
开关稳压电源的组成与元件
开关稳压电源主要由输入滤波器、开 关管、开关变压器、输出整流滤波器
直流稳压电源的工作原理
直流稳压电源的工作原理直流稳压电源是一种用于提供稳定直流电压输出的电源设备。
其主要工作原理是通过调节电路来维持输出电压在设定值附近，即使负载或输入电源发生变化。
以下是直流稳压电源的主要工作原理：1.输入电源：直流稳压电源的输入通常是交流电源，例如家庭电源。
输入电源首先经过整流电路，将交流电转换为直流电。
2.滤波：直流电经过整流后可能还包含一些脉动成分，为了去除这些脉动，通常使用滤波电容进行滤波处理，使输出电压更趋于稳定。
3.基准电压源：直流稳压电源内部通常包含一个基准电压源，用于提供一个稳定的参考电压。
4.误差放大器：将输出电压与基准电压进行比较的误差放大器（ErrorAmplifier）用于检测输出电压的偏差。
误差放大器会产生一个误差信号，表示实际输出电压与期望输出电压之间的差异。
5.控制电路：误差信号经过控制电路，该电路决定如何调整输出电压以减小误差。
控制电路通过控制输出电压的调节器来实现这一目标。
6.调节器：调节器是直流稳压电源中的关键部分，它负责根据控制电路的指示来调整输出电压。
常见的调节器包括三端稳压器 例如LM317）、开关调节器等。
7.负载调整：直流稳压电源通常能够适应不同的负载情况。
负载的变化可能会引起输出电压的波动，因此调节器通常会根据负载变化进行调整，以保持输出电压的稳定性。
8.保护电路：直流稳压电源通常配备有过载、过热和短路保护电路，以防止设备损坏。
直流稳压电源的工作原理基于反馈控制，通过不断调整输出电压，使其保持在设定的稳定值。
这使得直流稳压电源在需要可靠和稳定的直流电源的应用中得到广泛使用，如实验室测试、电子设备和通信系统等。
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＋ V2 RL －
第 9章
功率电路及系统
V1 2 20 V 5 0Hz U2 V4 V3 ＋ V2 RL － (c)
图9—11常用整流电路 (a)半波整流；(b)全波整流；(c)桥式整流；(d)倍压整流
第 9章
功率电路及系统
＋ 2 20 V 5 0Hz 2 U2 U2
－
2 2 U2 ＋ － V2
电子系统设计
整流器和直流稳压电源
第 9章
功率电路及系统
9—2 整流器和直流稳压电源
流稳压电源是所有电子设备的重要组成部分，它 的基本任务是将电力网交流电压变换为电子设备所需 要的稳定的直流电源电压。直流电源的一般组成如图 9—10所示。其中变压器是将电网电压(220V、50Hz)变 换为所需的交流电压；整流是将变压器次级交流转换 为单向脉动直流；滤波是将整流后的波纹滤除。
2μ
1 0k
(c) 图9—13全波整流电路及电压电流波形
(c)计算机仿真波形(为看清输出波纹，故意将滤波电容值取得很小， 实际上要加几百~几千μF)
第 9章
功率电路及系统
2. 主要性能
1)输出直流电压Uo 不接滤波电容(C=0)时:
Uo
2
当接入滤波电容(C≠0)，且负载RL=∞时，输出电压 可充电至输入电压峰值：
V1、V2均截止，电容C通过负载RL放电，uo下降。
第 9章
功率电路及系统
N 1 ∶N2 u i 2 20 V 5 0Hz u i′ u i″ V1 V2
iV 1 ＋ iV 2 C
uo RL
(a )
图9—13全波整流电路及电压电流波形 (a)电路；(b)管子流过的电流及输入输出电压波形
第 9章
功率电路及系统
第 9章
功率电路及系统
2 20 V 5 0Hz ui
电 源 变压器 ua t
a
整流 电路 ub t
b
滤波 电路
c uc
稳压器 uo t
uo
t
t
图9—10 直流稳压电源的基本框图
第 9章
功率电路及系统
9—2—1整流滤波电路
一、整流滤波电路 利用二极管的单向导电性能可实现整流。常用的 整流电路有半波整流、全波整流、桥式整流和倍压整 流，如图9—11所示。
基准环节
图9—15 串联型稳压电源框图
第 9章
功率电路及系统
二、主要参数
1.主要指标 1)稳压系数S S表示输出电压相对变化量与输入电压相对变化量 之比，即
U o Uo S U i Ui
负载不变
(9—32)
第 9章
功率电路及系统
2)输出电阻Ro
Ro表示负载变化(IL变化)对输出电压的影响，即
第 9章
功率电路及系统
二、整流滤波电路的工作原理及主要性能
1. 工作原理 如图9—13所示，全波整流的变压器有中心抽头， 且要求次级两绕组十分对称，整流管 V 1 、 V 2 接于变压 器次级两端和负载之间，采用简单电容滤波。
设滤波电容电压初始值uC(0)=0,当u″i为正半周时，
V 1 导通， V ２ 截止， u ′ i 给 C 充电。由于二极管内阻较小， 充电时常数较小，uC上升快。当uC上升到等于u′i(t1)时，
U o Ro I L
一般稳压器的Ro为mΩ数量级。 3)温度系数ST
U i 不变
(9—33)
ST表示温度变化对输出电压的影响，其表达式为
U o ST T
2
第 9章
功率电路及系统
＋ ＋ 2 20 V 5 0Hz ＋
正电压输出
Uo 1 Uo 2 负电压输出 －
图9—14 用“硅桥”实现正、负两路直流输出的全波整流电路
第 9章
功率电路及系统
9—2—2串联反馈型线性稳压电源的工作原理
一、电路 常用稳压电路有串联反馈型稳压电路和开关型稳压 电路。首先，我们介绍最常用的串联型稳压电源。 串联型稳压电源的框图如图 9 — 15 所示。图中“调
u i′ u i″ uo t1 u i′ u i″ u o
0
t2
t
iV
iV 1
iV 2
iV 1
0 (b )
t
图9—13全波整流电路及电压电流波形
(a)电路；(b)管子流过的电流及输入输出电压波形
第 9章
功率电路及系统
1 N4 44 9 p q4 -1 0 1 N4 44 9
2
2 20 V/50 Hz /0 Deg
N2 U2 n N1 220 V
2)滤波电容估算值 滤波电容的选择要满足下式，即
T RLCL (3 ~ 5) 2
此时，波纹电压峰峰值Urpp约为
(9—30)
U rpp
I LT 2CL
(9—31)
式中：T为交流电网信号周期；IL为负载电流。
第 9章
功率电路及系统
3)整流管的选择
(1)整流管最大允许电流 I M I L (2)整流管反向击穿电压UBR＞2U′im。 半波整流只有一个整流管，所以IM＞IL，且波纹大， 所以一般用得不多。
整环节”就是一个射极输出器。取样环节是将输出电
压的变化样品取来，加到一个误差比较放大器的反相 输入端，与同相输入端的基准电压相比较。
第 9章
功率电路及系统
调整环节
取样环节 R1 RW UREF R2 Uo RL 输出直流电压 (稳定)
UB Ui 输入直流电压 (不稳定) A ＋ 比较放大环节 －
US
0.9U im ' U im
(9—27)
U o 1.414 U i
一般情况下(RL ≠∞,C≠0)，Uo的估算值为
(9—28)
U o 1.2U i
(9—29)
第 9章
功率电路及系统
式中 U ′ i 为变压器次级单边交流电压有效值， U ′ im
为交流振幅。根据式(9— 28) ，可以由Uo 算出 U′ i ，从而 算出变压比
2 2 U2 ＋ － V4
V1 2 2 U2 (d )
V3 2 2 U2
V5
图9—11常用整流电路 (a)半波整流；(b)全波整流；(c)桥式整流；(d)倍压整流
第 9章
功率电路及系统
R ＋ L C ＋ C ＋ C1 ＋ C2
(a )
(b )
(c)
图9—12 常用滤波电路 (a)电容滤波；(b)电感电容Γ型滤波；(c)电阻电容Π型滤波
第 9章
功率电路及系统
V ＋ 2 20 V 5 0Hz (a )
图9—11常用整流电路 (a)半波整流；(b)全波整流；(c)桥式整流；(d)倍压整流
RL －
第 9章
功率电路及系统
V1 2 20 V 5 0Hz (b )
图9—11常用整流电路 (a)半波整流；(b)全波整流；(c)桥式整流；(d)倍压整流