整流器和直流稳压电源
直流稳压电源的设计实验报告
直流稳压电源的设计实验报告直流稳压电源的设计实验报告引言：直流稳压电源是电子设备中常用的一种电源，它能够将交流电转换为稳定的直流电，并能够在负载变化时保持输出电压的稳定性。
本实验旨在设计并测试一台直流稳压电源，以验证其性能和稳定性。
一、设计原理：直流稳压电源的设计基于电压调节器的原理，其主要部分包括变压器、整流器、滤波器和稳压器。
变压器将交流电转换为所需电压的交流电，整流器将交流电转换为脉动的直流电，滤波器对直流电进行滤波以去除脉动，稳压器则通过反馈控制来保持输出电压的稳定性。
二、实验装置：本实验所使用的实验装置包括变压器、整流器、滤波器、稳压器、负载电阻、示波器等。
三、实验步骤：1. 连接实验装置：将变压器的输入端与交流电源相连，将变压器的输出端与整流器的输入端相连，再将整流器的输出端与滤波器的输入端相连，最后将滤波器的输出端与稳压器的输入端相连。
2. 设计稳压器：根据所需输出电压和电流，选择合适的稳压器电路，并进行元件的选取和计算。
3. 调整稳压器：根据设计的稳压器电路，进行电路连接和调整，确保输出电压的稳定性。
4. 连接负载电阻：将负载电阻与稳压器的输出端相连，以模拟实际负载情况。
5. 测试输出电压：使用示波器测量稳压器输出端的电压，并记录下来。
6. 测试负载变化：通过改变负载电阻的值，观察输出电压的变化情况，并记录下来。
7. 分析实验数据：根据实验数据，分析直流稳压电源的性能和稳定性。
四、实验结果与分析：通过实验测试，我们得到了直流稳压电源的输出电压随负载变化的曲线。
根据实验数据，我们可以计算出稳压电源的输出电压稳定度和负载调整率等性能指标。
同时，我们还可以分析实验数据，探讨直流稳压电源的稳定性和适用范围。
五、实验总结：通过本次实验，我们深入了解了直流稳压电源的设计原理和实验过程。
通过实验数据的分析，我们可以得出结论，直流稳压电源在负载变化时能够保持输出电压的稳定性，并且具有较好的性能指标。
直流变换电源装置工作原理
直流变换电源装置工作原理一、引言直流变换电源装置是一种常见的电源装置，它可以将交流电转换为直流电，并提供给电子设备稳定的电源供应。
本文将详细介绍直流变换电源装置的工作原理。
二、直流变换电源装置的组成直流变换电源装置由多个部件组成，包括变压器、整流器、滤波器和稳压器。
1. 变压器变压器是直流变换电源装置的核心部件之一。
它通过电磁感应原理，将输入的交流电转换为变压后的交流电。
变压器包括一个主线圈和一个副线圈，通过调整主线圈和副线圈的匝数比例，可以实现输入电压的升降。
2. 整流器整流器用于将变压后的交流电转换为直流电。
常见的整流器有单相桥式整流电路和三相桥式整流电路。
整流器通过将交流电的负半周或正半周变换为直流电，实现电流的单向流动。
3. 滤波器滤波器用于去除整流后的直流电中的脉动成分，使输出的直流电更加稳定。
滤波器通常由电容器和电感器组成，电容器可以存储电荷并释放电流，而电感器可以阻止电流的突变。
4. 稳压器稳压器用于保持直流变换电源输出的电压稳定。
常见的稳压器有线性稳压器和开关稳压器。
线性稳压器通过不同的电阻和晶体管来调节输出电压，而开关稳压器则通过开关控制器实现电压的稳定。
三、直流变换电源装置的工作原理直流变换电源装置的工作原理可以概括为以下几个步骤：1. 输入交流电直流变换电源装置的输入为交流电，通常为家庭用电或工业电源。
输入电压经过变压器的变压处理，得到变压后的交流电。
2. 整流变压后的交流电经过整流器进行整流处理，将交流电的负半周或正半周变换为直流电。
整流器根据不同的整流电路，使用不同的电子元件实现整流功能。
3. 滤波整流后的直流电中仍然存在脉动成分，为了使输出的直流电更加稳定，需要通过滤波器进行滤波处理。
滤波器利用电容器和电感器的特性，去除直流电中的脉动成分，使输出的直流电电压更加稳定。
4. 稳压滤波后的直流电经过稳压器进行稳压处理，以保持输出电压的稳定。
稳压器根据不同的稳压方式，使用不同的调节元件来实现稳压功能。
直流稳压电源的基本原理
直流稳压电源的基本原理
直流稳压电源是一种能够将交流电转化为稳定直流电的电子设备。
它主要由变压器、整流器、电容滤波器、稳压器等组成。
稳压电源可以提供稳定的直流电，被广泛应用于各种电子设备、通讯设备、计算机等领域。
直流稳压电源的基本原理是将交流电通过变压器降压后，经过整流器转化为脉冲直流电。
虽然脉冲直流电具有一定的稳压性，但它仍然存在大的纹波电压和噪音，因此需要进行电容滤波。
电容器可以削减直流电压的纹波或降噪，使电压更加平稳，但电容器自身也有容量限制和速率限制。
在电容滤波后，需要进一步对输出的直流电进行稳压。
稳压器的作用就是使得电压可以稳定在某个值上，不受输入电压的影响。
由于稳压器在输出电压的精度、纹波和转速等方面的性能都很好，因此它保证了输出电压的准确性和功率的稳定。
现在稳压电源主要有三种：线性稳压电源、开关稳压电源和混合稳压电源。
线性稳压电源是最早出现的一种稳压电源，它能够输出非常干净、平稳的直流电，但仅适用于低功率输出。
开关稳压电源由于具有高效、小体积和高功率的特性，因此在高频率的应用领域中具有很高的应用价值。
混合稳压电源将两种稳压器相结合，能够克服线性稳压电源和开关稳压电源各自的缺点，适用于高精度控制和高功率输出等多种应用场合。
总的来说，直流稳压电源具有广泛的应用前景和市场空间，但稳压电源设计时需要注意的事项非常多，如电容的选择、转速等方面都要有精确计算和选择。
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。
射频工程师应该要懂得的LDO和DCDC电源的知识
射频工程师应该要懂得的LDO和DC/DC电源的知识LDO：LOW DROPOUT VOLTAGE LDO （是low dropout voltage regulator 的缩写，整流器）低压差线性稳压器，故名思意，为线性的稳压器，仅能使用在降压应用中。
也就是输出电压必需小于输入电压。
优点：稳定性好，负载响应快。
输出纹波小。
缺点：效率低，输入输出的电压差不能太大。
负载不能太大，目前最大的LDO为5A （但要保证5A的输出还有很多的限制条件）DC/DC：直流电压转直流电压。
严格来讲，LDO也是DC/DC的一种，但目前DC/DC多指开关电源。
具有很多种拓朴结构，如BUCK，BOOST，等。
优点：效率高，输入电压范围较宽。
缺点：负载响应比LDO差，输出纹波比LDO大。
DC/DC和LDO的区别是什么？DC/DC转换器一般由控制芯片，电感线圈，二极管，三极管，电容构成。
DC/DC转换器为转变输入电压后有效输出固定电压的电压转换器。
DC/DC转换器分为三类：升压型DC/DC转换器、降压型DC/DC转换器以及升降压型DC/DC转换器。
根据需求可采用三类控制。
PWM 控制型效率高并具有良好的输出电压纹波和噪声。
PFM控制型即使长时间使用，尤其小负载时具有耗电小的优点。
PWM/PFM转换型小负载时实行PFM控制，且在重负载时自动转换到PWM控制。
目前DC-DC转换器广泛应用于手机、MP3、数码相机、便携式媒体播放器等产品中。
DC-DC，（简述原理）其实内部是先把DC直流电源转变为交流电电源AC。
通常是一种自激震荡电路，所以外面需要电感等分立组件。
然后在输出端再通过积分滤波，又回到DC电源。
由于产生AC电源，所以可以很轻松的进行升压跟降压。
两次转换，必然会产生损耗，这就是大家都在努力研究的如何提高DC-DC 效率的问题。
对比：1、DCtoDC包括boost（升压）、buck（降压）、Boost/buck（升/降压）和反相结构，具有高效率、高输出电流、低静态电流等特点，随着集成度的提高，许多新型DC-DC转换器的外围电路仅需电感和滤波电容；但该类电源控制器的输出纹波和开关噪声较大、成本相对较高。
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。
直流稳压电源电路 稳压电源的技术指标及对稳压电源的要求
直流稳压电源电路稳压电源一般由变压器、整流器和稳压器三大部分组成，如图5一21所示。
变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电。
整流器把交流电变为直流电。
经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。
一、稳压电源的技术指标及对稳压电源的要求稳压电源的技术指标可以分为两大类：一类是特性指标，如输出电压、输出电滤及电压调节范围；另一类是质量指标，反映一个稳压电源的优劣，包括稳定度、等效内阻（输出电阻）、纹波电压及温度系数等。
·对稳压电源的性能，主要有以下四个万面的要求1．稳定性好当输入电压Usr（整流、滤波的输出电压）在规定范围内变动时，输出电压Usc 的变化应该很小一般要求。
由于输入电压变化而引起输出电压变化的程度，称为稳定度指标，常用稳压系数S来表示：S的大小，反映一个稳压电源克服输入电压变化的能力。
在同样的输入电压变化条件下，S越小，输出电压的变化越小，电源的稳定度越高。
通常S约为。
2.输出电阻小负载变化时（从空载到满载），输出电压Usc ，应基本保持不变。
稳压电源这方面的性能可用输出电阻表征。
输出电阻（又叫等效内阻）用rn表示，它等于输出电压变化量和负载电流变化量之比。
rn反映负载变动时，输出电压维持恒定的能力，rn越小，则Ifz变化时输出电压的变化也越小。
性能优良的稳压电源，输出电阻可小到1欧，甚至0．01欧。
3.电压温度系数小当环境温度变化时，会引起输出电压的漂移。
良好的稳压电源，应在环境温度变化时，有效地抑制输出电压的漂移，保持输出电压稳定，输出电压的漂移用温度系数KT来表示：4.输出电压纹波小所谓纹波电压，是指输出电压中50赫或100赫的交流分量，通常用有效值或峰值表示。
经过稳压作用，可以使整流滤波后的纹波电压大大降低，降低的倍数反比于稳压系数S。
上节介绍的串联型稳压电路，用做一种简单的稳压电源，可以满足一般无线电爱好者的需要。
但是，这种电源还有许多“天生的”缺陷，要提高对性能的要求，就必须再做一些改进。
各种电源的原理及应用
各种电源的原理及应用1. 交流电源交流电源是指能够提供交流电的设备或系统，其原理是通过电压的正负周期性变化来实现能量传输和工作。
交流电源一般分为以下几种类型：•电力系统：交流电源的主要形式，通过电力传输网将电能分布到用户终端，用于工业、商业和居民用电。
•逆变器：将直流电转换为交流电的设备，常用于太阳能发电系统、电动车、电力转换等领域。
•交流稳压电源：将输入的交流电转换为稳定的输出交流电，常用于实验室、医疗器械、通信设备等领域。
2. 直流电源直流电源是指能够提供直流电的设备或系统，其原理是通过电压的单向流动来实现能量传输和工作。
直流电源一般分为以下几种类型：•电池：将化学能转换为电能的设备，广泛应用于电子设备、无线通信、电动车等领域。
•整流器：将交流电转换为直流电的设备，常用于电子设备、电网输电、电动机控制等领域。
•直流稳压电源：将输入的直流电转换为稳定的输出直流电，并控制输出电压恒定，常用于实验室、工业生产等领域。
3. 太阳能电源太阳能电源是指利用太阳辐射能转化为电能的设备或系统，其原理是通过光伏效应将太阳能转换为电能。
太阳能电源一般采用直流电输出，常见的应用有：•太阳能电池板：将太阳能转化为直流电的设备，常用于户外照明、无线通信、航天航空等领域。
•太阳能电池组：将多个太阳能电池板组合而成的系统，用于大规模太阳能发电站、户用光伏发电系统等。
4. 风力发电风力发电是指利用风的动力转化为电能的设备或系统，其原理是通过风轮驱动发电机产生电能。
风力发电一般采用交流电输出，常见的应用有：•风力发电机组：将风能转化为交流电的设备，常用于风力发电场、离网发电系统等。
•分布式风力发电系统：将多个风力发电机组连接在一起，形成互联互通的发电网络，常用于城市、农村等地区的电力供应。
5. 燃油发电机燃油发电机是指利用燃油燃烧产生热能，进而驱动发电机转化为电能的设备或系统。
燃油发电机一般采用交流电输出，常见的应用有：•汽油发电机：使用汽油作为燃料的发电机，常用于户外活动、应急备用电源等场景。
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UILi不 不变 变
可编辑ppt
(9—34)
(9—27)
U o 1 . 414 U i
一般情况下(RL ≠∞,C≠0)，Uo的估算值为
U o 1 . 2 U i
(9—28) (9—29)
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14
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
n N2 U2 N1 22V0
2)滤波电容估算值 滤波电容的选择要满足下式，即
R LC
L
(3
~
5)
T 2
此时，波纹电压峰峰值Urpp约为
U rpp
I LT 2C L
式中：T为交流电网信号周期；IL为负载电流。
可编辑ppt
(9—30) (9—31)
15
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
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2
第9章 功率电路及系统
220V 50Hz
ui
电源 a 变压器
整流 b 电路
滤波 c 电路
稳压器
uo
ua
ub
uc
uo
t
t
t
t
t
图9—10 直流稳压电源的基本框图
可编辑ppt
3
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。
u i″ u o
0
t1
t2
t
iV
iV1
iV2
iV1
0
t
(b )
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
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12
第9章 功率电路及系统
220V/50Hz /0 Deg
pq4-10
1N4449
1N4449
2
2μ
10k
图9—13全波整流电路及电压(c )电流波形
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18
第9章 功率电路及系统
调整环节
取样环节
UB Ui
输入直流电压 (不稳定)
US － A ＋
比较放大环节
R1 RW
UREF R2
基准环节
Uo
RL
输出直流电压 (稳定)
图9—15 串联型稳压电源框图
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19
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
(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) 可编辑ppt
13
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
U
im
0 . 9 U im '
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：
IL 2
(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。
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16
第9章 功率电路及系统
220V 50Hz
＋ 正电压输出 ＋
Uo1
＋ Uo2 负电压输出 －
图9—14 路
用“硅桥”实现正、负两路直流输出的全波整流电
可编辑ppt
可编辑ppt
6
第9章 功率电路及系统
V1
220V U2
V4
＋
50 Hz
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
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7
第9章 功率电路及系统
220V 50Hz
＋－
2 ＋
2－U2
2 ＋
2－U2
2 U2
V2
V4
U2
V1
V3
V5
2 2 U2 2 2 U2 (d)
17
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
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。
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10
第9章 功率电路及系统
N1∶N2
ui
22 0V 50 Hz
ui′
ui″
iV1 V1 V2 iV2
uo
＋ C 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
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11
第9章 功率电路及系统 u i′ u i″ u o u i′
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4
第9章 功率电路及系统
V ＋
220V 50Hz
RL
－ (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
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5
第9章 功率电路及系统
V1
220V 50Hz
＋
V2
RL
(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
之比，即
U o
S
Uo U i
负载不变
Ui
(9—32)
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20
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
Ro
Uo I L
Ui不变
一般稳压器的Ro为mΩ数量级。
(9—33)
3)温度系数ST ST表示温度变化对输出电压的影响，其表达式为
ST
Uo T
电子系统设计
整流器和直流稳压电源
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1
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。
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V1、V2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， V1导通，V２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， V1、V2均截止，电容C通过负载RL放电，uo下降。
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
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8
第9章 功率电路及系统
＋ C
(a)
L＋ C
(b)R＋＋源自C1C2(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
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9
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