直流稳压电源的组成和功能
直流稳压电源的分类及原理
直流稳压电源的分类及原理直流稳压电源是一种能够将交流电转换为稳定的直流电并提供给各种电器设备使用的装置。
它主要由变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路等组成。
根据其输出方式和输出电压特点，可以将直流稳压电源分为线性稳压电源和开关稳压电源。
一、线性稳压电源线性稳压电源是利用线性元件（如二极管、三极管、场效应管等）将交流电转换为直流电，并通过稳压电路将输出电压维持在稳定的水平。
线性稳压电源的原理如下：1.变压器：将输入电源的电压变换为适合的电压，通常会降低电压。
2.整流电路：通过二极管或三极管将交流电转换为半波或全波的脉动直流电。
3.滤波电路：使用电容器对脉动电流进行滤波，使得输出电流平滑化。
4.稳压电路：通过负反馈机制控制输出电压，使其保持在稳定值。
线性稳压电源具有输出电压稳定性高、噪声和纹波小等优点，适用于对电压稳定性要求较高的场合，如科研实验、仪器设备等。
但由于采用了线性元件，效率较低，体积较大，无法满足高功率需求。
二、开关稳压电源开关稳压电源是利用开关管（如MOSFET、IGBT等）进行高频开关操作，实现输入交流电转换为稳定的直流电的一种电源。
开关稳压电源的原理如下：1.变压器：将输入电源的电压变换为适合的电压，通常会升降电压。
2.整流电路：通过开关管的高频开关操作，将输入电源转换为高频脉冲信号。
3.滤波电路：使用电感和电容对高频脉冲信号进行过滤，使输出电流平滑化。
4.稳压电路：通过负反馈机制控制开关管的开关频率和占空比，使输出电压稳定。
开关稳压电源具有体积小、效率高、功率大等优点，适用于工业控制、通信设备、变频器等大功率、高效率的应用场合。
但开关频率较高，容易产生高频噪声，需要进行精确的电磁干扰控制。
总结来说，直流稳压电源主要分为线性稳压电源和开关稳压电源两种类型。
线性稳压电源适用于对电压稳定性要求较高的场合，而开关稳压电源适用于功率较大、效率要求高的场合。
不同类型的稳压电源具有各自的特点和适用范围，根据实际需求选择合适的类型和规格的电源是非常重要的。
直流稳压电路工作原理
直流稳压电路工作原理
直流稳压电路，主要由稳压二极管、稳压管、电阻和电容等元件组成，其作用是将直流电源电压稳定在某一特定的数值上。
直流稳压电路按工作原理可分为线性稳压管稳压电路、开关稳压电路和半导体稳压管稳压电路。
目前广泛使用的是开关稳压电路和半导体稳压管稳压电路。
（1）开关稳压电路
开关稳压管是一种由一个或多个三极管组成的具有开关功能的器件，具有体积小、可靠性高、温度稳定性好等优点，目前在电子产品中广泛使用。
开关稳压管一般由三个元件组成，即：基极电容、集电极电容和发射极电容。
在这三个元件中，基极电容的作用是构成开关晶体管的基极输入级；发射极电容的作用是构成开关晶体管的发射级和集电极输入级；而集电极电容则起到开关晶体管的集电极输入级和发射级之间的连接和保护作用。
当电子电路中的电流通过这三个元件时，由于三个元件间存在电压差，使三极管开启，当输出电流达到某一数值时，三极管截止。
所以，开关稳压管是一种自举开关式稳压管。
—— 1 —1 —。
简述直流稳压电源的组成和工作原理。
直流稳压电源是一种将交流电源转换为直流电源的装置，其组成和工作原理如下：
组成：
直流稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成。
电源变压器：将电网的交流电压转换成所需等级的交流电压，以满足整流电路和输出直流电压的要求。
整流电路：利用整流元件（如硅整流二极管）的单向导电性，将交流电转换为脉动的直流电。
滤波电路：利用电容元件的储能作用，将脉动的直流电平滑化，得到比较平滑的直流电压。
稳压电路：利用稳压元件（如硅稳压管）的电压调整作用，通过调节与稳压管串联的限流电阻上的压降来稳定输出直流电压。
工作原理：
第一步，变压器：是直流稳压电源中最重要的组成部分之一。
其主要作用是将电网提供的交流电压转换为适合整流电路使用的交流电压。
通过调整变压器的变比，可以得到满足要求的交流电压。
第二步，整流滤波：利用整流二极管的单向导电性，将交流电转换为脉动的直流电。
同时，通过滤波电容将脉动的直流电中的交流成分滤除，得到比较平滑的直流电压。
第三步，稳压：利用稳压管两端的电压稍有变化就会引起其电流有较大变化的特性，通过调节与稳压管串联的限流电阻上的压降来达到稳定输出直流电压的目的。
第4章直流稳压电源
'
2 U2
UO
T RLC ≥(3~5) 2 UO =1.2U2
0
iD
0
t1 t2
t3 t4
t
0.9U2 0.45U2
0
IO
t
全波整流电容滤波电路的外特性
2. 电感滤波电路 T
L
io
u1
uo
u2
u'o
RL
uo
u'o
uo、 io
2 3
Uo
0.9U2
外特性较硬
t
外特性
Io
电感L越大，滤波效果越好。
3. 单结晶体管振荡电路和工作波形
第4章 4.6
uC
充
R
R2
UP
UBB
电 C
UV
0
t
u
放 电 G
uG
t
R1
uG
0
振荡 原理
当电容充电到uc≥Up时,单结晶体管导通,经R1放电; 当电容放电至uc<UV时单结晶体管截止,电容重新 充电。 循环往复,在电阻R1上形成触发脉冲uG 。
第4章 4.6
4. 单结晶体管同步触发整流电路和工作波形
uZ uC uG
t
t
uO
t
t
习题
1. 一个直流稳压电源应该由以下几部分组成:___________
滤波电路；稳压电路 。 变压器;整流电路;
2. 普通晶闸管控制极的作用是(
a ）。
(a) 加正向电压触发晶闸管使其导通 (b) 加反向电压使晶闸管可靠的截止 (c) 使阳极电流与控制极电流保持线性关系实现电流放大作用
(1) 电路组成 D3 R D4 Rp DZ C R2
简述直流电源的组成及各部分的作用
简述直流电源的组成及各部分的作用直流电源是电子设备提供必要能量的重要元件，它具有可靠性高，稳定性好，能效高，便携性强等优点，有着广泛的应用。
直流电源的主要组成部分包括变压器、稳压电路、滤波电路和调节电路等。
变压器是直流电源的核心部分，通过变压器可以将交流电转换成直流电，变压器的工作原理是磁耦合和两个互相交叉的绕组之间可以改变电压并交换功率。
稳压电路用来稳定输出电压，其中微电子器件起到核心作用。
它可以根据负载变化自动调节电压幅度，确保输出电压稳定，从而保证设备正常运行。
滤波电路具有很好的抗电磁干扰能力，可以有效地减少涌流电流和其它外部干扰，保证电源的稳定性和可靠性。
调节电路具有很好的轻负载调节性，可以快速准确地检测变化较多的频率，保持直流电压在指定的范围内。
以上就是直流电源的主要组成部分及其作用。
这些部件协同合作，能够把交流电转换成直流电，并保持输出电压的稳定，保证电子设备的正常运行，为社会生产提供必要的能源。
- 1 -。
直流稳压电源
S0
U mn UO
式中，Umn——输出电压中的交流分量基波；UO——输出电压中的直流分量。 由上式可知，S0越小说明纹波干扰越小。
（5）温度系数ST：温度系数用来表示输出电压温度的稳定性。在输入电压UI和 输出电流IO不变的情况下，由于环境温度 变化引起输出电压UO的漂移量ΔUO与温度变 化量ΔT之比，称为温度系数ST，即
由此可见，在输入电压 u1(u2) 的一个周期内，负载上均有电流通过,
方向始终是从上向下，所以负载上得
到同一方向的电压 uO。
(a)
O
(b)
(c)
U o =0.9U 2
2. 二极管的选择
Io
=U o RL
=0.9 U 2 RL
I VD =0.5 I o
U RM = 2U 2
§6.3 滤波电路
学习目标： 1.能说出常见滤波电路。 2.理解电容滤波原理； 3.能熟练搭建单相桥式整流滤波电路并 测量各种参数。
§6.2 二极管整流电路
§6.2.1 单相半波整流电路
1. 工作原理及参数计算
U Uo
1
2
0
2
sin td(t)
2
2
U2
0.45 U 2
Io
Uo RL
0.45 U 2 RL
2. 二极管的选择
IVD Io
U RM 2U2
例：
有一单相半波整流电路接到电压为220V的正 弦工频交流电源上，如图所示，已知负载电阻 RL=750Ω，变压器二次电压有效值U2=20V， 试求Uo、Io、URM。
SI
U O UO
电工学II——直流稳压电源(11章)
Uo 2U
4. 电容滤波电路的特点 (2) 流过二极管瞬时电流很大 RLC 越大 Uo越高负载电流的平均值越大 ; 整流管 导电时间越短 iD的峰值电流越大
11.2 滤波器
交流 电压
整流
脉动 直流电压
滤波
直流 电压
滤波电路利用储能元件电容两端的电压(或通过电感中的电 流)不能突变的特性, 达到平滑输出电压波形的目的。
方法：将电容与负载RL并联，或电感与负载RL串联。
L
C
RL
RL
（1）电容滤波器
1. 电路结构（半波整流滤波电路）
3. 工作波形
a + u –
IOM =200mA URWM =50V
例： 有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率 f=50Hz， 负载电阻 RL = 200，要求直流输出电压Uo=30V，选择整流 二极管及滤波电容器。
解：2. 选择滤波电容器 取 RLC = 3 T/2 ~
+ u –
+
C RL
+ uo –
1 50 RLC 3 0.03 S 2 已知RL = 50
滤波
有波纹的 直流电压
稳压
直流 电压
（1）稳压管稳压电路
IR + u – R
电流电阻R 限流调压 IO
当电源波动或负载电流的 变化引起Uo变化时(注意Uo
+ + C UI –
Iz
DZ RL
&#Uo Uz Iz IR = (Iz + Io) UR = IR R
简述直流稳压电源的组成和各部分的功能。
简述直流稳压电源的组成和各部分的功能。
直流稳压电源主要由电感器、可调整限流电路、放大电路和稳压管四部分组成.。
电感器：用于过滤掉外界交流电源中含有的波动，获得稳定的直流输入，从而保证电路的稳定性。
可调整限流电路：由保险丝组成，用于判断输入端电流是否超过了限值，若超过，则将电路保护以免造成损坏。
放大电路：利用半导体元件进行放大，提高输出电压。
稳压管：是一种恒压的三极管，它的集电极作用及控制器，用于稳定输出电压，以保证直流稳压电源的输出电压不受外界影响而改变。
直流稳压电源电路组成
直流稳压电源电路组成
直流稳压电源电路是一种常见的电子电路，它可以将交流电转换为稳定的直流电，并且可以保持输出电压的稳定性。
在电子设备中，直流稳压电源电路被广泛应用，例如电脑、手机、电视等电子产品都需要直流稳压电源电路来提供稳定的电源。
直流稳压电源电路的基本组成包括变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路。
变压器是将交流电转换为低电压的直流电的关键部件，整流电路则将交流电转换为直流电，滤波电路则用于去除直流电中的杂波和噪声，稳压电路则用于保持输出电压的稳定性。
在直流稳压电源电路中，变压器是最重要的部件之一。
变压器的作用是将交流电转换为低电压的直流电，通常使用的是降压变压器。
降压变压器的原理是通过磁感应作用将高电压的交流电转换为低电压的交流电，然后再通过整流电路将交流电转换为直流电。
整流电路是将交流电转换为直流电的关键部件。
整流电路通常使用的是二极管整流电路，它可以将交流电转换为单向的直流电。
在二极管整流电路中，二极管的正向导通时，电流可以通过，而反向截止时，电流无法通过。
滤波电路是用于去除直流电中的杂波和噪声的部件。
滤波电路通常使用的是电容滤波电路，它可以将直流电中的杂波和噪声去除，从而得到稳定的直流电。
稳压电路是用于保持输出电压的稳定性的部件。
稳压电路通常使用的是稳压二极管或稳压集成电路，它可以将输出电压保持在一个稳定的范围内，从而保证电子设备的正常工作。
直流稳压电源电路是一种非常重要的电子电路，它可以将交流电转换为稳定的直流电，并且可以保持输出电压的稳定性。
在电子设备中，直流稳压电源电路被广泛应用，它为电子设备提供了稳定的电源，保证了电子设备的正常工作。
《直流稳压电源》PPT课件_OK
整流电路为电 容充电
S u0
RL
t
没有电容时的 输出波形
(7-19)
t
a
u1 u1
D4 u2
b
RL接入（且RLC较大）时
u2
忽略整流电路内阻
D1
D3
C
D2
电容通过RL放电， 在整流电路电压
小于电容电压时， 二极管截止，整
u0
流电路不为电容
充电，u0会逐渐下 降。
S RL u0
t
(7-20)
t
a
u1 u1
对直流分量( f=0):XL=0 相当于短路,电压大部分降在 RL上。对谐波分量: f 越高,XL越大,电压大部分降在XL
上。因此,在输出端得到比较平滑的直流电压。
当忽略电感线圈的直流电阻时，输出平均电压约为：
(7-26)
U0=0.9U2
u1
u2
L RL u0
（2）电感滤波的特点:
整流管导电角较大,峰值电流很小,输出特性比 较平坦,适用于低电压大电流(RL较小)的场合。缺 点是电感铁芯笨重,体积大,易引起电磁干扰。
UR
+ -
R2
串联反馈式稳压电路
在运放理想条件下(AV= ri= )：
UO (1 R1 ) UR 1 UR
(7-35)
R2
F
2、采用辅助电源(比较放大部分的电源)。
3、用恒流源负载代替集电极电阻以提高增益。
六 、过流保护 为避免使用中因某种原因输出短路或过载
致使调整管流过很大的电流,使之烧坏故需有快 速保护措施。常见保护电路有两类—— 限流型: 把电流限制在允许范围内,不再增大； 截留型: 过流时使调整管截止或接近截止。
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S=
U o
Uo
U I
UI
(b)输出电阻Ro （越小越好） 输出电阻用来反映稳压电路受负载变化的影响。 定义为当输入电压固定时输出电压变化量与输出 电流变化量之比。它实际上就是电源戴维南等效 电路的内阻。
(2)串联反馈式稳压电路
(a)电路结构的一般形式
调整元件
+ UI – + 基 _ 准 电 压 UR T1 比 较 取 放 大 FUO 样 Uo +
用运放作为比较放大器的串联型稳压电路
+ RZ1 UI UZ1 DZ1 T1 + R1 + + RZ UZ DZ RW RL UO
T2
R2
最大输出电压
最小输出电压
U Omax
R1 + R2 + RW = UZ R2
U Omin
R1 + R2 + RW = UZ R2 + RW
0 2
t
0
0
2U2 sin td ( t)
=
2 2U2
0. 9 U2
Io= Uo /RL =0.9 U2 / RL
二极管上的平均电流及承受的最高反向电压： D1 T a 二极管上的平均电流： io u1 u2 RL 1 u2 b D2 二极管承受的最高反向电压： U DRM = 2 2U2 uo uD
改善滤波特性的方法：采取多级滤波 RC – 型滤波器 u1 u2 C1 R uo1´ C2 RL
uo
将RC – 型滤波器中的电阻换为电感，
变为LC – 型滤波器
15.4 稳压电路
稳压电路的作用:
直 流 电 压
交流 电压
整流
脉动 直流电压
滤波
有波纹的 直流电压
稳压
稳压电源类型:
常用稳压电路 (小功率设备) 稳压管 稳压电路 线性 稳压电路
uo=u2
u2<0时: 二极管截止, uo=0
为分析简单起见，把二极管当作理想元件处理，即 二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。
+
单相半波整流电压波形 u2 T uD D
0 2 3 t 4
a u2 b
u1
uo
RL uo uD
输出电压平均值（Uo）,输出电流平均值（Io )： uD D T a io u o u1 u2 RL uo
(a)整流输出电压的平均值 uo 负载电压 Uo的平均值为:
t
0 2
1 Uo = 2π
2π
0
u o d ( t )
Uo Io = RL
负载上的(平均)电流:
(b)脉动系数Ｓ
uo
t 0
2
S定义：整流输出电压的基波峰值Uo1M与Uo平均值 之比。S越小越好。 用傅氏级数对全波整流的输出 uo 分解后可得: 2 4 4 4 uo = 2U 2 ( cos 2 t cos 4 t cos 6 t ) 3 15 35
直流稳压电源的组成和功能
u1 u2 整 流 u3 电 路 滤 波 u4 电 路 稳 压 电 路 uo
• 电源变压器: 将交流电网电压u1变为合适的交流 电压u2。 • 整流电路: 将交流电压u2变为脉动的直流电压u3。
• 滤波电路: 将脉动直流电压u3转变为平滑的直流 电压u4。 • 稳压电路: 清除电网波动及负载变化的影响,保持 输出电压uo的稳定。
UB1
RL
Uo
(b)一种实际的串联式稳压电源 T1调整管
+ R UI _
R1 、 RW 、R2采样电阻
+ RL UO _
R3
T1
T2 UZ RW1
R1 RW2 UB2 R 2 RW
R3 、 T2比较放大
R 、 UZ基准电压
稳压原理
+ R UI _ R3 T1 T2 UZ
UC2 （UB1 ）
R1
RW1
D1
S
C D2 RL uo
RL接入（且RLC较大）时 (考虑整流电路内阻ro) u2 电容充电时， 电容电压滞后 于u2。 uo RLC越小，输 出电压越低。
t
t
(b)电容滤波电路的特点 输出电压 平均值Uo与时间常数 RLC 有关 RLC 愈大 电容器放电愈慢 Uo(平均值)愈大
一般取 = RLC (3 ~ 5)
t 0 2
ID = I o 2
(3)单相桥式整流电路
组成：由四个二极管组成桥路
T D3 D1 D4 D2
u1
u2
RL
uo
D1
u2 D3
D2 D4
RL uo
u2
uo
u2正半周时电流通路
T u1
+
u2 D3 D1 D4 D2 RL uo
–
D1 、D4导通， D2、D3截止
u2负半周时电流通路
2 4 4 4 ui = 2U 2 ( cos 2 t cos 4 t cos 6 t ) 3 15 35
整 流 电 路
+ r o u
+ C RL uo
频率越高，电容的容抗越小
(2)电感滤波电路
电路结构: 在桥式整流电路与负载间串入一电感L 就构成了电感滤波电路。 L
(1)电容滤波电路
(a)电容滤波原理 以单向桥式整流电容滤波为例进行分析， 其电路如图所示。 a D4 u1 u1 S u2 D D3 b
1
C D2 RL
uo
桥式整流电容滤波电路
a
u1
u1
u2
D4
D3 b
D1
S C uo RL
D2
RL未接入时(忽略整流电路内阻) u2
设t1时刻接 通电源 整流电路为 电容充电
T u1
u2 D3 D1 D4 D2
RL
u0
+
D2、D3 导通， D1 、D4截止
单相桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形
a
u2>0 时
D3 u2 b
u2
u2<0 时
D2,D3导通 D1,D4截止 电流通路: b D2 RLD4a
D4
D1
D2
RL
uo
D1,D4导通 D2,D3截止 电流通路: a D1 RLD4b
(d) 实际的稳压电源采取的改进措施
+ UI
R3
T1 T2 UZ
R RW1
R1 RW
+
_
RW2 UB2 R 2
RL
UO
_
集成化集成稳压电源 1. 比较放大级采用差动放大器或集成运放 2.调整管采用复合三极管 3. 采用辅助电源(比较放大部分的电源) 4. 用恒流源负载代替集电极电阻以提高增益 5. 内部加短路和过热保护电路
u2上升， u2大于电容 上的电压uc，u2对电容充电，
uo= uc u2
规律下降，时间常数 = RL C
u1
u1
u2
D4
D3 b u2
只有整流电路输 出电压大于uc时， 才有充电电流。 因此二极管中的 uo 电流是脉冲波。
D1
S C uo RL
D2
t
二极管中的 电流
t
u1
u1
u2
D4
D3
b
UDRM
二极管上的平均电流： 承受的最高反向电压:
ID = IO
UDRM=
2U2
(2)单相全波整流电路
T
+
b
–
+
u2
+
– +
u1
u2–
–
a
D1 io uo D2 RL
原理：
变压器副边中心抽头， 感应出两个相等的电压u2 当u2正半周时， D1导通，
D2截止。
当u2负半周时， D2导通，
D1截止。
单相全波整流电压波形 T
RL UO
–
串联式稳压电路的组成： （1）基准电压； （2）比较放大； （3）输出电压取样电路；（4）调整元件
调整元件
+
UI – + 基 _ 准 电 压 UR
T1
+ Uo
比 较 取 放 FU O 样 大
RL UO – +UI
R3
因调整管与负载接成射极输出器形式， 为深度串联电压负反馈，故称之为： 比 较 串联反馈式稳压电路。 放 大 若因输入电压变化或负载变化而使 UO加大,比较放大电路使UB1变小,从 而使UO降低.
T (T:电源电压的周期) 2
近似估算: Uo=1.2U2 流过二极管瞬时电流很大
Io= Uo/RL
RLC 越大 Uo越高负载电流的平均值越大 ;
整流管导电时间越短 iD的峰值电流越大
二极管承受的最高反向电压
U RM =
2U 2
电容滤波原理的 低通滤波器解释
u
t 0
2
用傅氏级数对全波整流的输出 uo 分解后可得:
基波
基波峰值
U o1M S= Uo
4 2U 2 2 3 π = = 0.67 3 2 2U 2 输出电压平均值 π
(c)二极管平均电流与反向峰值电压
平均电流(ID)与反向峰值电压(UDRM)是选择整流管 的主要依据。 例如： 在桥式整流电路中，每个二极管只有半周 导通。因此，流过每只整流二极管的平均电流 ID 是负载平均电流的一半。
0 2
t
b 1 1 2 Uo = uo d (t ) = 2 2 0 2U2 0.45U2 =