第4章 直流稳压电源.
第4章 电路原理图设计(三)绘制直流稳压电源电路原理图
14、修改元件属性： （１）设置元件编号 （２）修改元件标称值
（３）不显示元件注释 15、在电路中输入相应的文字和波形图：
16、编译工程： 执行菜单命令【Project】/【Compile PCB Project】
17、生成Protel网络表： 执行菜单命令【Design】/【Netlist】/【rotel】 18、生成文件报表： 执行菜单命令【Reports】/【Bill of Materials】
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原理图模板的制作
（2）绘制模板表格
选择绘图工具栏中的直线工具，按【Tap】按键设 置好直线属性，在原理图右下方绘制模板表格。
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原理图模板的制作
（3）添加文字
绘制好模板表格后，在 模板中添加文字，选择 绘图工具中的文字工具， 按【Tap】按键弹出如图 所示的属性对话框，在 对话框的【Text】栏中 输入文字。
原理图元件 PCB管脚封装 当前元件库名称
原理图元件库介绍 绘制原理图就是将代表实际元件的电气 当前库中的原 符号（既原理图元件）放置在原理图图纸中， 理图元件列表 并用具有电气特性的导线或网络标号将其连 接起来的过程。Protel DXP为了实现对众 当前原理图元 件符号预览 多原理图元件的有效管理，它按照元件制造 商和元件功能进行分类，将具有相同特性的 原理图元件放在同一个原理图元件库中，并 当前元件默认 管脚封装 全部放在Protel DXP安装文件夹的Library 文件夹中。
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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。
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用于将交流电转换为稳定的直流电的电路。
它通常由输入变压器、整流桥、滤波电容、稳压器和输出端组成。
下面我们将逐一介绍这些组成部分。
1. 输入变压器输入变压器是直流稳压电源电路中的第一个组成部分，它主要用于将交流电转换为所需的低电压交流信号。
输入变压器通常由铁芯和线圈组成，其作用是通过感应作用将高压低频交流信号转换为低压高频交流信号。
2. 整流桥整流桥是直流稳压电源电路中的第二个组成部分，它主要用于将输入变压器输出的交流信号转换为直流信号。
整流桥通常由四个二极管组成，其中两个二极管被连接到正极，另外两个被连接到负极。
当输入变压器输出正半周时，其中一个二极管导通；当输出负半周时，另一个二极管导通。
这样就可以实现从交流到直流的转换。
3. 滤波电容滤波电容是直流稳压电源电路中的第三个组成部分，它主要用于去除整流桥输出的脉冲波形中的高频噪声。
滤波电容通常被连接到整流桥输出端，其作用是将电容器充电并在负载上提供平稳的直流输出。
4. 稳压器稳压器是直流稳压电源电路中最重要的组成部分之一，它主要用于保持输出端稳定的电压。
稳压器通常由晶体管、集成电路或其他电子元件组成，并被连接到滤波电容和输出端之间。
当负载变化时，稳压器会自动调节其输出以保持恒定的电压。
5. 输出端输出端是直流稳压电源电路中最后一个组成部分，它主要用于提供所需的直流输出。
输出端通常由一个或多个接头和负载组成，并被连接到稳压器的输出端。
总之，以上五个组成部分共同构成了一个完整的直流稳压电源电路。
这种类型的电源广泛应用于工业、家庭和科技领域，并且具有可靠性高、效率高、性能优良等优点。
直流稳压电源的组成和功能
UOmax
=
R1
+
R2 R2
+
RW
UZ
=4.7 +4.7+ 4.7
4.74=12V
(d) 实际的稳压电源采取的改进措施
+
R3
UI _
T1 R
R1
T2
RW1 RW
RW2
UZ UB2 R2
+
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
u1
u2
RL uo
t
0 2
b
Uo
=1
2
2
0 uo
d
(t
)
=
1
2
0
=
2U2
0.45U2
2U2 sin td (t)
Io= Uo /RL =0.45 U2 / RL
二极管上的平均电流及承受的最高反向电压：
uD
T
D
io uD
u1
t
u2
RL
uo
0
2
UDRM
二极管上的平均电流： ID = IO 承受的最高反向电压: UDRM= 2U2
uo=u2
–
b
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
uD
Ta
D
0
uo
简述直流稳压电源的基本功能
简述直流稳压电源的基本功能什么是直流稳压电源直流稳压电源（DC Regulated Power Supply）是一种将交流电转化为直流电并提供稳定电压输出的设备。
它通过内部电路对输入电压进行转换、整流、滤波和稳压等处理，从而提供一个稳定可靠的直流电源供电给电子设备使用。
直流稳压电源广泛应用于电子工程、实验室、通信设备以及工业自动化等领域，其功能多样化且具有稳定性强、响应速度快等特点。
直流稳压电源的基本功能1. 稳定输出电压直流稳压电源的主要功能之一是提供稳定的输出电压。
通过内部稳压电路的控制和反馈机制，直流稳压电源可以实时调整输出电压，以保持在设定的稳定值范围内。
稳定输出电压是直流稳压电源的基本要求，它能够有效保护被供电设备的正常运行，并降低电子元件的损坏风险。
2. 可调电压和电流直流稳压电源通常具有可调节输出电压和电流的功能。
用户可以通过旋钮、按钮或数字输入方式对输出电压和电流进行调整。
这个功能使得直流稳压电源适用于不同类型的电子设备，可以根据需要提供不同的电压和电流输出。
3. 短路保护和过载保护直流稳压电源内置了短路保护和过载保护功能，能够在供电设备发生短路或过载情况时自动切断电源输出，以保护供电设备和稳压电源本身的安全。
短路保护和过载保护是直流稳压电源应具备的重要功能，能够有效预防因电路故障而引起的意外事故。
4. 超低纹波和噪声直流稳压电源会通过滤波电路减小输出电压中的纹波和噪声。
纹波指的是输出电压中存在的交流成分，噪声则是指输出电压中的随机波动信号。
通过降低纹波和噪声水平，直流稳压电源能够提供高质量的直流电源，适用于对电源干扰要求较高的设备。
5. 温度保护直流稳压电源还常常具备温度保护功能，可以通过内置传感器实时监测设备内部的温度，并在温度过高时自动切断供电。
温度保护功能能够防止电源过热，保护电子设备的正常运行。
6. 数字化控制和远程控制现代直流稳压电源通常具备数字化控制和远程控制的功能。
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。
直流稳压电源习题及答案
第4章 稳压电源一、是非题 (注:请在每小题后[ ]内用"√"表示对,用"×"表示错)1.直流电源是一种将正弦信号转换为直流信号的波形变换电路。
（ ）2.直流电源是一种能量转换电路，它将交流能量转换为直流能量。
（ ）3.在变压器副边电压和负载电阻相同的情况下，桥式整流电路的输出电流是半波整流电路输出电流的2倍。
（ ） 因此，它们的整流管的平均电流比值为2:1。
（ ）4.若U 2为电源变压器副边电压的有效值，则半波整流电容滤波电路和全波整流电容滤波电路在空载时的输出电压均为22U 。
（ ）5.当输入电压U I 和负载电流I L 变化时，稳压电路的输出电压是绝对不变的。
（ ）6.一般情况下，开关型稳压电路比线性稳压电路效率高。
（ ）7.整流电路可将正弦电压变为脉动的直流电压。
（ ）8.电容滤波电路适用于小负载电流，而电感滤波电路适用于大负载电流。
（ ）9.在单相桥式整流电容滤波电路中，若有一只整流管断开，输出电压平均值变为原来的一半。
（ ） 10对于理想的稳压电路，△U O /△U I ＝0，R o ＝0。
（ ）11线性直流电源中的调整管工作在放大状态，开关型直流电源中的调整管工作在开关状态。
（ ） 12因为串联型稳压电路中引入了深度负反馈，因此也可能产生自激振荡。
（ ） 13在稳压管稳压电路中，稳压管的最大稳定电流必须大于最大负载电流； （ ） 而且，其最大稳定电流与最小稳定电流之差应大于负载电流的变化范围。
（ ）二、选择题(注:在每小题的备选答案中选择适合的答案编号填入该题空白处,多选或不选按选错论)1.在单相桥式整流滤波电路中，已知变压器副边电压有效值U 2为10V ，23T C R L （T 为电网电压的周期）。
测得输出电压平均值U O （A V ）可能的数值为 A.14V B.12V C.9V D.4.5V选择合适答案填入空内。
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
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U RM 2U2
第4章 直流稳压电源
4.1 整流滤波电路
三、滤波电路
整流电路输出的是脉动直流电，含有很大的交流成份，不能直接用作电子设 备的直流电源。
为此需要将脉动电流中的交流成份滤除掉，这一过程称为滤波。
滤波电路常用电容器和电感器等元件组成。 常用的有电容滤波器、电感滤波器和复式滤波器
第4章 直流稳压电源
第4章 直流稳压电源
4.1 整流滤波电路
三、滤波电路
1、电容滤波 波形及输出电压: 当RL=∞时， Uo 2U2 当RL为有限值时：
0.9U2 UO 2U2
通常取UO=1.2U2 RC越大UO越大 为获得良好滤波效果，一般取： RLC≥(3-5)T/2 T为输入交流电压的周期
第4章 直流稳压电源
第4章 直流稳压电源
4.1 整流滤波电路
二、整流电路
2、单相桥式整流电路 工作原理和输出波形:
第4章 直流稳压电源
4.1 整流滤波电路
二、整流电路
2、单相桥式整流电路 桥式整流电路的特点: 同方向的电流流过负载电阻RL，故RL上得到单 方 向全波脉动的直流电压。可见，桥式整流 电路输出电压为半波整流电路输出电压的两倍。 桥式整流电路与半波整流电路相比较，其输出 电压UO提高，脉动成分减小了。
第4章 直流稳压电源
4.1 整流滤波电路
二、整流电路
2、单相桥式整流电路 参数估算: 整流输出电压平均值：
Uo
1
0
2U sin(t )d (t )
2 2
U 2 0.9U 2
二极管平均电流：
ID
二极管最大反向电压：
U 1 U I O O 0.45 2 2 2 RL RL
4.1 整流滤波电路
三、滤波电路
1、电容滤波 选滤波电容
RLC≥(3-5)T/2
T=1/f=1/50=0.02s Uo≈1.2U2 当RL开路时
Uo 2U2
第4章 直流稳压电源
4.1 整流滤波电路
三、滤波电路
2、电感滤波 和 LC- 型滤波
第4章 直流稳压电源
4.1 整流滤波电路
三、滤波电路
2、电感滤波和 LC- 型滤波 电感滤波电路特点: 电感L起着阻止负载电流变化使之趋于平直的作用。 直流分量被电感L短路，交流分量主要降在L上，电 感越大，滤波效果越好。一般电感滤波电路只使用 于低电压、大电流的场合。 LC-型滤波的特点: 为了进一步减小负载电压中的纹波可采用型LC滤波 电路。由于C1、C2对交流容抗小，而电 感对交流阻 抗很大，因此，负载RL上的纹波电压很小。
二、整流电路
利用二极管的单向导电性可实现单相整流和三相整流。
单相整流多用小容量（200W以下）整流装置
三相整流多用于大容量整流装置。
第4章 直流稳压电源
4.1 整流滤波电路
二、整流电路
1、单相半波整流电路
单相半波整流电路图(a)所示，图中 Tr为电源变压器，用来将市电220V交 流电压变换为整流电路所要求的交 流低电压，同时保证直流电源与市 电电源有良好的隔离。设V为整流二 极管，令它为理想二极管，RL为要求 直流供电的负载等效电阻。
4.1 整流滤波电路
三、滤波电路
1、电容滤波 电容滤波电路:
+
第4章 直流稳压电源
4.1 整流滤波电路
三、滤波电路
1、电容滤波 工作原理: 设电容两端初始电压为零，并假定t=0时接通电路，u2为正半周， 当u2由零上升时，D1、D3导 通，C被充电，同时电流经D1、D3向 负载电阻供电。忽略二极管正向压降和变压器内阻，电容充电时 间常数近似为零，因此uo=uc≈u2，在u2达到最大值时，uc也达到 最大值，然后u2下降，此时，uc>u2，D1、D3截止，电容C向负载 电阻RL放电，由于放电时间常数τ =RLC一般较大，电容电压uc按 指数规律缓慢下降，当下降到|u2|>uc时，D2、D4导通，电容C再 次被充电，输出电压增大，以后重复上述充放电 过程。其输出 电压波形近似为一锯齿波直流电压。
第4章 直流稳压电源
本章主要内容： 整流滤波电路 稳压电路 单相可控整流电路
第4章 直流稳压电源
4.1 整流滤波电路
一、直流稳压电源的组成
直流稳压电源是一种当电网电压波动或负载改变时，能将输出电压维 持基本稳定的电源。其组成参见P83页-图4-1。一般由变压、整流、滤 波和稳压等几部分组成。
电源变压器用来将电网电压变换到设备所需的电压值；
整流电路用来将交流电压变换为单向脉动的直流电压； 滤波电路用来滤除整流后单向脉动电压中的交流成分，使之成为平滑 的直流电压； 稳压电路的作用是输入交流电源电压波动、负载和温度变化时，维持 输出直流电压的稳定。
第4章 直流稳压电源
4.1 整流滤波电路
第4章 直流稳压电源
4.2 稳压电路
稳压二极管
稳压二极管在工作 时应反接，并串入一只 电阻。 电阻起限流作用， 保护稳压管；其次是当 输入电压或负载电流变 化时，通过该电阻上电 压降的变化，取出误差 信号以调节稳压管的工 作电流，从而起到稳压 作用。
U RM
2U2
第4章 直流稳压电源
4.1 整流滤波电路
二、整流电路
整流二极管的选择： 依据IF≥ID=IL， 查阅有关半导体手册
1、单相半波整流电路
U RM ≥ 2U2
半波整流电路的特点: 负载上得到单方向的脉动电压，由于电路只在u2 的正半周有输出，所以称为半波整流电路。半 波整流电路结构简单，使用元件少，但整流效 率低，输出电压脉动大，因此，它只使用于要 求不高的场合。
Hale Waihona Puke 第4章 直流稳压电源4.2 稳压电路
一、稳压二极管及其稳压电路
稳压管的特性： 当工作在反向击穿时，流过稳压管的电流在相当大的范围内变化，其 两端电压基本不变。 利用该特性实现电源的稳压功能。 稳压电路的功能： 当电网电压变化或负载变化时通过电路保证输出电压基本不变。 硅稳压管稳压电路及稳压原理：
参见P90页
第4章 直流稳压电源
4.1 整流滤波电路
二、整流电路
1、单相半波整流电路 半波整流电路的参数估算： 变压器二次变压：
u2 2U2 sin(t )
输出电压的平均值： U 1 O 2
0
2U 2 sin(t )d (t ) 0.45U 2
U2 RL
流过二极管的平均电流： I D I O 0.45 二极管承受的反向峰值电压：