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。
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。
直流稳压电源课程设计报告
《直流稳压电源课程设计报告》一.课程设计目的（1）掌握直流稳压电源的组成及原理（2)掌握三端可调稳压器的使用方法（3)了解直流稳压电源主要参数二.课程设计题目描述和要求(1)稳压电源输出电压在6-18V之间连续可调，最大输出电流为Io max=1.0A(2)稳压系数S u≤0.03%(3)输出电阻R o≤0.1(4）纹波电压U orm≤5mV三.课程设计报告内容㈠直流稳压电源的组成直流稳压电源通常由电源电压、整流电路、滤波器和稳压电路等部分组成，其原理框图如图1.3.1所示㈡直流稳压电源的各部分作用1.电源变压器：将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压u2。
变压器副边与原边的功率比为：P2/P1=η式中：η为变压器的效率。
2整流电路：将交流电压变换为单向脉动直流电压。
整流是利用二极管的单向导电性实现的。
常用的整流电路有半波整流电路和桥式整流电路等。
其电路图如图1.3.2所示。
在稳压电路中一般用4个二极管组成桥式整流电路，此时Ｕ1与交流电压u2的有效值Ｕ2的关系为：Ｕ1=（1.1～1.2）Ｕ2在整流电路中，每只二极管所承受的最大反向电压为：Ｕrm=√2Ｕ2流过每只二极管的平均电流为：I D=0.45Ｕ2/R L桥式整流电路与半波整流电路相比较，其输出电压Ｕ提高，脉动成分减少了，所以在此选用桥式整流电路。
3滤波电路：将脉动直流电压中交流分量滤去，形成平滑的直流电压。
滤波电路可分为电容、电感和π型滤波电路。
其电路图如下1.3.3所示。
图中R为负载电阻，它为电容C提供放电通路，放电时间常数RC应满足：RC>（3～5)T/2；式中T（=20msm）为50HZ交流电压周期。
一般小功率整流滤波电路通常采用桥式整流、电容滤波电路。
4.稳压电路：其作用是当交流电网电压波动或负载变化时，保证输出直流电压的稳定。
简单的稳压电路可采用稳压管来实现，在稳压性能要求较高的场合，可采用串联反馈式稳压电路（包括基准电压、取样电路、放大电路和调整管部分）。
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 -。
双端直流稳压电源
双端直流稳压电源双端直流稳压电源，是一种用于直流电路的电源，它能够将输入电源的不稳定性转化为输出的稳定直流电压。
这种电源可以用于多种应用领域，例如电器设备、工厂机器和电子设备等。
双端直流稳压电源通常由两个端子组成：正端和负端。
通过这两个端子，电源可以输出正负极性的直流电压。
这种电源的主要特点是其成功地提供了稳定的电压，同时还具有较小的电源变化。
这一点非常重要，因为许多电子设备和电路都需要精确的电压才能工作。
在双端直流稳压电源中，电源变化通常通过一个电源变压器实现。
变压器会将输入电源的电压降低或升高到所需的电压水平。
然后，通过一个整流器电路将交流电源转换为直流电源。
接下来，直流电源会经过稳压器电路，这个电路可以控制输出电压，确保恒定的电压水平。
这种电源的一个优点是它可以为负载提供相对恒定的电压，即使电源本身的电压波动相对较大。
在一些情况下，这可能是非常重要的，特别是对于需要高精度稳定电压的应用来说。
例如，在测试高精度电路时，甚至细微的电压波动也可能导致测量结果存在误差。
双端直流稳压电源的另一个优点是它可以为电路提供比较低的噪声水平。
噪声是电源中存在的一些杂波信号，这些信号在某些情况下可能会对电路的性能和精度产生负面影响。
通常，为了降低噪声水平，这种电源需要使用更好的滤波器，同时还需要更好的稳压电路。
双端直流稳压电源的缺点是它通常需要使用大型的变压器。
这个变压器通常是电源的最大组成部分，这意味着它占据了更多的空间，并且通常比较沉重。
另一个缺点是，这种电源通常不能为高电流负载提供足够的电源，因为负载电流在稳定电源的情况下通常受到一定的约束。
尽管双端直流稳压电源存在一些缺点，但它仍然是一种重要的电源类型。
在许多应用领域中，需要提供精确、稳定的电压，这时就需要使用这种类型的电源。
与其他类型的电源相比，它通常提供更好的噪声抑制性能和更好的稳定性能。
在选择电源时应该综合考虑自身的需要，选择最适合自己应用场景的电源类型。
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
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)
=
1
0
2U2 sin td (t)
2 =
2U2
0. 9 U2
Io= Uo /RL =0.9 U2 / R精L选课件
9
二极管上的平均电流及承受的最高反向电压：
Ta
D1
u1
u2 io RL u2 uo
二极管上的平均电流：
ID
=
1I 2
o
b D2
uD
二极管承受的最高反向电压：
t
0 2
U DRM = 2 2U2
直流电压
直流 电压
滤波电路的结构特点: 电容与负载 RL 并联，或 电感与负载RL串联。 L
C
RL
精选课件
RL
19
(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
u1 u1
D4
u2
D1
D3
C
S uo
D2
RL
b
桥式整流电容滤波电路
精选课件
20
a
u1 u1
输出电压uo的稳定。 精选课件
1
整流电路的任务： 把交流电压转变为直流脉动的电压。
整流电路分类：
单相 三相
半波 全波
桥式 倍压整流
二极管 可控硅
本课主要介绍： 单相半波整流，单相全波整流，单相桥式整流
精选课件
2
15.2 单相整流电路
(1)单相半波整流电路
+ –
Ta
D
u2 >0 时: 二极管导通，忽略二极
(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
U o
=
1 2π
2π 0
u
o
d
( t
)
负载上的(平均)电流:
Io =
Uo RL
精选课件
16
(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:
承受的最高反向电压: UDRM= 2U2
精选课件
6
(2)单相全波整流电路
Ta
D1
+ – + –
+
u1
u2– io RL
u+2 uo
–
b
D2
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。
精选课件
7
单相全波整流电压波形
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。
ID
=
1 2
Io
（选购时：二极管额定电流>ID)
二极管截止时两端承受的最大反向电压：
URM=
2U2
（选购时：反向峰值电压 精选课件
2U18RM)
15.3 滤波电路
交流 整流 电压
脉动
滤波
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
精选课件
10
(3)单相桥式整流电路
组成：由四个二极管组成桥路
T
u1
D3
u2
D1
D4
D2
D1 D2 u2
D3 D4
RL uo u2
精选课件
RL uo
uo
11
u2正半周时电流通路
+
T
u1
D3
u2
D1
RL
D4
uo
D2
–
D1 、D4导通， D2、D3截止
精选课件
12
u2负半周时电流通路
T-
u1
D3
u2
整流输出电压平均值：
uo
t
Uo=0.9U2
t 负载电流平均值:
uD2,uD3
t Io= Uo /RL =0.9 U2 / RL
uD1,uD4
二极管最大反向电压：U
DRM精=选课件2t U二2 极管平均电流：ID=14Io/2
集成硅整流桥：
+ –
~+~-
u2 –
+ uo
精选课件
15
(4) 整流电路的主要参数
Ta
D
io uo
u1
u2
RL uo
t
0 2
b
Uo
=1
2
2
0 uo
d
(t
)
=
120Fra bibliotek=2U2
0.45U2
2U2 sin td (t)
Io= Uo /RL =0.45 U2 / R精选L课件
5
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
Ta
D1
u2 U2m
+
u1
u2
io
–
RL +
0
2
u2 + uo
uo
–
b D2
uD1
忽略二极管正向压降
0 ~ ： uD2 = 2u2
uD2
精选课件
2U2m
3
t 4
8
输出电压平均值（Uo）,输出电流平均值（Io )：
Ta
D1
u1
u2 io RL
uo
t
u2 uo
0 2
b
Uo
=
1
0
uo
D2
d (t
D1
D4
D2
+
RL
u0
D2、D3 导通， D1 、D4截止
精选课件
13
单相桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形
a
D3
RL
u2
D1 D4
uo
D2 b
u2
u2>0 时
u2<0 时
D1,D4导通 D2,D3截止 电流通路:
D2,D3导通 D1,D4截止 电流通路:
a D1 b D2 RLD4b RLD4a
直流稳压电源的组成和功能
整
滤
稳
u1
u2 流 u3
波 u4 压 uo
电
电
电
路
路
路
• 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
D4
u2
D1
D3
C
S uo
D2
RL
b
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
t1
uo
充电结束
精选课件
没时有的t电输容出
uc
波形
t21
u1 u1
D4
u2
D1
D3
C
S uO
D2
RL
b
RL接入（且RLC较大）时 (忽略整流电路内阻ro) u2
uO
精选课件
t 加入滤波电容
u1
+
u2
io RL
管正向压降，
uo
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精选零课件，反向电阻为无穷大。3
单相半波整流电压波形 u2
uD
Ta
D
0
uo
u1
u2
RL uo
b
uD
2
3
t 4
精选课件
4
输出电压平均值（Uo）,输出电流平均值（Io )： uD
时的波形
无滤波电容 时的波22 形
t
uo
t
u2上升， u2大于电容 上的电压uc，u2对电容充电，
uo= uc u2
u2下降， u2小于电容上的电压。 二极管承受反向电压而截止。 电容C通过RL放电， uc按指数 规律下降，时间常数 = RL C
精选课件
23
u1 u1
D4
u2
D1
D3
C
D2 b
u2
u o =2 U 2 (2 3 4 c2 o t s 1 4c 5 4 o t s 3 4c 5 6 o t s )
基波
基波峰值
4 2U2
S =Uo1M = 3π = 2 0.67
Uo 2 2U2 3
π 精选课件
输出电压平均值17
(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。