详解直流稳压电源的基础电路

时间：2024-10-11

基本电路

一般直流稳压电源都应用220伏电压做为开关电源，通过直流变压器、整流器、过滤后运输给稳压管电路开展稳压管，最后变为稳定性的直流稳压电源。这一环节中的直流变压器、整流器、过滤等电路可以当作直流稳压电源的基本电路，沒有这种电路对电压的初期解决，稳压管电路将无 ** 常工作中。

1、直流变压器电路

通常直流稳压电源应用环形变压器来更改键入到后级电路的电压。环形变压器由初中级绕阻、次级绕组和变压器铁芯构成。初中级绕阻用于键入开关电源沟通交流电压，次级绕组导出所须要的沟通交流电压。简单的说，环形变压器是一种电→磁→电变换元器件。即初中级的交流电流转换成变压器铁芯的合闭交替变化电磁场，磁场的磁感线激光切割初级线圈造成交替变化感应电动势。次级线圈接好负载时，电路合闭，次级线圈电路有交变电流根据。变电器的电路图标记见图1。

图1变电器电路图标记

2、整流器电路

通过变电器直流变压器后的依然是交流电流，必须变换为直流电源才可以给予给后续电路，这一变换电路便是整流器电路。在直流稳压电源中运用二极管的单项工程导电性特点，将方位转变的交流电流整流器为直流电源。

(1)半波整流电路

半波整流电路见下面的图。在其中B1是环形变压器，D1是整流二极管，R1是负载。B1次级线圈是一个趋势和尺寸随时长变动的正弦波形电压，波型如下图2所显示。0～π期内是这一电压的正半周期，这时B1次级线圈上方为正下方为负，二极管D1正指导通，开关电源电压加到负载R1上，负载R1中有电流量根据；π～2π期内是这一电压的负半周期，这时B1次级线圈上方为负下方为正，二极管D1反方向截至，沒有电压加到负载R1上，负载R1中没有电流量根据。在 2π～3π、3π～4π等后面周期时间中反复以上全过程，那样开关电源负半周期的波型被“削”掉，获得一个单一方位的电压，波型如下图3所显示。因为那样获得的电压波型尺寸或是随时长转变，大家称其为脉冲直流电。

图2半波整流电路图

图3半波整流波形

设B1次级线圈电压为E，理想化情况下负载R1两边的电压可以用下边的公式计算求出：

整流二极管D1承担的正向较高值电压为：

因为半波整流电路只运用开关电源的正半周期，开关电源的利用率较低，因此半波整流电路仅在高电压、小电流量等较少数情形下应用，一般开关电源电路中非常少应用。

(2)全波整流电路

因为半波整流电路的高效率较低，因此大家很肯定的想起将开关电源的负半周期也充分利用起來，那样就拥有全波整流电路。全波整流电路图见图4。相对性半波整流电路，全波整流电路常用了一个整流二极管D2，变电器B1的次级线圈也增多了一个中心抽头。这一电路本质上是将2个半波整流电路组成到一起。在0～π期内B1次级线圈上方为正下方为负，D1正指导通，开关电源电压加进R1上，R1两边的电压上方为正下方为负，其波型如下图5所显示，其电流流向如下图6所显示；在π～2π期内B1次级线圈上方为负下方为正，D2正指导通，开关电源电压加进R1上，R1两边的电压或是上方为正下方为负，其波型如下图5所显示，其电流流向如下图7所显示。在2π～3π、3π～4π等后面周期时间中反复以上全过程，那样开关电源正负极2个半周期的电压通过D1、D2整流器后各自加进R1两边，R1上获得的电压一直上正下负，其波型如下图5所显示。

图4全波整流电路图

图5全波整流波形

图6全波整流电路电流流向图

图7全波整流电路电流流向图

设B1次级线圈电压为E，理想化情况下负载R1两边的电压可以用下边的公式计算求出：

整流二极管D1和D2承担的正向较高值电压为：

全波整流电路每一个整流二极管名流过的调整仅仅负载电流量的一半，比半波整流小一倍。

(3)桥式整流电路

因为全波整流电路必须特别制作的变电器，制做出来非常不便，因此产生了一种桥式整流电路。这类整流器电路应用一般的变电器，可是比全波整流常用了2个整流二极管。因为四个整流二极管组合成电桥电路方式，因此称这类整流器电路为桥式整流电路。

图8桥式整流电路图

由图9可以看到在开关电源正半周期时，B1次级线圈上方为正，下方为负，整流二极管D4和D2关断，电流量由变电器B1次级线圈上方通过D4、R1、D2返回变电器B1次级线圈下方；由图10可以看到在开关电源负半周期时，B1次级线圈下方为正，上方为负，整流二极管D1和D3关断，电流量由变电器B1次级线圈下方通过 D1、R1、D3返回变电器B1次级线圈上方。R1两边的电压自始至终是上正下负，其波型与全波整流时一致。

图9桥式整流电路电流流向图

图10桥式整流电路电流流向图

设B1次级线圈电压为E，理想化情况下负载R1两边的电压可以用下边的公式计算求出：

整流二极管D1和D2承担的正向较高值电压为：

桥式整流电路每一个整流二极管名流过的电流量是负载电流的一半，与全波整流同样。

一般而言桥式整流电路都简单化成图11的方式。

图11桥式整流简单化电路图

(4)倍压整流电路

前边讲解的三种整流器电路导出电压都低于键入沟通交流电压的有效值，假如必须导出电压**过键入沟通交流电压有效值时可以选用倍压电路，见图12。由图13得知，在开关电源的正半周期，变电器B1次级线圈上方为正下方为负，D1关断，D2截至，C1根据D1电池充电，充电后C1两边电压贴近B1次级线圈电压较高值，方位为左摆正右边负；由图14得知，在开关电源的负半周期，变电器B1次级线圈上方为负下方为正，D1截至，D2关断，C2根据D1电池充电，充电后C2两边电压贴近C1两边电压与B1次级线圈电压较高值之和，方位为下摆正上方负。因为负载R1与C1并接，当R1充足大时，R1两边的电压即是贴近2倍B1次级线圈电压。

图12二倍压整流电路图

图13二倍压整流电流流向图

图14二倍压整流电流流向图

二倍压整流电路也有此外一种方式的怎么画，见图15，其基本原理与图12完全一致，仅仅表达形式不一样。

图15二倍压整流电路图(另一种方式)

二倍压电路还能够非常容易的发展为n倍压电路，实际电路见图16。

图16 n倍压整流电路图

3、滤波电路

交流电流经整流器后获得的是脉冲直流电，那样的直流稳压电源因为所含沟通交流谐波失真非常大，不可以立即作为光电电路的开关电源。滤波电路可以大幅度降低这类沟通交流谐波失真有效成分，让整流器后的电压波型越来越较为光滑。

(1)电容器滤波电路

电容滤波电路图见图17，电容器滤波电路是使用电容器的蓄电池充电基本原理做到过滤的功效。在脉冲直流电波型的上升段，电容器C1电池充电，因为电池充电稳态值不大，因此电池充电的速度迅速；在脉冲直流电波型的下降段，电容器C1充放电，因为充放电稳态值非常大，因此充放电速率比较慢。在C1都还没彻底充放电时再度逐渐开展电池充电。那样根据电容器C1的不断蓄电池充电完成了过滤功效。耦合电容C1两边的电压波型见图18。

图17 电容器滤波电路

图18 电容滤波电路波形

挑选耦合电容时必须达到上式的标准：

(2)电感器滤波电路

电感滤波电路图见图19。电感器滤波电路是运用电感器对脉冲直流电的反方向感应电动势来实现过滤的功效，电感器量越大过滤性能越好。电感器滤波电路带负载工作能力比较好，多用以负载电流量非常大的场所。

图19 电感器滤波电路

(3)RC滤波电路

应用2个电容器和一个电阻器构成RC滤波电路，又被称为π型RC滤波电路。见图20所显示。这类滤波电路因为提高了一个电阻器R1，使沟通交流谐波失真都分摊在R1上。R1和C2越大过滤性能越好，但R1过大又会导致损耗过大，减少了导出电压。一般R1应远低于R2。

图20 RC滤波电路

(4)LC滤波电路

与RC滤波电路相对性的也有一种LC滤波电路，这类滤波电路综合性了电容器滤波电路谐波失真小和电感器滤波电路带负载工作能力强的优势。其电路图见图21。

图21 LC滤波电路

(5)数字功放滤波电路

当想过滤实际效果规定较高时，可以利用提升耦合电容的容积来提升过滤实际效果。可是受电容器容积限定，又不太可能无限制扩大耦合电容的容积，这时可以应用数字功放滤波电路。其电路方式见图22，在其中电阻器R1是三极管T1的基较偏流电阻，电容器C1是三极管T1的基较耦合电容，电阻器R2是负载。这一电路事实上是根据三极管T1的变大功效，将C1的容积变大β倍，即等同于连接一个(β 1)C1的电容器开展过滤。

图22 数字功放滤波电路

图22中，C1可挑选几十微法到好几百微法；R1可挑选好几百欧到好几千欧，实际选值可依据T1的β值明确，β偏高，R可选值稍大，只需确保T1的集电结-发射较电压(UCE)**过1.5V就可以。T1挑选时要留意损耗输出功率PCM务必**过UCEI，假如运行时发烫比较大则必须提升散热器。

数字功放滤波电路归属于二次滤波电路，前面应该有电容滤波等滤波电路，不然无 ** 常工作中。

4、整流器滤波电路汇总

(1)常见整流器电路特性对比

注：U为负载两边电压值；I为负载上电流；e为整流器二极管压降，一般取0.7V。

(2)常见微波感应器滤波电路特性对比

(3)电容器滤波电路导出电流量尺寸与耦合电容量的关联

(4)常见整流器滤波电路计算表

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