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【干貨】詳解整流、濾波與線性串聯型穩壓電源工作原理

發布時間:2018-08-21 責任編輯:lina

【導讀】整流電路的任務是利用二極管的單向導電性,把正、負交變的50Hz電網電壓變成單方向脈動的直流電壓。

一、整流與濾波電路

整流電路的任務是利用二極管的單向導電性,把正、負交變的50Hz電網電壓變成單方向脈動的直流電壓。



整流電路只是將交流電變換為單方向的脈動電壓和電流,由于后者含有較大的交流成分,通常還需在整流電路的輸出端接入濾波電路,以濾除交流分量,從而得到平滑的直流電壓。



由波形可知:

1.開關S打開時,電容兩端電壓為變壓器付邊的最大值 

2 .開關S閉合,即為電容濾波電阻負載,當變壓器付邊電壓大于電容上電壓時 ,電容充電,輸出電壓升高,當 時電容放電,輸出下降。如此充電快,放電慢的不斷反復,在負載上將得到比較平滑的輸出電壓。當負載電阻越大時,放電越慢,紋波電壓越小,負載電阻小時,放電快,紋波大,而且輸出電壓低。


為此有三種情況下的輸出電壓估算值:

1)電容濾波,負載開路時 

2)無電容濾波,電阻負載時,輸出電壓平均值為: 。 


3)電容濾波,電阻負載時通常用下式進行估算 
,通常按 估算。


為確保二極管安全工作,要求:不同電子設備要求其電源電壓的平滑程度不同,為此可采用不同的濾波電路。常見的有電容濾波、電感濾波和復式濾波電路(兩個或兩個以上濾波元件組成)。


 

二、線性串聯型穩壓電路

整流濾波后的電壓是不穩壓的,在電網電壓或負載變化時,該電壓都會產生變化,而且紋波電壓又大。所以,整流濾波后,還須經過穩壓電路,才能使輸出電壓在一定的范圍內穩定不變。


1、穩壓電路(電源)的主要性能指標

輸出的穩定電壓值Vo,最大輸出電流Imax,輸出紋波電壓V~,穩壓系數(電壓調整率) , 該值越小,穩定性越好 

輸出電阻(內阻) , ,內阻越小越好。

2、串聯型穩壓電路的基本結構基本思路:

 

 


串聯型:



當輸入電壓(VI)改變時,能自動調節(VCE)電壓的大小,使輸出電壓(Vo)保持恒定。例如:VI↑→Vo↑→經取樣和放大電路后→IB↓→VCE↑→Vo↓

串聯型穩壓電路基本結構:



VI是整流濾波后的電壓,T為調整管,A為比較放大電路,VREF為基準電壓,它由穩壓管Dz與限流電阻R構成。R1與R2組成反饋網絡,是用來反映輸出電壓變化的取樣環節。


電路也可以改畫成以下形式,以便看圖方便。 



如把串聯穩壓電路看作反饋放大器(輸入為VI,輸出為Vo),則這種電路屬于電壓串聯負反饋 。


在深度負反饋條件下 , 


這種穩壓電路的主回路由調整管T與負載相串聯構成,且T工作在線性狀態,故稱為線性串聯式穩壓電路。


輸出電壓Vo=VI-VCE,其變化量由反饋網絡取樣,并經放大電路(A)放大后去控制調整管T的基極電壓,從而改變調整管T的VCE大小。


當輸入電壓VI增加(或負載電流Io減小)時,導致輸出電壓Vo增加,隨之反饋電壓VF=R2Vo/(R1+R2)=FvVo也增加(Fv為反饋系數)。VF與基準電壓VREF相比較,其差值電壓經比較放大電路放大后使調整管的VB和IC減小,于是調整管T的c-e間電壓VCE增大,使Vo下降,從而維持Vo基本恒定。顯然,這是電壓負反饋電路基本性能。




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