基礎電路

一般直流穩壓電源都使用220伏市電作為電源，經過變壓
、整流、濾波後輸送給穩壓電路進行穩壓，最終成為穩定的直流電源。這個過程中的變壓


、整流
、濾波等電路可以看作直流穩壓電源的基礎電路
，沒有這些電路對市電的前期處理，穩壓電路將無法正常工作。

 

 

通常直流穩壓電源使用電源變壓器來改變輸入到後級電路的電壓。電源變壓器由初級繞組、次級繞組和鐵芯組成。初級繞組用來輸入電源交流電壓，次級繞組輸出所需要的交流電壓。通俗的說
，電源變壓器是一種電→磁→電(dian)轉(zhuan)換(huan)器(qi)件(jian)。即(ji)初(chu)級(ji)的(de)交(jiao)流(liu)電(dian)轉(zhuan)化(hua)成(cheng)鐵(tie)芯(xin)的(de)閉(bi)合(he)交(jiao)變(bian)磁(ci)場(chang)，磁(ci)場(chang)的(de)磁(ci)力(li)線(xian)切(qie)割(ge)次(ci)級(ji)線(xian)圈(quan)產(chan)生(sheng)交(jiao)變(bian)電(dian)動(dong)勢(shi)。次(ci)級(ji)接(jie)上(shang)負(fu)載(zai)時(shi)，電(dian)路(lu)閉(bi)合(he)，次(ci)級(ji)電(dian)路(lu)有(you)交(jiao)變(bian)電(dian)流(liu)通(tong)過(guo)。變(bian)壓(ya)器(qi)的(de)電(dian)路(lu)圖(tu)符(fu)號(hao)見(jian)圖(tu)2－3－1。
 

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jingguobianyaqibianyahouderengranshijiaoliudian，xuyaozhuanhuanweizhiliudiancainengtigonggeihoujidianlu，zhegezhuanhuandianlujiushizhengliudianlu。zaizhiliuwenyadianyuanzhongliyongerjiguandedanxiangdaodiantexing
，jiangfangxiangbianhuadejiaoliudianzhengliuweizhiliudian。

 

（1）半波整流電路半波整流電路見圖2－3－2。其中B1是電源變壓器
，D1是整流二極管，R1是負載。B1次級是一個方向和大小隨時間變化的正弦波電壓，波形如圖 2－3－3（a）所示。0～π期間是這個電壓的正半周，這時B1次級上端為正下端為負，二極管D1正向導通，電源電壓加到負載R1上，負載R1中有電流通過；π～2π期間是這個電壓的負半周，這時B1次級上端為負下端為正，二極管D1反向截止，沒有電壓加到負載R1上，負載R1中沒有電流通過。在 2π～3π、3π～4π等後續周期中重複上述過程
，這樣電源負半周的波形被“削”掉
，得到一個單一方向的電壓
，波形如圖2－3－3（b）所示。由於這樣得到的電壓波形大小還是隨時間變化，我們稱其為脈動直流。

 

設B1次級電壓為E，理想狀態下負載R1兩端的電壓可用下麵的公式求出：

 

 

（2）全波整流電路

 

由於半波整流電路的效率較低，於是人們很自然的想到將電源的負半周也利用起來，這樣就有了全波整流電路。全波整流電路圖見圖2－3－6。相對半波整流電路，全波整流電路多用了一個整流二極管D2，變壓器B1的次級也增加了一個中心抽頭。這個電路實質上是將兩個半波整流電路組合到一起。在0～π期間B1次級上端為正下端為負，D1正向導通，電源電壓加到R1上，R1兩端的電壓上端為正下端為負，其波形如圖2－3－7（b）所示，其電流流向如圖2－3－8所示；在π～2π期間B1次級上端為負下端為正，D2正向導通，電源電壓加到R1上，R1兩端的電壓還是上端為正下端為負

，其波形如圖2－3－7（c）所示，其電流流向如圖2－3－9所示。在2π～3π
、3π～4π等後續周期中重複上述過程，這樣電源正負兩個半周的電壓經過D1、D2整流後分別加到R1兩端，R1上得到的電壓總是上正下負，其波形如圖2－3－7（d）所示。

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設B1次級電壓為E，理想狀態下負載R1兩端的電壓可用下麵的公式求出：
 

 

整流二極管D1和D2承受的反向峰值電壓為：
 

 

全波整流電路每個整流二極管上流過的電流隻是負載電流的一半
，比半波整流小一倍。

 

（3）橋式整流電路

 

由you於yu全quan波bo整zheng流liu電dian路lu需xu要yao特te製zhi的de變bian壓ya器qi，製zhi作zuo起qi來lai比bi較jiao麻ma煩fan
，於yu是shi出chu現xian了le一yi種zhong橋qiao式shi整zheng流liu電dian路lu。這zhe種zhong整zheng流liu電dian路lu使shi用yong普pu通tong的de變bian壓ya器qi，但dan是shi比bi全quan波bo整zheng流liu多duo用yong了le兩liang個ge整zheng流liu二er極ji管guan。由you於yu四si個ge整zheng流liu二er極ji管guan連lian接jie成cheng電dian橋qiao形xing式shi，所suo以yi稱cheng這zhe種zhong整zheng流liu電dian路lu為wei橋qiao式shi整zheng流liu電dian路lu。

​

 

由圖2－3－13可以看出在電源正半周時
，B1次級上端為正
，下端為負，整流二極管D4和D2導通，電流由變壓器B1次級上端經過D4
、R1
、D2回到變壓器B1次級下端
；由圖2－3－14可以看出在電源負半周時，B1次級下端為正，上端為負，整流二極管D1和D3導通，電流由變壓器B1次級下端經過 D1

、R1、D3回到變壓器B1次級上端。R1兩端的電壓始終是上正下負，其波形與全波整流時一致。
 

 

設B1次級電壓為E，理想狀態下負載R1兩端的電壓可用下麵的公式求出：
 

 

整流二極管D1和D2承受的反向峰值電壓為：

 

 

橋式整流電路每個整流二極管上流過的電流是負載電流的一半，與全波整流相同。

 

通常情況下橋式整流電路都簡化成圖2－3－17的形式
 

（4）倍壓整流電路

 

前qian麵mian介jie紹shao的de三san種zhong整zheng流liu電dian路lu輸shu出chu電dian壓ya都dou小xiao於yu輸shu入ru交jiao流liu電dian壓ya的de有you效xiao值zhi，如ru果guo需xu要yao輸shu出chu電dian壓ya大da於yu輸shu入ru交jiao流liu電dian壓ya有you效xiao值zhi時shi可ke以yi采cai用yong倍bei壓ya電dian路lu，見jian圖tu2－3－18。由圖 2－3－19可知

，在電源的正半周，變壓器B1次級上端為正下端為負

，D1導通，D2截止，C1通過D1充電，充電後C1兩端電壓接近B1次級電壓峰值，方向為左端正右端負；由圖2－3－20可知，在電源的負半周
，變壓器B1次級上端為負下端為正
，D1截止，D2導通，C2通過D1充電
，充電後C2兩端電壓接近C1兩端電壓與B1次級電壓峰值之和，方向為下端正上端負。由於負載R1與C1並聯，當R1足夠大時
，R1兩端的電壓即為接近2倍B1次級電壓。

 

 

二倍壓整流電路還有另外一種形式的畫法
，見圖2－3－21，其原理與圖2－3－18完全一致，隻是表現形式不一樣。
 

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二倍壓電路還可以很容易的擴展為n倍壓電路，具體電路見圖2－3－22。

 

 

 

jiaoliudianjingguozhengliuhoudedaodeshimaidongzhiliu，zheyangdezhiliudianyuanyouyusuohanjiaoliuwenbohenda
，bunengzhijieyongzuodianzidianludedianyuan。lvbodianlukeyidadajiangdizhezhongjiaoliuwenbochengfen
，rangzhengliuhoudedianyaboxingbiandebijiaopinghua。

 

（1）電容濾波電路電容濾波電路圖見圖2－3－23
，電容濾波電路是利用電容的充放電原理達到濾波的作用。在脈動直流波形的上升段，電容C1充電
，由於充電時間常數很小，所以充電速度很快；在脈動直流波形的下降段，電容C1放電，由於放電時間常數很大，所以放電速度很慢。在C1還沒有完全放電時再次開始進行充電。這樣通過電容C1的反複充放電實現了濾波作用。濾波電容C1兩端的電壓波形見圖2－3－24（b）。

 

 

jiaoliudianjingguozhengliuhoudedaodeshimaidongzhiliu，zheyangdezhiliudianyuanyouyusuohanjiaoliuwenbohenda，bunengzhijieyongzuodianzidianludedianyuan。lvbodianlukeyidadajiangdizhezhongjiaoliuwenbochengfen，rangzhengliuhoudedianyaboxingbiandebijiaopinghua。

 

（1）電容濾波電路電容濾波電路圖見圖2－3－23，電容濾波電路是利用電容的充放電原理達到濾波的作用。在脈動直流波形的上升段
，電容C1充電，由於充電時間常數很小，所以充電速度很快；在脈動直流波形的下降段，電容C1放電，由於放電時間常數很大，所以放電速度很慢。在C1還沒有完全放電時再次開始進行充電。這樣通過電容C1的反複充放電實現了濾波作用。濾波電容C1兩端的電壓波形見圖2－3－24（b）。

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選擇濾波電容時需要滿足下式的條件：

 

 

（2）電感濾波電路

 

電感濾波電路圖見圖2－3－26。dianganlvbodianlushiliyongdianganduimaidongzhiliudefanxiangdiandongshilaidadaolvbodezuoyong
，dianganliangyuedalvboxiaoguoyuehao。dianganlvbodianludaifuzainenglibijiaohao，duoyongyufuzaidianliuhendadechanghe。
 

 

（3）RC濾波電路

 

使用兩個電容和一個電阻組成RC濾波電路
，又稱π型RC濾波電路。見圖2－3－27所示。這種濾波電路由於增加了一個電阻R1
，使交流紋波都分擔在R1上。R1和C2越大濾波效果越好，但R1過大又會造成壓降過大
，減小了輸出電壓。一般R1應遠小於R2。
 

 

（4）LC濾波電路

 

與RC濾波電路相對的還有一種LC濾波電路，這種濾波電路綜合了電容濾波電路紋波小和電感濾波電路帶負載能力強的優點。其電路圖見圖2－3－28。
 

 

（5）有源濾波電路

 

dangduilvboxiaoguoyaoqiujiaogaoshi，keyitongguozengjialvbodianrongderonglianglaitigaolvboxiaoguo。danshishoudianrongtijixianzhi，youbukenengwuxianzhizengdalvbodianrongderongliang，zheshikeyishiyongyouyuanlvbodianlu。qidianluxingshijiantu2－3－29，其中電阻R1是三極管T1的基極偏流電阻
，電容C1是三極管T1的基極濾波電容

，電阻R2是負載。這個電路實際上是通過三極管T1的放大作用，將C1的容量放大β倍，即相當於接入一個（β+1）C1的電容進行濾波。
 

 

圖2－3－29中，C1可選擇幾十微法到幾百微法；R1可選擇幾百歐到幾千歐，具體取值可根據T1的β值確定，β值高，R可取值稍大
，隻要保證T1的集電極－發射極電壓（UCE）大於1.5V即可。T1選擇時要注意耗散功率PCM必須大於UCEI，如果工作時發熱較大則需要增加散熱片。有源濾波電路屬於二次濾波電路


，前級應有電容濾波等濾波電路，否則無法正常工作。

 

 

（1）常(chang)用(yong)整(zheng)流(liu)電(dian)路(lu)性(xing)能(neng)對(dui)照(zhao)電(dian)路(lu)名(ming)稱(cheng)每(mei)個(ge)原(yuan)件(jian)承(cheng)受(shou)的(de)最(zui)大(da)反(fan)向(xiang)電(dian)壓(ya)每(mei)個(ge)原(yuan)件(jian)的(de)平(ping)均(jun)電(dian)流(liu)變(bian)壓(ya)器(qi)次(ci)級(ji)電(dian)壓(ya)有(you)效(xiao)值(zhi)變(bian)壓(ya)器(qi)次(ci)級(ji)電(dian)流(liu)有(you)效(xiao)值(zhi)半(ban)波(bo)整(zheng)流(liu)3.14UI2.221U＋e1.571I全波整流3.14U0.5I1.111U＋e0.786I橋式整流1.571U0.5I1.111U＋2e1.111I注：U為負載兩端電壓值
；I為負載上電流值；e為整流二極管壓降

，一般取0.7V。

 

（2）changyongwuyuanlvbodianluxingnengduizhaodianlumingchenglvboxiaoguoshuchudianyashuchudianliuyingyongtediandianronglvboshaochagaoshaoxiaojiegoujiandan。youyudaronglianglvbodianrongdeguangfanshiyong，kefulelvboxiaoguoshaochadequedian，guangfanyongyugeleidianyuandianlu。dianganlvbojiaochadidadianyuandianluzhongjiaoshaoshiyong。RC濾波較好較高小常用於電子管收音機電路和各種高低頻退耦電路。LC濾波很好高稍小電源電路中較少使用。

 

（3）電容濾波電路輸出電流大小與濾波電容量的關係輸出電流（A）210.5～10.1～0.50.05～10.05電容量（μF）400020001000500200～500200

 

（4）常用整流濾波電路計算表電路名稱（均使用電容濾波）輸入交流電壓（有效值）負載開路時輸出電壓帶負載時輸出電壓（估計值）每個二極管的最大反向電壓每個二極管通過的電流需要使用的二極管數量半波整流E1.414EE2.828EI1全波整流2E1.414E1.2E2.828E0.5I2橋式整流E1.414E1.2E1.414E0.5I4二倍壓E2.828E2E2.828EI2



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