直流穩(wěn)壓電源工作原理

一 直流穩(wěn)壓電源功能
直流穩(wěn)壓電路，是將交流電變壓，整流，濾波，穩(wěn)壓的過程。在介紹這個電路之前，先簡單說下主要用到的元器件。
1 電阻
電阻的作用是阻礙線路上電流的流動，可以用作分壓，負(fù)載等用途。

2 電容
電容的特點是只有在充電時，電流才能從它上面流過。所以直流電無法通過。而交流電是隨著時間改變著大小和方向，電容器連接在交流電源上，電容器就會連續(xù)的充電和放電，所以電路中就會流過與交流電變化一致的充電放電電流。

3 電感
電感能將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榇拍埽⒛茉诖艌鲋袃Υ婺芰?。電感的特性與電容相反，它阻交流同直流。

4 二極管
二極管具有單向?qū)щ娦?，在正向電壓作用下?dǎo)通阻值很小，反向電壓作用下，電阻極大。

5 變壓器
利用電磁感應(yīng)的原理來改變交流電壓的裝置，用作升降電壓，匹配阻抗等。



二 直流穩(wěn)壓電源的電路構(gòu)成
2.1變壓
將正弦工頻交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榉嫌秒娫O(shè)備所需要的正弦工頻交流電壓

2.2 整流電路
利用二極管單向?qū)ǖ奶匦裕梢宰龀烧麟娐贰?br /> (1)半波整流


交流電壓u1經(jīng)過變壓器變壓為u2。當(dāng)交流電壓在正半周時，VD受到正向電壓作用導(dǎo)通，電流經(jīng)過負(fù)載RL產(chǎn)生輸出電壓u0。在交流電壓負(fù)半周時，VD受到反向電壓作用不能導(dǎo)通，RL上無輸出電壓，這樣就將交流電的波形就變?yōu)橄聢D所示。



(2) 橋式整流
橋式整流克服了半波整流波形不連續(xù)的缺點，由四個二極管構(gòu)成電橋。如下圖


在交流電壓正半周時，VD1導(dǎo)通，VD3導(dǎo)通。所以電流從a點經(jīng)VD1再到c點，流過負(fù)載Rl，通過VD3流回b。而在電壓負(fù)半周時，VD2與VD4導(dǎo)通，電流從b點流經(jīng)VD2，經(jīng)過c點，流過負(fù)載，通過VD4流回a點。這樣無論輸入端在正半周還是負(fù)半周，輸出端都是單一的方向。如下圖



三 濾波電路
經(jīng)過整流電路處理的電壓波形仍然波動較大，并不是我們所希望的直流波形。所以我們要對其進(jìn)行濾波處理，過濾其中的脈動部分，盡量減小輸出電壓中交流的分量，使波形平滑。
我們要利用電容與電感的特性達(dá)到濾波的目的。
3.1 電容濾波
適用負(fù)載電流較小的場合


在t=0時刻，假設(shè)橋式整流電路能在這個瞬間導(dǎo)通，電流經(jīng)過橋式電路，在為電容C充電的同時，流過負(fù)載RL。在u2達(dá)到最大值，下圖中的a點，u2下降，當(dāng)uc>u2時，VD1，VD3反向截止，此時C向負(fù)載RL放電，直到下個周期當(dāng)u2上升，到達(dá)b點的時刻，u2>uc，V2與V4導(dǎo)通，u2再次向電容C充電，負(fù)載上的輸出增大。從波形圖上看，波形的波紋顯著平滑了。波形圖如下

3.2 電感濾波
適用于負(fù)載電流較大的場合


電感直流阻抗小，但交流阻抗很大。利用這一特性，我們可以將整流后波形中的交流部分濾除，從而達(dá)到使波形平滑的目的。

3.3 LC濾波電路
我們在電感濾波電路負(fù)載RL上并聯(lián)一個電容C以增加濾波效果，可以使我們得到較大輸出電流的同時減小電壓波動。

四 穩(wěn)壓電路
可以采用集成三端式穩(wěn)壓器，集成穩(wěn)壓器具有輸出電流大，輸出電壓高，體積小，可靠性高等優(yōu)點。其中78XX為固定電壓、正電壓輸出。79XX為固定電壓、負(fù)電壓輸出。
基本應(yīng)用電路如下圖。