【正文】 化的進(jìn)程。AC/DC變換安電路的接線方式可分為：半波電路、全波電路。按電源的相數(shù)可分為：?jiǎn)蜗唷⑷?、多?按電路工作象限又可分為一象限、二象限、三象限、四象限[6]。Vo(DC)其簡(jiǎn)單框圖如圖15所示:Vi(AC)整流濾 波EMI濾波器高頻變壓器控制驅(qū) 動(dòng)取樣放大比 較變換器整流濾 波圖25AC/DC變換器原理第3章 整流 濾波及穩(wěn)壓方面的原理及使用[5]整流，就是把交流電變?yōu)橹绷麟姷倪^程。利用具有單向?qū)щ娞匦缘钠骷?，可以把方向和大小交變的電流變換為直流電。下面介紹利用晶體二極管組成的各種整流電路。如圖31，是一種最簡(jiǎn)單的整流電路。它由電源變壓器B 、整流二極管D 和負(fù)載電阻Rfz ，組成。變壓器把市電電壓（多為220伏）變換為所需要的交變電壓E2，D 再把交流電變換為脈動(dòng)直流電。220vE2D 1N4001Rfz圖31半波整流電路變壓器砍級(jí)電壓E2，是一個(gè)方向和大小都隨時(shí)間變化的正弦波電壓，它的波形如圖32（a）所示。在0～K時(shí)間內(nèi)，E2為正半周即變壓器上端為正下端為負(fù)。此時(shí)二極管承受正向電壓面導(dǎo)通，E2通過它加在負(fù)載電阻Rfz上，在π～2π 時(shí)間內(nèi)，E2為負(fù)半周，變壓器次級(jí)下端為正，上端為負(fù)。這時(shí)D承受反向電壓，不導(dǎo)通，Rfz，上無(wú)電壓。在π～2π時(shí)間內(nèi)，重復(fù)0～π 時(shí)間的過程，而在3π～4π時(shí)間內(nèi)，又重復(fù)π～2π時(shí)間的過程…這樣反復(fù)下去，交流電的負(fù)半周就被削掉了，只有正半周通過Rfz，在Rfz上獲得了一個(gè)單一右向（上正下負(fù)）的電壓，如圖32（b）所示，達(dá)到了整流的目的，但是，負(fù)載電壓Usc。以及負(fù)載電流的大小還隨時(shí)間而變化，因此，通常稱它為脈動(dòng)直流。圖32半波整流波形這種除去半周、圖下半周的整流方法，叫半波整流。不難看出，半波整說(shuō)是以犧牲一半交流為代價(jià)而換取整流效果的，電流利用率很低（計(jì)算表明，整流得出的半波電壓在整個(gè)周期內(nèi)的平均值，即負(fù)載上的直流電壓Usc = ）因此常用在高電壓、小電流的場(chǎng)合，而在一般無(wú)線電裝置中很少采用。[5][10]如果把整流電路的結(jié)構(gòu)作一些調(diào)整，可以得到一種能充分利用電能的全波整流電路。圖33 是全波整流電路的電原理圖。全波整流電路的工作原理，可用圖34 所示的波形圖說(shuō)明。在0～π間內(nèi)，E2a 對(duì)Dl為正向電壓，D1 導(dǎo)通，在Rfz 上得到上正下負(fù)的電壓；E2b 對(duì)D2為反向電壓，D2 不導(dǎo)通，見圖34（b）。在π2π時(shí)間內(nèi)，E2b 對(duì)D2為正向電壓，D2導(dǎo)通，在Rfz 上得到的仍然是上正下負(fù)的電壓；E2a 對(duì)D1為反向電壓，D1 不導(dǎo)通，見圖34（C）。圖33全波整流電路(D) 圖34全波整流電路波形如此反復(fù)，由于兩個(gè)整流元件DD2輪流導(dǎo)電，結(jié)果負(fù)載電阻Rfz 上在正、負(fù)兩個(gè)半周作用期間，都有同一方向的電流通過，如圖34（b）所示的那樣，因此稱為全波整流，全波整流不僅利用了正半周，而且還巧妙地利用了負(fù)半周，從而大大地提高了整流效率（Usc＝，比半波整流時(shí)大一倍）。圖33所示的全波整濾電路，需要變壓器有一個(gè)使兩端對(duì)稱的次級(jí)中心抽頭，這給制作上帶來(lái)很多的麻煩。另外，這種電路中，每只整流二極管承受的最大反向電壓，是變壓器次級(jí)電壓最大值的兩倍，因此需用能承受較高電壓的二極管。[5]橋式整流電路是使用最多的一種整流電路。這種電路，只要增加兩只二極管口連接成橋式結(jié)構(gòu)，便具有全波整流電路的優(yōu)點(diǎn)，而同時(shí)在一定程度上克服了它的缺點(diǎn)。圖35橋式整流電路橋式整流電路的工作原理如下：E2為正半周時(shí)，對(duì)DD3加正向電壓，Dl，D3導(dǎo)通；對(duì)DD4加反向電壓，DD4截止。電路中構(gòu)成EDl、Rfz 、D3通電回路，在Rfz 上形成上正下負(fù)的半波整洗電壓，E2為負(fù)半周時(shí)，對(duì)DD4加正向電壓，DD4導(dǎo)通；對(duì)DD3加反向電壓，DD3截止。電路中構(gòu)成EDRfz 、D4通電回路，同樣在Rfz 上形成上正下負(fù)的另外半波的整流電壓。37橋式整流電路波形圖 如此重復(fù)下去，結(jié)果在Rfz 上便得到全波整流電壓。其波形圖和全波整流波形圖是一樣的。從圖36中還不難看出，橋式電路中每只二極管承受的反向電壓等于變壓器次級(jí)電壓的最大值，比全波整洗電路小一半！如圖37在負(fù)載電阻上正負(fù)半周經(jīng)過合成，得到的是同一個(gè)方向的單向脈動(dòng)電壓。輸出電壓是單相脈動(dòng)電壓。通常用它的平均值與直流電壓等效。輸出平均電壓為 （31）流過負(fù)載的平均電流為 （32） 流過過二極管的平均電流為 （33）二極管所承受的最大反向電壓（34）[5]若電路處于正半周，二極管DD3導(dǎo)通，變壓器次端電壓v2給電容器C充電。此時(shí)C相當(dāng)于并聯(lián)在v2上，所以輸出波形同v2 ，是正弦形。所以，在t1到t2時(shí)刻，二極管導(dǎo)電，Ｃ充電，vC=vL按正弦規(guī)律變化；t2到t3時(shí)刻二極管關(guān)斷，vC=vL按指數(shù)曲線下降，放電時(shí)間常數(shù)為RLC。需要指出的是，當(dāng)放電時(shí)間常數(shù)RLC增加時(shí)，t1點(diǎn)要右移， t2點(diǎn)要左移，二極管關(guān)斷時(shí)間加長(zhǎng)，導(dǎo)通角減小，見曲線3；反之，RLC減少時(shí)，導(dǎo)通角增加。顯然，當(dāng)ＲL很小，即IL很大時(shí)，電容濾波的效果不好，見濾波曲線中的2。反之，當(dāng)ＲL很大，即IL很小時(shí)，盡管C較小, RLC仍很大,電容濾波的效果也很好,見濾波曲線中的3。所以電容濾波適合輸出電流較小的場(chǎng)合圖311 單橋式整流電容濾波示意圖電容濾波的計(jì)算比較麻煩，因?yàn)闆Q定輸出電壓的因素較多。工程上有詳細(xì)的曲線可供查閱。一般常采用以下近似估算法：一種是用鋸齒波近似表示，即 （35）另一種是在RLC=(3~5)T/ 2的條件下，近似認(rèn)為VL=VO=。（或者，電容濾波要獲得較好的效果，工程上也通常應(yīng)滿足wRLC≥6~10。）（一）電感濾波電路工作原理在大電流的情況下，由于負(fù)載電阻RL很小。若采用電容濾波電路，則電容容量勢(shì)必很大，而且整流二極管的沖擊電流也非常大，在此情況下應(yīng)采用電感濾波。如下圖所示，由于電感線圈的電感量要足夠大，所以一般需要采用有鐵心的線圈。圖315電感濾波電路工作原理圖311單橋式整流電感濾波電路圖316電感濾波電路和波形圖（二）與電容濾波相比,電感濾波有以下特點(diǎn)：。,基本上是平坦的（下降是L的直流電阻引起的）。S隨ＩL的增大而減小。2．電感濾波電路整流二極管的導(dǎo)通角 θ=π。3．電感濾波輸出電壓較電容濾波為低。故一般電感濾波適用于輸出電壓不高,輸出電流較大及負(fù)載變化較大的場(chǎng)合。[2][4]交流電經(jīng)過整流可以變成直流電，但是它的電壓是不穩(wěn)定的：供電電壓的變化或用電電流的變化，都能引起電源電壓的波動(dòng)。要獲得穩(wěn)定不變的直流電源，還必須再增加穩(wěn)壓電路。 [2][3][6]穩(wěn)壓二極管的缺點(diǎn)是工作電流較小，穩(wěn)定電壓值不能連續(xù)調(diào)節(jié)。線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源工作電流較大，輸出電壓一般可連續(xù)調(diào)節(jié)，穩(wěn)壓性能優(yōu)越。目前這種穩(wěn)壓電源已經(jīng)制成單片集成電路，廣泛應(yīng)用在各種電子儀器和電子電路之中。線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的缺點(diǎn)是損耗較大、效率低。線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的工作原理線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的工作原理可以用圖318說(shuō)明。圖318 串聯(lián)穩(wěn)壓電源示意圖 顯然，VO =VI VR，當(dāng)VI增加時(shí)，R受控制而增加，使VR增加，從而在一定程度上抵消了VI增加對(duì)輸出電壓的影響。若負(fù)載電流IL增加，R受控制而減小，使VR減小，從而在一定程度上抵消了因IL增加（或VI減?。?duì)輸出電壓的影響。在實(shí)際電路中，可變電阻R是用一個(gè)三極管來(lái)替代的，控制基極電位，從而就控制了三極管的管壓降VCE，VCE相當(dāng)于VR。要想輸出電壓穩(wěn)定，必須按電壓負(fù)反饋電路的模式來(lái)構(gòu)成串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。典型的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路如圖319所示，它由調(diào)整管、放大環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)、基準(zhǔn)電壓源幾個(gè)部分組成。圖319 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路方框圖根據(jù)圖319，分兩種情況來(lái)加以討論。1．輸入電壓變化，負(fù)載電流保持不變 。輸入電壓VI的增加，必然會(huì)使輸出電壓VO有所增加，輸出電壓經(jīng)過取樣電路取出一部分信號(hào)VF與基準(zhǔn)源電壓VREF比較，獲得誤差信號(hào)ΔV。誤差信號(hào)經(jīng)放大后，用VO1去控制調(diào)整管的管壓降VCE增加，從而抵消輸入電壓增加的影響。2．負(fù)載電流變化，輸入電壓保持不變 。負(fù)載電流IL的增加，必然會(huì)使輸入電壓VI有所減小，輸出電壓VO必然有所下降，經(jīng)過取樣電路取出一部分信號(hào)VF與基準(zhǔn)電壓源VREF比較，獲得的誤差信號(hào)ΔV。經(jīng)放大后使VO1增加，從而使調(diào)整管的管壓降VCE下降，從而抵消因IL增加使輸入電壓減小的影響。3．輸出電壓調(diào)節(jié)范圍的計(jì)算 。根據(jù)圖215可知其中n為取樣系數(shù)，所以， （320）（321）調(diào)節(jié)R2顯然可以改變輸出電壓。（一）概述將線性串聯(lián)穩(wěn)壓電源和各種保護(hù)電路集成在一起就得到了集成穩(wěn)壓器。早期的集成穩(wěn)壓器外引線較多，現(xiàn)在的集成穩(wěn)壓器只有三個(gè)外引線：輸入端、輸出端和公共端。它的電路符號(hào)如圖316所示，外形如圖317所示。 要特別注意，不同型號(hào)，不同封裝的集成穩(wěn)壓器,它們?nèi)齻€(gè)電極的位置是不同的，要查手冊(cè)確定。 圖320集成穩(wěn)壓器符號(hào) 圖321外形圖三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器圖322三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器原理圖（二）應(yīng)用電路三端固定輸出集成穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用電路如圖318所示, 三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用電路如圖319所示。7800VoVi132C1C2圖323 三端固定輸出穩(wěn)壓器應(yīng)用電路317VoVi132C1C2R1240歐Rp圖324 三