串聯(lián)直流穩(wěn)壓電源(編輯修改稿)
2025-01-12 10:07 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 (b)波形圖 圖 2 單相半波整流電路 根據(jù)圖 2可知，輸出電壓在一個(gè)工頻周期內(nèi)，只是正半周導(dǎo)電，在負(fù)載上得到的是半個(gè)正弦波。負(fù)載上輸出平均電壓為 22π0 2LO)d(s i n2π21VVttVVV????? ??I0 + V2 _ + V0 _ + V1 _ + VD RL V2 0 I0=ID 0 V0 0 VD 0 wt wt wt wt 8 流過負(fù)載和二極管的平均電流為 ID=IL= = 二極管所承受的最大反向電壓為 VRmax=2V2 (3)單相全波整流電路 單相全波整流電路，波形圖如圖 3(b)所示。 (b)波形圖 圖 3 單相全波整流電路 根據(jù)圖 3（ b）可知，全波整流電路的輸出，與橋式整流電路的輸出相同。輸出平均電壓為 VRmax=2√ 2V2 單相全波整流電路的脈動(dòng)系數(shù) S 與單相橋式整流電路相同。 L2L2Lo 22 R VR VII ???流過負(fù)載的平均電流為 二極管所承受的最大反向電壓 22π0 2LO 22)d(s i n2π1 VVttVVV ????? ?? 24 22 ??? VVS2V2 ∏ RL RL 9 單相橋式整流電路的變壓器 中只有交流電流流過，而半波和全波整流電路中均有直流分量流過。所以單相橋式整流電路的變壓器效率較高，在同樣的功率容量條件下，體積可以小一些。單相橋式整流電路的總體性能優(yōu)于單相半波和全波整流電路，故廣泛應(yīng)用于直流電源之中。 注意 ：整流電路中的二極管是作為開關(guān)運(yùn)用的。 整流電路既有交流量，又有直流量，通常對(duì) : 輸入（交流） — 用有效值或最大值； 輸出（交直流） — 用平均值； 整流管正向電流 — 用平均值； 整流管反向電壓 — 用最大值。 濾波電路 (1)電容濾波電路 A、濾波的基本概念 濾波電路利用電抗 性元件對(duì)交、直流阻抗的不同，實(shí)現(xiàn)濾波。電容器 C對(duì)直流開路，對(duì)交流阻抗小，所以 C 應(yīng)該并聯(lián)在負(fù)載兩端。電感器 L 對(duì)直流阻抗小，對(duì)交流阻抗大，因此 L 應(yīng)與負(fù)載串聯(lián)。經(jīng)過濾波電路后，既可保留直流分量、又可濾掉一部分交流分量，改變了交直流成分的比例，減小了電路的脈動(dòng)系數(shù)，改善了直流電壓的質(zhì)量。 B、電容濾波電路 現(xiàn)以單相橋式電容濾波整流電路為例來說明。電容濾波電路如圖 4所示，在負(fù)載電阻上并聯(lián)了一個(gè)濾波電容 C。 圖 4 單相橋式電容濾波整流電路 C、濾波原理 若電路處于正半周，二極管 D D3 導(dǎo)通，變壓器次端電壓 v2 給電容器 C充電。+ V1 － + V2 － + V0 － I0 RL D4 D1 D3 D2 C 10 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。 圖 5 橋式整流、電容濾波時(shí)的電壓、電流波形 當(dāng) v2到達(dá) 90176。時(shí)， v2 開始下降。先假設(shè)二極管關(guān)斷，電容 C就要以指數(shù)規(guī)律向負(fù)載Ｒ L 放電。指數(shù)放電起始點(diǎn)的放電速率很大。在剛過 90176。時(shí)，正弦曲線下降的速率很慢。所以剛過 90176。時(shí)二極管仍然導(dǎo)通。在超過 90176。后的某個(gè)點(diǎn)，正弦曲線下降的速率越來越快，當(dāng)剛超過指數(shù)曲線起始放電速率時(shí)，二極管關(guān)斷。 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。電容濾波過程見上圖 5。 圖 6 RLC 不同時(shí) VO的波形 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，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，wt wt wt V2 0 V0=Vc 0 ID 0 11 當(dāng) Ｒ L很小，即 IL 很大時(shí)，電容濾波的效果不好，見圖 6 濾波曲線中的 2。 反之，當(dāng)Ｒ L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合。 D、電容濾波的計(jì)算 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 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 ?RLC≥ 6~10。） E、外特性 整流濾波電路中，輸出直流電壓 VL 隨負(fù)載電流 IO 的變化關(guān)系曲線如圖 7所示 圖 7 純電阻和電容濾波電路的輸出特性 RL=∞ , V0=√ 2V2 C=0, V0= t=RLC(3～ 5)T／ 2 V0≈ )41(2L2OL CRTVVV ???2V2 電容濾波 電阻負(fù)載 12 名 稱 VL 空載 VL帶載 二極管反向最大電壓 每管平均 電流 半波整流 √ 2V2 √ 2V2 IL 全波整流 電容濾波 √ 2V2 2√ 2V2 橋式整流 電容濾波 √ 2V2 √ 2V2 橋式整流 電感濾波 √ 2V2 √ 2V2 (2)電感濾波電路 利用儲(chǔ)能元件電感器Ｌ的電流不能突變的性質(zhì)，把電感Ｌ與整流電路的負(fù)載Ｒ L 相串聯(lián)，也可以起到濾波的作用。由純電感電路中歐姆定律的表達(dá)式 I=U／（ XL）和線圈的感抗公式 XL=2πfL可知，感抗跟通過的電流的頻率有關(guān) 電感 L 越大，頻率 f 越高，感抗就越大，電流就越小，所以電感線圈在電路中有“通直流，阻交流”的說法，所以電感有濾波作用 電感濾波電路如圖 8所示。電感濾波的波形圖如圖 9所示。 圖 8 電感濾波電路 電感濾波的波形圖如下 圖 9 電感濾波的波形圖 當(dāng) v2正半周時(shí)， D D3導(dǎo)電，電感中的電流將滯后 v2。當(dāng)負(fù)半周時(shí)， 電感中的電流將經(jīng)由 D D4提供。因橋式電路的對(duì)稱性，和電感中電流的 連續(xù)性，四個(gè)二極管 D D3 ； D D4 的導(dǎo)通角都是 180176。 wt wt wt V2 0 V1 0 V0 0 + V2 － + V1 － D4 D1 D3
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