整流與濾波及線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源工作原理

一、 整流與濾波電路

整流電路的任務(wù)是利用二極管的單向?qū)щ娦裕颜?、?fù)交變的50Hz電網(wǎng)電壓變成單方向脈動(dòng)的直流電壓。

整流電路只是將交流電變換為單方向的脈動(dòng)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(guān)S打開時(shí)，電容兩端電壓為變壓器付邊的最大值 。

2 .開關(guān)S閉合，即為電容濾波電阻負(fù)載，當(dāng)變壓器付邊電壓大于電容上電壓時(shí) ，電容充電，輸出電壓升高，當(dāng) 時(shí)電容放電，輸出下降。如此充電快，放電慢的不斷反復(fù)，在負(fù)載上將得到比較平滑的輸出電壓。當(dāng)負(fù)載電阻越大時(shí)，放電越慢，紋波電壓越小，負(fù)載電阻小時(shí)，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(fù)載開路時(shí) 。

2)無電容濾波，電阻負(fù)載時(shí)，輸出電壓平均值為： 。

3)電容濾波，電阻負(fù)載時(shí)通常用下式進(jìn)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(shè)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(fù)式濾波電路(兩個(gè)或兩個(gè)以上濾波元件組成)。

二、線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電路

整流濾波后的電壓是不穩(wěn)壓的，在電網(wǎng)電壓或負(fù)載變化時(shí)，該電壓都會(huì)產(chǎn)生變化，而且紋波電壓又大。所以，整流濾波后，還須經(jīng)過穩(wěn)壓電路，才能使輸出電壓在一定的范圍內(nèi)穩(wěn)定不變。

1.穩(wěn)壓電路(電源)的主要性能指標(biāo)

輸出的穩(wěn)定電壓值Vo，最大輸出電流Imax，輸出紋波電壓V～，穩(wěn)壓系數(shù)(電壓調(diào)整率) ， 該值越小，穩(wěn)定性越好 。

輸出電阻(內(nèi)阻) ， ，內(nèi)阻越小越好。

2.串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的基本結(jié)構(gòu)基本思路：

串聯(lián)型：

當(dāng)輸入電壓(VI)改變時(shí)，能自動(dòng)調(diào)節(jié)(VCE)電壓的大小，使輸出電壓(Vo)保持恒定。例如：VI↑→Vo↑→經(jīng)取樣和放大電路后→IB↓→VCE↑→Vo↓

串聯(lián)型穩(wěn)壓電路基本結(jié)構(gòu)：

VI是整流濾波后的電壓，T為調(diào)整管，A為比較放大電路，VREF為基準(zhǔn)電壓，它由穩(wěn)壓管Dz與限流電阻R構(gòu)成。R1與R2組成反饋網(wǎng)絡(luò)，是用來反映輸出電壓變化的取樣環(huán)節(jié)。

電路也可以改畫成以下形式，以便看圖方便。

如把串聯(lián)穩(wěn)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(lián)負(fù)反饋 。

在深度負(fù)反饋條件下 ，， 。

這種穩(wěn)壓電路的主回路由調(diào)整管T與負(fù)載相串聯(lián)構(gòu)成，且T工作在線性狀態(tài)，故稱為線性串聯(lián)式穩(wěn)壓電路。

輸出電壓Vo=VI-VCE，其變化量由反饋網(wǎng)絡(luò)取樣，并經(jīng)放大電路(A)放大后去控制調(diào)整管T的基極電壓，從而改變調(diào)整管T的VCE大小。
當(dāng)輸入電壓VI增加(或負(fù)載電流Io減小)時(shí)，導(dǎo)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(shù))。VF與基準(zhǔn)電壓VREF相比較，其差值電壓經(jīng)比較放大電路放大后使調(diào)整管的VB和IC減小，于是調(diào)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(fù)反饋電路基本性能。