2022-2023学年高二物理竞赛：直流稳压电源

直流稳压电源 2 直流稳压电源 小功率整流滤波电路 串联开关式稳压电源 串联反馈式稳压电源 SPICE仿真例题 3 直流稳压电源的组成和功能 电源变压器: 将交流电网电压v1变为合适的交流电压v2。 整流电路: 将交流电压v2变为脉动的直流电压v3。 滤波电路: 将脉动直流电压v3转变为平滑的直流电压v4。 稳压电路: 清除电网波动及负载变化的影响,保持输出 电压vo的稳定。 整 流 电 路 滤 波 电 路 稳 压 电 路 整 流 电 路 滤 波 电 路 稳 压 电 路 v1 v2 v3 v4 vo 单相整流电路 任务： 将正负半周对称的交流电变成单一方向的脉动直流电。 整流元件： 二极管，利用二极管的单向导电作用。 为分析问题方便，视二极管为理想的。 整流电路的分类： 单相半波； 单相全波； 单相桥式； 倍压整流； 4 二极管截止, vo=0 v2<0时: 二极管导通，忽略二极管正向压降， vo=v2 v2 >0 时: (1)单相半波整流电路 电路： + – io + – 工作原理： v2 vo vD t  2 3 4 0 v1 v2 a T b D RL vo v1 t 5 10.1 小 功 率 整 流 滤 波 电 路 10.1.1 单相整流电路 + – io + – v2 vo vD t  2 3 4 0 v1 v2 a T b D RL vo v1 t 输出电压平均值(Uo) 输出电流平均值(Io ) Io= Vo /RL =0.45 V2 / RL 0.45V2 0.45V2 RL 6 10.1 小 功 率 整 流 滤 波 电 路 (1)单相半波整流电路 10.1.1 单相整流电路 v2 vo vD t  2 3 4 0 二极管上的平均电流 承受的最高反向电压： ID = IO= Vo /RL =0.45V2 / RL VDRM VDRM= 2 2 V 7 10.1 小 功 率 整 流 滤 波 电 路 b 输出电压平均值(Uo) 输出电流平均值(Io ) 0.45V2 0.45V2 RL (1)单相半波整流电路 10.1.1 单相整流电路 v1 v2 a T b D RL vo v1 t (2)单相桥式整流电路 组成： 由四个二极管组成桥路 RL D1 D3 D2 D4 v2 vo 工作原理 1) v2正半周时电流通路 + – D1 、D4导通， D2、D3截止 v2 vo + - ~ ~ ~+~- v1 v2 T D3 D2 D1 D4 RL vo 8 10.1 小 功 率 整 流 滤 波 电 路 10.1.1 单相整流电路 v1 v2 T D3 D2 D1 D4 RL vo 2) v2负半周时电流通路 - + D2、D3 导通， D1 、D4截止 9 10.1 小 功 率 整 流 滤 波 电 路 (2)单相桥式整流电路 组成： 由四个二极管组成桥路 工作原理 10.1.1 单相整流电路 3)输出波形及二极管上电压波形 v1 v2 T D3 D2 D1 D4 RL vo v2>0 时 D1,D4导通 D2,D3截止 电流通路: a  D1 RLD4b v2<0 时 D2,D3导通 D1,D4截止 电流通路: b D2 RLD4a v2 vo vD2,vD3 vD1,vD4 a b 10 10.1 小 功 率 整 流 滤 波 电 路 (2)单相桥式整流电路 10.1.1 单相整流电路 组成： 由四个二极管组成桥路 工作原理 结论 v1 v2 T D3 D2 D1 D4 RL vo a b v2 vo 整流输出电压平均值： Vo=0.9V2 负载电流平均值: Io= Vo /RL =0.9 V2 / RL 二极管平均电流: ID=Io/2 二极管最大反向电压： DRM 2 2 V V = 11 10.1 小 功 率 整 流 滤 波 电 路 (2)单相桥式整流电路 10.1.1 单相整流电路 10.1.2 滤波电路 功能： 虑去整流输出电压的纹波。 用傅立叶级数展开，得： 直流分量： 谐波分量(纹波) 12 10.1 小 功 率 整 流 滤 波 电 路 $