简单稳压电路的设计与研究

理论基础

整流
半导体二极管具有单向导电性，当二极管两端加 上正向电压时，二极管导通；反之，二极管两端加上 反向电压时，二极管截止。利用二极管单向导电特性， 就可以对交流电进行整流，转换为直流电。 整流的方式 半波整流 桥式整流 全波整流

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理论基础


半波整流电路
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当交流电为正半周时，二极管D 导通，输出正半周；当交流电为 负半周时，二极管截止。经过 半波整流电路整流后，交流电被 转换成脉动直流电。整流前后的 电压波形如图9.1.2 所示。 半波整流电路比较简单，应用的 整流元件少。但由于只利用了 交流电压的半个周期，因此输出电压低， 脉动大，电路整流效率低。 这种整流电路一般适用于整流电流较小的小功率整流，对脉动要求不 高的场合。
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理论基础

全波整流
由两个二极管D1、D2 及具有中心抽头 _ 的变压器B 构成。变压器副绕组的两个 + 半边的电压大小相等，相位相差180°。 当电压在正半周时，二极管D1 处于正向 偏置而导通，D2 处于反向偏置而截止，电流流向如实线箭头所示； 当电压在负半周时，二极管D2 处于正向偏置而导通，D1 处于反向偏 置而截止，电流流向如虚线箭头所示。可见，在电源电压正、负两个 半周内，都有方向不变的电流通过负载。 全波整流电路的输出电压的波形与桥式整流电路相同。 全波整流电路与桥式整流电路相比，只需要两个二极管，但在相同的 直流输出电压下，二极管所承受的最大反向电压大一倍，同时需要副 绕组具有中心抽头的变压器，在工作时变压器两个半个副绕组中，各 自只有半个周期交替地有电流流过，故利用率不高。

所以R 应在上两式的范围内选择。若R 不能同时满足上述要求， 应重选IZM 较大的稳压二极管。 R 的功率：R 的阻值确定后，就可确定其功率，应使
实验内容
根据图9.1.8，变压器输出为交流12V，稳压二极管稳定电压6V。 1．观察整流前的电压波形（即变压器次级侧的电压V2），测量其有效 值并记录其波形。 2．分别对桥式整流和半波整流，进行以下测量： 2.1．构建整流电路，断开电容滤波电路，RL 的电阻值置于最大，观察 并记录整流后的电压波形VI，测量VI 的大小和纹波电压的大小（断 开S1，S2 置于a，断开S3）。
理论基础

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桥式整流电路
电路有四个二极管（D1~ D4）接成 桥式电路。当交流电为正半周时， 二极管D1、D3 处于正向偏置而导通， D2、D4 处于反向偏置而截止。当交流电 为负半周时，二极管D2、D4 处于正向 偏置而导通，D1、D3 处于反向偏置而 截止。负载在交流电的一个周期内都有 电流通过且方向不变。 桥式整流电路具有直流输出电压高，脉 动小等优点，应用较广。但需要 4 个二 极管，整流电路内阻增大，损耗增大。
*纹波电压测试时，
示波器采用AC耦合，
测峰峰值
实验仪器与实验电路

示波器 实验电路板
实验电路板
预习要求

下次实验预习内容： 晶体管共射放大电路设计研究 实验教程 第8章实验一、第9章实验三 实验内容以课件PPT为主。
单相整流、滤波和简单稳压电路 的设计与研究

实验目的 理论基础 实验内容 实验仪器和实验电路 预习要求
实验目的
1. 掌握整流、滤波和简单二极管稳压的原理； 2. 单相整流、滤波和简单稳压电路的测量 ； 3. 进一步掌握常用电子仪器的使用方法， 掌握使用电子仪器检查实验中问题的方法 。
理论基础
3．限流电阻R 的选择 主要确定其阻值和功率。

R 的阻值：应使稳压二极管工作在稳压区，为此须满足两种情况： 在Vi 为最低(Vimin)和IL 为最大(ILmax)时，应保证流过稳压二极管 的电流IZ 不小于稳压二极管的最小稳定电流； 在Vi 为最高(Vimax)和IL 为最小(ILmin)时，应保证流过稳压二极管 的电流IZ 不大于稳压二极管的最大稳定电流。因此有：
实验内容
2.2．接通电容滤波电路，将RL 的电阻值置于最大，重新观察并记录VI 和V2 的波形，测量VI的大小和纹波电压*的大小（合上S1，断开S3， S2 置于a）。 2.3．接通稳压电路，改变电位器RP 的阻值，使负载电阻 RL 分别为100Ω、 220Ω、300Ω、510Ω 以及断开RL 支路等几种情况，接通电源电压后， 分别观察并记录VI 和VO 的波形，测量相应的VI、VO 值和纹波电压的 大小，计算输出电流IO，并列表比较（S2 置于b，合上S1 和S3 ）。


当负载电流IL 在一定范围内变化时，也由于稳压二极管电流IZ 的 补偿，使Vo 基本保持不变 。 三极管组成的串联型稳压电路，这种电路可得到稳定度很高的输出电 压，并且输出电压可以调节，又可以输出较大的电流，应用广泛。
理论基础

选择稳压二极管稳压电路中的元件时， 应先明确负载所要求的电压VO 和电流IL， IL 的变化范围ΔIL 和输入电压的变动范围。 1．稳压二极管的选择 可根据下列条件初选管子 VZ = VO IZM≥(2~3) ILmax 这是因为，Vi 升高时会使通过稳压二极管的电流IZ 增加，而开路时 所有电流都通过稳压二极管，稳压二极管的电流应在上述情况时都在 稳压范围内。 2．输入电压的确定 Vi 高时，R 大，稳定性能好，但损耗大。一般取Vi = (2~3)VO
理论基础

பைடு நூலகம்
几种整流电路的基本特性总结比较
理论基础

滤波
在整流之后还需用滤波器将脉动的直流电 变为比较平滑的直流电。滤波器种类很多， 有电容滤波器、电感滤波器、RC 滤波器、 LC滤波器和有源滤波器等。

最常用的是电容滤波器
电容滤波器实际上就是在整流电路的输出端 并联一个电容C，利用电容C 的电荷储存功能和充放电作用来平滑脉 动性，即二极管导通时电容器C充电储存电荷，二极管不导通时电容 器C 对负载放电，从而使负载电流趋于平滑。经过滤波，输出电压仍 然不是稳定值，而是在直流稳定量中带有一些交流成份，这种叠加在 直流稳定量上的交流分量称之为纹波。 对桥式（全波）整流，滤波电容的选择遵循 即
理论基础

稳压
为了得到稳定的直流输出电压，在整流滤波电路之后需要增加 稳压电路。在小功率电源设备中，常用稳压电路有两种： 稳压二极管组成的稳压电路，其优点是电路简单、元件少，适用于负 载电流较小，稳定度要求不高的场合； RL 是负载电阻，DZ 是硅稳压二极管， R 是限流电阻，限流电阻R 与DZ 配合起 稳压作用。 Vi Vo （ IZ ） I IR Vo Vi Vo （ IZ ） I IR Vo