常见基本经典电路详解1——电源部分

常见基本经典电路详解

一、电源电路单元

一张电路图通常有几十乃至几百个元器件，它们的连线纵横交叉，形式变化多端，初学者往往不知道该从什么地方开始，怎样才能读懂它。其实电子电路本身有很强的规律性，不管多复杂的电路，经过分析可以发现，它是由少数几个单元电路组成的。好象孩子们玩的积木，虽然只有十来种或二三十种块块，可是在孩子们手中却可以搭成几十乃至几百种平面图形或立体模型。同样道理，再复杂的电路，经过分析就可发现，它也是由少数几个单元电路组成的。因此初学者只要先熟悉常用的基本单元电路，再学会分析和分解电路的本领，看懂一般的电路图应该是不难的。

按单元电路的功能可以把它们分成若干类，每一类又有好多种，全部单元电路大概总有几百种。下面我们选最常用的基本单元电路来介绍。让我们从电源电路开始。

1、电源电路的功能和组成

每个电子设备都有一个供给能量的电源电路。电源电路有整流电源、逆变电源和变频器三种。常见的家用电器中多数要用到直流电源。直流电源的最简单的供电方法是用电池。但电池有成本高、体积大、需要不时更换（蓄电池则要经常充电）的缺点，因此最经济可靠而又方便的是使用整流电源。

电子电路中的电源一般是低压直流电，所以要想从220V市电变换成直流电，应该先把 220V交流变成低压交流电，再用整流电路变成脉动的直流电，最后用滤波电路滤除脉动直流电中的交流成分后才能得到直流电。有的电子设备对电源的质量要求很高，所以有时还需要再增加一个稳压电路。因此整流电源的组成一般有四大部分，见图1，其中变压电路其实就是一个铁芯变压器，需要介绍的只是后面三种单元电路。

图1整流电源电路

2、整流电路

整流电路是利用半导体二极管的单向导电性能把交流电变成单向脉动直流电的电路。

（1）半波整流

半波整流电路只需一个二极管，见图2（a）。在交流电正半周时D导通，负半周时D截止，负载 RL 上得到的是脉动的直流电。

图2（a）半波整流电路的电路及电压波形

（2）全波整流

全波整流电路，可以看作是由两个半波整流电路组合成的。变压器次级线圈中间需要引出一个抽头，把次组线圈分成两个对称的绕组，从而引出大小相等但极性相反的两个电压e2a 、e2b ，构成e2a 、D1、Rfz与e2b 、D2 、Rfz ，两个通电回路。

图2（b）全波整流电路的电路及电压波形

全波整流电路的工作原理，可用图2所示的波形图说明。在0～π间内，E2a 对Dl为正向电压，D1 导通，在Rfz 上得到上正下负的电压；E2b 对D2 为反向电压， D2 不导通。在π-2π时间内，E2b 对D2 为正向电压，D2 导通，在Rfz 上得到的仍然是上正下负的电压；E2a 对D1 为反向电压，D1 不导通。

如此反复，由于两个整流元件D1 、D2 轮流导电，结果负载电阻Rfz 上在正、负两个半周作用期间，都有同一方向的电流通过，如图所示的那样，因此称为全波整流，全波整流不仅利用了正半周，而且还巧妙地利用了负半周，从而大大地提高了整流效率（Usc ＝0.9e2，比半波整流时大一倍）。

全波整滤电路需要变压器有一个使两端对称的次级中心抽头，这给制作上带来很多的麻烦。另外，这种电路中，每只整流二极管承受的最大反向电压，是变压器次级电压最大值的两倍，因此需用能承受较高电压的二极管。

这种方法很少用，不推荐使用。

（3）全波桥式整流

用4个二极管组成的桥式整流电路可以使用只有单个次级线圈的变压器，见图2（c）。负载上的电流波形和输出电压值与全波整流电路相同。

下图为常见的三种画法。

图2（c）桥式整流电路的电路及电压波形

（4）倍压整流

倍压电路（voltage multiplier）主要功能是将整流后的电压峰值以数倍增加后输出。倍压电路通常应用在高电压、低电流的电源电路中，如家用电蚊拍、映像管等。

倍压电路的两个重要元件是二极管和电容器。利用二极管的单向开关作用产生整流电源，从而控制电流方向对电容充电；而电容则利用储能作用，可以获取数倍的大电压、小电流的直流电源。

常见的倍压电路如图2（d）所示，本电路属于难点，且电路灵活、种类多样，更多知识请参考电设计网（），我们会为你详细解答。

图2（d）倍压电路的电路及电压波形

在这里仅说明两点：

1、所谓的倍压，是指的电压的峰值，具体的为，直流电压就为电压表所测的数值，而交流电压应为有效值（电压表所测的数值）x√2，上图右为半波3倍压电压曲线图，以交流5V（以峰值7V计算）输入为例，得到的直流电压为20.68V，约为3倍。

2、由于电容的存在，输出的电压为较理想的直流电压，且电压稳定时间和电容有关，选择电容时一定要注意电容的耐压值（本电路的C2和C3承受20V电压，故应选择耐压值至少40V以上的电容）。

3、滤波电路

整流后得到的是脉动直流电，如果加上滤波电路滤除脉动直流电中的交流成分，就可得到平滑的直流电。

（1）电容滤波电路

把电容器和负载并联，如图3（a），正半周时电容被充电，负半周时电容放电，就可使负载上得到平滑的直流电。

工作原理：u >u C时，D导通，电源在给负载RL供电的同时也给电容充电，uC 增加，uo= uC 。u

二极管承受的最高反向电压为2√2u。

图3（a）电容滤波电路及电压波形

（2）电感滤波

在大电流的情况下，由于负载电阻RL很小。若采用电容滤波电路，则电容容量势必很大，而且整流二极管的冲击电流也非常大，在此情况下应采用电感滤波。由于电感线圈的电感量要足够大，所以一般需要采用有铁心的线圈。把电感和负载串联起来，如图 3（b），也能滤除脉动电流中的交流成分。

当流过电感的电流变化时，电感线圈中产生的感生电动势将阻止电流的变化。当通过电感线圈的电流增大时，电感线圈产生的自感电动势与电流方向相反，阻止电流的增加，同时将一部分电能转化成磁场能存储于电感之中；当通过电感线圈的电流减小时，自感电动势与电流方向相同，阻止电流的减小，同时释放出存储的能量，以补偿电流的减小。因此经电感滤波后，不但负载电流及电压的脉动减小，波形变得平滑，而且整流二极管的导通角增大。

图3（b）电容滤波电路及电压波形