可调直流稳压电源(JWD-2)
-----之整流滤波电路分析
摘要: JWD-2是可调直流稳压电源,其将交流转变为直流过程可分为以下几个部分:变压器;整流电路;滤波电路;稳压电路;保护电路等等.这里主要论述整流滤波电路.
关键词: 整流,滤波.
日常生活中,我们大多数电器都是工作在直流稳压电源下的.因此我们就很有必要去了解直流稳压电源的工作原理.工作于直流稳压电源的电器都是将交流电转变为直流电,从而形成直流稳压电源,为电器供电.下图一是JWD-2可调直流稳压电源的工作原理方框图.
图一: JWD-2的工作原理方框图
其原理是将交流电连接变压器变压输出,再经选择开关K(附加电路图)选择所要的交流电进行整流,接着滤波、稳压、保护,最后输出连着负载.
下面是对JWD-2 整流滤波电路进行详细的分析:
一.整流电路
1.二极管的特性
大家都知道,二极管具有单向导电性.也就是说只有当它的阳极电位高于阴极电位时,二极管才能正向导通.因此,当变压器副边电压为正半周时,二极管阳极电位高于阴极电位,从而二极管导通,这时输出电压的正半周.当变压器副边电压为负半周时,二极管阳极电位低于阴极电位,从而二极管呈截止状态,这时没电压输出.其工作特性如下图二如示:
图二:单管整流图
其中UI表示副边输出的交流电压, UO表示经一个二极管整流输出电压.
2.单相桥式全波整流电路
JWD-2采用的是单相桥式全波整流电路,由四个型号为4001的二极管D1、D2、D3和D4构成(附加电路图). 设电源变压器二次侧电压U=Usinwt(v),在U的正半周,极性为上正下负,此时二极管D1、D3承受正向电压而导通，D2、D4反向截止,电流i的通路是aD1RL(负载)D3b,负载RL上得到半波电压.在U的负半周，极性为下正上负，此时二极管D2、D4导通，D1、D3反向截止，电流i的通路是bD2RL(负载)D4a，负载RL上又得到半波电压.如图三所示:
图三: 桥式全波整流图
其中UI为变压器副边输出交流电压,UO为经过桥式全波整流输出电压.二极管反向截止时承受的最高反向电压是变压器输出交流电压的幅值,即UDRM=UM=U.因此,型号4001的二极管承受的反向电压要比变压器副边输出的交流电的幅值要大,否则二极管将会被烧毁.
通过图二和图三的比较,我们可以得出: 单相桥式整流电路的整流电压平均值比单个二极管半波整流增加了一倍.可见单相桥式全波整流电路对电源利用率高.
如果想使经过桥式整流输出的电压接近于理想的直流电压,就要在整流之后需加滤波电路,将单向脉动电压中的交流分量尽最多地滤掉.这就是我下面要讨论的滤波电路.
一. 滤波电路
JWD-2采用一只容量较大的电解质电容器(1000uF/250V)进行滤波. 它有正负极之分, 所以要注意其极性，使用时，其正极要接电路的高电位端，负极要接低电位端，若极性接反，过高的反向电压可能击穿电容器.
由于电容C与输出负载电阻RL并联, C的容量愈大, 经桥式整流后得到的脉动电流交流分量的频率就愈高, 则电容C的容抗愈小,而电阻RL的与频率无关,因此脉动电流中的交流成分主要通过电容C而被旁路, RL上的电流和电压便较为平直了.
因此,从桥式整流出来的电压如下图四,经过电容C的滤波后, 就得到了比较平滑的直流电压,如下图五所示.
图四 图五
总结
在林老师的带领下,通过这次实验, 我了解了JWD-2的结构及其工作原理, 同时进一步加深了我对直流稳压电源的整流滤波电路的理解.
[附JWD-2可调直流稳压电源电路图(自己画)].
参考书籍: 高等学校教材<<模拟电子技术基础简明教程>>第十章节.
