第9讲 直流电源

直流电源工作原理1．高频开关电源的组成高频开关电源由以下几个部分组成，如下图所示：图1：（高频开关电源原理图）一、主电路从交流电网输入直流输出的全过程，包括；1．输入滤波器：其作用是将电网存在的杂波过滤。

同时也阻碍本机产生的杂音反馈到公共电网。

2．整流与滤波：将电网交流电源直接整流为较平滑的直流电，以供下一级变换。

3．逆变：将整流后的直流电变为高频交流电，这是高频开关的核心部分，频率越高，体积、重量与输出功率之比越小。

当然并不是频率越高越好，这里还涉及到元器件，成本，干扰，功耗等多种因素。

4．输出整流与滤波：是根据负载需要，提供稳定可靠的直流电源。

二、控制电路一方面从输出端取样，经与设定标准进行比较，然后去控制逆变器，改变其频率与脉宽，达到输出稳定，另一方面，根据测试电路提供的数据，经保护电路鉴别，提供控制电路对整机进行各种保护措施。

三、驱动电路将控制电路传输过来的控制信号进行分相、隔离和放大，控制驱动逆变器。

并提供辅助电源和各种保护信号。

四、显示设定电路对输出电压、电流进行检测显示。

同时操作者可以通过此电路对输出电压进行调整。

2. 基本工作原理B KL图2：（开关型稳压电源示意图）开关型稳压电源的示意图如图2所示。

开关K 接通时，输入电源VDC 通过开关K 和滤波电路提供给负载RL ，在整个开关接通期间，电源VDC 向负载提供能量；当开关K 断开时，输入电源E 便中断了能量的提供。

可见，输入电源向负载提供能量不像串联线性调整型稳压电源那样连续，而是断续的，为使负载能得到连续的能量供给，开关型稳压电源必须要有一套储能装置，在开关接通时将一部分能量储存起来，在开关断开时，向负载释放。

图2中，由电感L 、电容C2和二极管D 组成的电路，就具有这种功能。

电感L 用以储存能量，在开关断开时，储存在电感L 中的能量通过二极管D 释放给负载，使负载得到连续而稳定的能量，因二极管D 使负载电流连续不断，所以称为续流二极管。

直流电源原理
直流电源是一种提供恒定电压输出的电源装置。

它的原理基于电流在一个方向上持续流动，而不发生方向的反转。

直流电源的核心元件是直流电源变换器或直流电源转换器。

这些电子装置使用电源电压作为输入，然后通过内部电路将其转换为恒定的直流电压输出。

整个直流电源系统通常由以下几个主要部分组成：
1. 整流器：用于将交流电转换为直流电。

整流器通常包括一个或多个整流二极管，将交流电转换为单向的脉冲直流电。

2. 滤波器：用于平滑输出电压。

滤波器通常由电容器组成，它们能够存储电荷并减少电压波动。

3. 稳压器：用于保持输出电压的恒定性。

稳压器能够对变动的电压进行调节，以确保输出电压始终符合特定的要求。

直流电源的工作原理可以通过如下步骤来描述：
1. 交流电经过整流器，被转换成单向的脉冲直流电。

2. 这些脉冲直流电经过滤波器，通过电容器存储电荷并减少电压波动。

3. 稳压器监测输出电压，并根据需要调整。

它通过控制电流的
流动来保持输出电压的恒定性。

4. 最终得到的恒定直流电压可以供应给其他电子设备使用。

直流电源广泛应用于许多电子设备中，如计算机、手机、电视机等。

它们提供了稳定的电压输出，为这些设备的正常工作提供了可靠的电力支持。

直流电源工作原理直流电源是指输出为直流电的电源，其工作原理涉及直流电的产生、稳压与滤波等过程。

一、直流电的产生直流电源的核心部件是直流电机，其工作原理基于磁场与导线之间的相互作用。

当通电通过导线时，导线周围会形成一个磁场。

如果将导线绕成一个螺线管，磁场的强度会更加集中。

当有一个磁铁或者永磁体靠近螺线管时，由于磁铁与导线之间会相互作用，导线产生的磁场会使磁铁受到一定的力作用。

根据右手定则，当导线与磁铁的相对运动方向垂直（即磁铁沿导线方向运动），磁力会使导线产生电动势，从而产生直流电。

二、稳压与滤波为了保证直流电源的输出电压稳定在设定值附近，电源中通常设有稳压电路。

稳压电路使用反馈控制的方式，通过比较输出电压与设定值的差异，调整电源的工作状态，使输出电压保持稳定。

滤波电路则是为了去除直流电源中的交流成分，使输出电压更纯净。

滤波电路通常由电容、电感等元件组成，通过对电压的平滑处理，降低输出电压中的脉动与纹波。

三、直流电源的应用直流电源具有稳定性好、输出电压纹波低、输出电流大等特点，因此被广泛应用于各种领域。

以下为几个常见的应用场景：1. 电子设备：直流电源为电子设备提供稳定的电力供应，如计算机、手机、电视等。

2. 通信系统：直流电源为通信系统中的传输设备、无线基站等提供稳定电源。

3. 工业控制：直流电源在工业自动化控制系统中应用广泛，如在PLC控制系统、变频器等中均需要使用直流电源。

4. 医疗设备：直流电源作为医疗设备的电力源，保证了医疗设备的正常运行。

5. 光伏发电：直流电源在光伏发电系统中用于将太阳能转化为电能，并进行蓄电池充电。

通过以上论述，我们可以了解到直流电源的工作原理是基于磁场与导线之间的相互作用，通过稳压与滤波确保输出电压的稳定和纯净。

直流电源在电子设备、通信系统、工业控制、医疗设备和光伏发电等领域发挥着重要作用。

直流电源的广泛应用推动了科技的进步与社会的发展。

第9章 直流稳压电路内容：直流电源的组成；整流电路；滤波电路；直流稳压电路9.1 直流电源的组成一般直流电源由四部分组成，即电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路，如图9-1所示，现将它们的作用分别加以说明。

9.2 整流电路常用的整流电路有单相半波整流电路、单相桥式整流电路、三相桥式整流电路和三相半波整理电路。

9.2.1 单相半波整流电路单相半波整流电路由二极管D 、电源变压器T r 和负载R L 等元件组成，如图9-2所示。

设电源变压器副边电压为2sin u U t ω=其波形如图9-3所示。

负载上得到的电压u 0称为单向脉动电压，它的方向不变，但是大小是变化的，单向半波电压u 0在一个周期内的平均值为00122sin =0.452U U td t U ωωπ=⎰（= （9-1）式（9-1）说明了整流电路输出电压平均值与交流电压有效值之间的关系，由此可得出整流电流的平均值为000.45L LU UI R R == （9-2） 当电路中的二极管D 不导通时，所承受的最高反向电压为2RM U U = （9-3）交流 电源 u 220V50Hz 电源变压器整流电路滤波电路稳压电路uu 1u 2u 0u u u 1 u 2 u 0 U Ot图9-1 直流稳压电源的组成负载Ot Ot Ot Ot9.2.2 单相桥式整流电路如图9-4（a ）所示的全波整流电路。

这种电路由4个二极管连接的电桥构成，所以也称为单向桥式整流电路。

图9-4（b ）是图9-4（a ）所示电路的简化画法。

当变压器的副边电压处于电压u 的正半周时，变压器副边a 点的电位高于b 点，二极管D 1和D 3导通，D 2和D 4截止，电流i 2流通的方向是a →D 1→R L →D 3→b ，负载电阻R L 上得到一个半波电压，如图9-5（a ）所示。

当变压器的副边电压处于电压u 的负半周时，变压器副边b 点的电位高于a 点，二极管D 1和D 3截止，D 2和D 4导通，电流i 1的路径是b →D 2→R L →D 4→a ，同样在负载电阻R L 上得到一个半波电压，如图9-5（b ）所示。