整流滤波电源电路的设计思考与实践

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：要得到一个直流源，通常的步骤为整流→滤波→稳压、放大，这就是整流滤波电源电路的设计方案。桥式整流是对二极管半波整流的一种改进。图2-42 桥式整流电路图例图2-43 无源滤波之电感滤波电路图2-44 电感滤波的效果同样的，可以利用电容的吸储电能特性，将纹波电压减小，这就是电容滤波，如图2-45所示。图2-49 整流滤波稳压电路2.做一做1）参考想一想的内容，自制一个桥式整流、电感滤波、二极管稳压的电源电路原理图。

1.想一想

电源电路是各种应用电路中必不可少的一种电路，不少电路要求有自己的独立供电，而DXP中提供的默认电源并没有具体仿真参数（额定电压、额定电流和额定功率等），这就需要自己单独设计一个可以独立供电的电源电路。

电源电路以直流稳压电路最为常见，可以根据需要选择不同的元件参数，实现不同要求的对外直流供电。要得到一个直流源，通常的步骤为整流→滤波→稳压、放大，这就是整流滤波电源电路的设计方案。下面具体介绍各个步骤的内容。

（1）整流电路

整流电路有全波、半波之分，最常见的整流方案为桥式整流方案。桥式整流是对二极管半波整流的一种改进。半波整流利用二极管单向导通特性，在输入为标准正弦波的情况下，输出获得正弦波的正半部分，负半部分则损失掉；桥式整流是对二极管半波整流的一种改进，它属于全波整流，它不是利用副边带有中心抽头的变压器，而是用4个二极管接成电桥形式，使电压在正负半周均有电流流过负载，在负载形成单方向的全波脉动电压。桥式整流器对输入正弦波的利用效率比半波整流高一倍，它是使用最多的一种整流电路，既有全波整流电路的优点，而同时在一定程度上克服了它的缺点，如图2-42所示。

（2）滤波电路

整流电路输出的电压并非纯粹的直流，波形中含有较大的脉动成分，称为纹波，为获得比较理想的直流电压，就需要利用储能元件（如电容）来滤出整流输出的脉动成分。

常用的滤波电路有无源滤波和有源滤波两大类，无源滤波主要有电容滤波、电感滤波和复合式滤波；有源滤波的主要形式是RC滤波。

利用储能元件电感的电流不能突变特性，可以将直流中的纹波电压的影响减小，如图2-43和图2-44所示。

图2-42 桥式整流电路图例

图2-43 无源滤波之电感滤波电路

图2-44 电感滤波的效果

同样的，可以利用电容的吸储电能特性，将纹波电压减小，这就是电容滤波，如图2-45所示。

有源滤波的图例较多，通常使用电阻和电容的参数搭配来实现滤波要求，如图2-46所示。

图2-45 电容滤波电路

图2-46 小型设备中的电子滤波电路

从成本和材料特性的综合考虑，电源电路可以采用电容滤波，效果较好，也比较简单实用。通常，电源电路中的滤波电容不止一个，这样可以得到更好的滤波效果。

（3）稳压电路

电源的输出电压要求稳定、可靠，这离不开稳压电路，稳压电路有独立元件电路，也有集成元件电路。稳压常用的独立器件为二极管、稳压二极管等，常用的集成元件为780X系列。780X系列具有体积小、接入方便、稳压、功率放大效果好等优点。图2-47所示为780X元件内部电路图，图2-48所示为780X元件连接示意图。