第十章 直流电源
任何电在设备都需要用直流电源供电。获得直流电源的方法较多，如干电池、蓄电池、直流电机等。但比较经济实用的办法是，把交流电源变成直流。
一般直流电源的组成如图10.1所示。
它由源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成。电源变压器的作用是把220V电网电压变换成所需要的交流电压。整流电路的作用是利用二极管的单向导电性，将正负交替的正弦交流电压变换成单方向的脉动电压。滤波器的作用是将脉动电压中的脉动成分滤掉，使输出电压成为比较平滑的直流电压。稳压电路的作用是使输出的直流电压在电网电压或负载电流发生变化时保持稳定。
10.1 单相整流电路
整流电路是利用二极管的单向导电特性，将正负交替的正弦交流电压变换成单方向的脉动电压。在小功率直流电源中，经常采用单相全波和单相桥式整流电路。单相桥式整流电路用得最为普遍。
10.1.1 单相半波整流电路
1.电路工作原理
半波整流就是利用二极管的单向导电性能，使经变压器出来的电压Vo只有半个周期可以到达负载，造成负载电压VL是单方向的脉动直流电压。
(1)在变压器次级绕组电压u2为正半周时，二极管导通，则负载上的电压u0、二极管的管压降uD、流过负载的电流iO和二极管的电流iD为：，
，
(2)在负半周时，二极管截止。则：
它的整流波形如图（2）所示：因为电路只在交流的半个周期二极管导通，才有电流流过负载。因此它被称为半相整流电路。
2.直流电压和直流电流的计算
输出直流电压为：
，其中：U2为变压器次级输出电压的有效值。
输出直流电流为：
注：流过二极管的电流即为输出电流。
3.脉动系数
整流输出电压的脉动系数，定义为输出电压的基波最大值与输出直流电压值之比。输出电压的基波最大值可通过半波输出电压的富氏级数求得。
4.选管原则
一般根据二极管的电流和二极管所承受的最大反向峰值电压进行选择。即：二极管的最大整流电流：
；它的最大反向工作电压
10.1.2 单相全波整流电路
1.电路与工作原理
利用副边有中心抽头的变压器和两个二极管构成如下图所示的全波整流电路。从图中可见，正负半周都有电流流过负载，提高了整流效率。
2.直流电压和直流电流的计算
全波整流输出波形是半波整流时的两倍，所以输出直流电压也为半波时的两倍。
3.脉动系数
全波整流电路输出电压的基波频率为2ω，由脉动系数的定义，脉动系数较半波有所下降。
4.选管原则
流过每个管子平均电流为输出平均电流的一半。全管整流电路每管承受的反向峰值电压为U2 的峰值的2倍。
全波整流电路的优点是：电源利用率高，输出电压提高一倍。每个管子仅提供输出电流的一半。但是，要求管子耐压要高，且需要一个具有中心抽头的变压器，工艺复杂，成本高。为此常采用全波整流的另一种形式——桥式整流。
10.3单相桥式整流
1.电路与工作原理
桥式整流属于全波整流，它不是利用副边带有中心抽头的变压器,而是用四个二极管接成电桥形式，使在电压V2的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。u2正半周时，D1、D2导通，D3、D4截止；u2负半周时，D1、D2截止，D3、D4导通。流过负载的电流方向一致的。注：除管子所承受的最大反向电压不同于全波整流外，其它参数均与全波整流电路相同。
2.直流电压和直流电流的计算
直流电压为：
；直流电流为：
3.脉动系数S
S=0.67