未調(diào)節(jié)電源是構(gòu)建中最簡(jiǎn)單的電源。

幾乎所有電子設(shè)備和電路都需要某種形式的直流電源才能運(yùn)行無論是電池，太陽能電池還是主電源。

雖然電池具有小巧，便攜和無波紋的優(yōu)點(diǎn)，但它們需要經(jīng)常更換（或充電），而且相比之下傳統(tǒng)的直流電源。

由于在我們的家庭，學(xué)校和工作場(chǎng)所，我們擁有方便，可靠和經(jīng)濟(jì)的電源，因此使用國內(nèi)電源AC電源為我們的電路供電是有意義的。然而，電源AC電源比電池提供的小得多的DC電壓高很多（通常為220-250 V rms）。將較高交流電壓轉(zhuǎn)換為低得多的直流電壓的過程稱為整流。

整流是將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的過程。在Diodes教程中，我們看到二極管僅在一個(gè)方向（從陽極到陰極）傳導(dǎo)電流，而不是在相反方向傳導(dǎo)電流。二極管只能在一個(gè)方向上切換電流，因此非常適合將雙向交流電轉(zhuǎn)換為恒定直流電或直流電源，如圖所示。

二極管整流器

我們可以看到二極管的交流輸入是正弦波，它在正半周和負(fù)半周之間交替，而二極管的輸出被整流DC的波形僅為正至零伏，負(fù)半周被阻斷。這種類型的輸出波形稱為“半波脈沖直流”。

半波未調(diào)節(jié)電源

電源的目的是提供所需的電量。指定的電壓和電流水平，例如在500mA時(shí)為+9伏。任何電源的電氣特性將取決于所供電路或電路，但通常所有未經(jīng)調(diào)節(jié)的電源均由變壓器組成，以將交流電源電壓降至所需水平，并提供電氣隔離和二極管整流器以提供不穩(wěn)定的輸出電壓。

考慮下面的半波非穩(wěn)壓電源電路。

半波未調(diào)節(jié)電源

電源輸入施加到電源變壓器的初級(jí)繞組， T1 ，變壓器次級(jí)繞組為整流二極管 D1 。得到的輸出波形包含一個(gè)直流電壓電平，大約等于峰值電壓的1 /π或0.318

因此，例如，如果正弦峰值電壓為10伏特因此，等效的直流輸出為： 0.318 x 10 = 3.18 伏特。然后，為您的未調(diào)節(jié)電源選擇合適的電壓互感器非常重要。

正如我們上面所看到的，二極管的輸出波形是脈動(dòng)DC。顯然，這種脈動(dòng)直流電壓并不適合為大多數(shù)電子電路供電，因?yàn)榕c理想的直流電池電源相比，電源電壓不僅變化很大且很快，在負(fù)半周期內(nèi)50％的時(shí)間內(nèi)根本沒有供電電壓。 。

通常在對(duì)交流電壓進(jìn)行整流時(shí)，我們希望產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)直流電壓，例如我們從電池電源獲得并且沒有上述波形變化。解決這個(gè)問題的一種方法是在輸出端子上添加一個(gè)平滑電容器，有效地將其與負(fù)載并聯(lián)連接。

我們知道電容器能夠在其板上存儲(chǔ)電荷，我們知道可以使用此功能來幫助消除一些脈動(dòng)波形。電容器 C1 ，通常稱為平滑電容器或儲(chǔ)能電容器，在正半周期期間由流過正向偏置二極管的電流充電。電容器極板上的電荷量取決于變壓器的峰值正輸出電壓， T1 ，電容器的值作為電荷， Q 等于 V x C （伏特x電容）。

當(dāng) T1 的輸出電壓開始降至零時(shí)，充電電容現(xiàn)在接管向負(fù)載提供電流。在某些時(shí)候，來自 T1 的輸出電壓超過零并提供負(fù)半周，從而將二極管反向偏置為截止。在這個(gè)半周期內(nèi)，電容 C1 正在向負(fù)載提供所有電流，并以負(fù)載時(shí)間常數(shù)確定的速率放電。

在下一個(gè)正半周期，變壓器 T1 再次接管控制，為負(fù)載供電，并繼續(xù)這樣做，直到 T1 的輸出電壓再次返回其正峰值。在此期間， C1 再次充電，當(dāng) T1 的電壓再次下降，直到 T1的下一個(gè)正峰值電壓時(shí)，為負(fù)載提供輸出電流如圖所示。

半波整流器波形

作為電容器， C1 不能具有無限值，它不能提供完美平滑的DC輸出電源，在某些情況下可以采用鋸齒形波形。由于電容器無法保持穩(wěn)定輸出而導(dǎo)致的輸出波形變化稱為“紋波”，并且在AC輸入的每個(gè)完整周期產(chǎn)生紋波。換句話說，對(duì)于半波整流電路，脈動(dòng)直流紋波頻率的量將等于輸入交流頻率。

輸出波形上存在的紋波量取決于負(fù)載的特性，但對(duì)于給定的電容值越大，負(fù)載電流越大（負(fù)載電阻越小），電容放電越多，輸出波形的紋波含量就越大。

您可能會(huì)想，為什么不使用更大值的電容來降低紋波含量但是，使用大型平滑電容器（通常是電解電容器）在成本，尺寸方面存在限制，并且增加其值超過一點(diǎn)不會(huì)顯著降低紋波。同樣使用大值平滑電容器可能需要通過二極管電橋提供非常大的充電電流。但是，通過在輸出端子上并聯(lián)添加更多不同值的電容器，可以改善由未調(diào)節(jié)電源提供的輸出電壓中存在的紋波含量。

全波未調(diào)節(jié)電源

我們已經(jīng)看到，半波非穩(wěn)壓電源的輸出電壓很難過濾到平滑的直流電平，因?yàn)檩敵鲭妷汉碗娏鲀H在每個(gè)輸入周期的一半時(shí)施加到負(fù)載。半波未調(diào)節(jié)電源的另一個(gè)缺點(diǎn)是電容器充電脈沖之間的相對(duì)較長的時(shí)間段需要使用相對(duì)較大的電解型平滑電容器。

但是，如果我們?cè)黾恿艘粋€(gè)將二極管整流到電路中，使得輸入的每半個(gè)周期而不是每隔一個(gè)半周期有助于整流輸出波形，紋波含量將大大減少，這可以通過使用全波來實(shí)現(xiàn)未調(diào)節(jié)的電源

如圖所示，全波未調(diào)節(jié)電源與半波表面電源不同，使用帶有中心抽頭次級(jí)繞組和兩個(gè)整流二極管的電源變壓器。

全波未調(diào)節(jié)電源

我們可以看到次級(jí)繞組的兩半有效地供給上述類型的單獨(dú)的半波整流電路，其中兩個(gè)輸出為bein g通過共同的平滑電容器 C1 組合在一起并進(jìn)行平滑處理。

兩個(gè)二極管 D1 和 D2 以推挽式布置工作，因?yàn)樽儔浩鞔渭?jí)接地（0V）以產(chǎn)生180 o 上半部和下半部次級(jí)繞組之間的相位差。然后上半部分提供正向電壓，下半部分提供負(fù)向電壓。

當(dāng)交流輸入波形為正時(shí)，在 T1 次級(jí)正向偏置二極管， D1 將其“接通”，而在 T1 次級(jí)繞組上產(chǎn)生的相應(yīng)負(fù)電壓反向偏置二極管， D2 將其“關(guān)閉”。然后，電流僅通過二極管 D1 提供給負(fù)載。

當(dāng)交流輸入波形擺動(dòng)為負(fù)時(shí)，在 T1的上半部分產(chǎn)生負(fù)電壓

次級(jí)二極管 D1 “OFF”，在 T1 次級(jí)正向偏置的下半部分產(chǎn)生正電壓，并且“ON”二極管， D2 。然后，電流僅通過二極管 D2 提供給負(fù)載。

然后兩個(gè)二極管和中心抽頭變壓器交替切換在次級(jí)繞組上產(chǎn)生的兩個(gè)方向交流電流通過加載。得到的輸出波形包含一個(gè)直流電壓電平，大約等于峰值電壓的2 /π或0.636

因此，例如，如果正弦峰值電壓為10伏特，等效直流輸出因此： 0.636 x 10 = 6.36 伏特，是所示半波整流器的兩倍。

全波整流器波形

這種全波未調(diào)節(jié)電源電路的優(yōu)點(diǎn)是它需要一個(gè)平滑電容器，其值約為所需值的一半。半波電路，因?yàn)樗谌娐分械某潆婎l率是半波電路的兩倍，因此給定負(fù)載電流的放電量較少。

另外，因?yàn)閮蓚€(gè)對(duì)于輸入的每個(gè)周期，平滑電容器上出現(xiàn)半個(gè)周期，紋波含量將更低，紋波頻率將是輸入頻率的兩倍。例如，如果正弦輸入頻率為50Hz，則紋波頻率為100Hz。因此，更高的紋波頻率更容易消除任何波動(dòng)。

未調(diào)節(jié)的電源摘要

未調(diào)節(jié)電源的主要缺點(diǎn)之一是其輸出電壓受到影響通過電源電壓的變化以及負(fù)載電流的變化來顯著改善。隨著負(fù)載消耗更多電流，直流端電壓降低。

半波非穩(wěn)壓電源產(chǎn)生的輸出波形也具有大約 0.318 x Vpeak 的直流電平。類似于鋸齒波形的大AC變化。該輸出波形通常稱為脈動(dòng)直流電壓。

為了去除一些AC內(nèi)容，使用平滑電容器，允許DC內(nèi)容通過并將AC減小到小紋波。半波整流器產(chǎn)生的紋波頻率與輸入頻率相同。

增加直流輸出電壓，減小波形紋波含量和提高效率的一種方法是使用由兩個(gè)整流波組成的全波整流器二極管和中心抽頭變壓器在次級(jí)繞組的每一半上產(chǎn)生兩個(gè)相等和相反的波形。全波非穩(wěn)壓電源的主要缺點(diǎn)是，對(duì)于給定的輸出功率，它需要更大的變壓器。

半波非穩(wěn)壓電源價(jià)格便宜且構(gòu)造簡(jiǎn)單，可將交流電轉(zhuǎn)換為脈動(dòng)直流電。我們已經(jīng)看到，平滑電容器可用于將整個(gè)脈沖整流器中的脈動(dòng)直流電流或半波全波改變?yōu)楹侠砥交覠o紋波的直流電源，以供電子電路或?yàn)殡姵爻潆姟?/p>