為了更好地理解電子學(xué)，設(shè)計(jì)師必須學(xué)習(xí)理論和實(shí)踐。但為了更好地理解這些概念，有必要進(jìn)行電子模擬，并可能“接觸”創(chuàng)建的電路。接下來的教程在電源電路的每個(gè)點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)中逐步進(jìn)行模擬，以完美地了解電子元件在不同工作條件下的行為。教程附有大量圖像和圖形。使用的主要電子軟件是LTspice。它是一種高性能 SPICE 仿真軟件、原理圖捕獲和波形查看器，具有增強(qiáng)功能和模型，可簡(jiǎn)化模擬電路的仿真。

世界電壓

直流電壓和交流電壓

我們看一下圖1的接線圖：里面有兩個(gè)電路。第一個(gè)電路（頂部）使用電池提供直流電壓。第二個(gè)電路（底部）提供頻率為 60 Hz 的正弦交流電壓。

圖 1：CC 和 AC 發(fā)電機(jī)

在圖 2所示的圖中，我們可以注意到不同的信號(hào)：

黃色軌跡：電池 V 產(chǎn)生的 230-V 直流電壓

綠色軌跡：由正弦發(fā)生器 V 產(chǎn)生的 325V 正弦交流電壓

灰色軌跡：0 V 地電壓

圖 2：CC 和 AC 曲線

在圖中，我們還可以看到：

垂直橙色線：零峰值電壓，等于 325 V

垂直白線：峰峰值電壓，等于 650 V

請(qǐng)注意，正弦電壓的 RMS 值為 230 V，盡管峰值達(dá)到 325 V。 實(shí)際上，對(duì)負(fù)載產(chǎn)生的影響與 230 V 電池的直流電壓相同。

直流電壓

對(duì)于大多數(shù)設(shè)備，交流電壓不可用。有必要讓它直接。將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的元件稱為整流器。將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的最常見方法是使用一個(gè)或多個(gè)二極管，讓電流沿一個(gè)方向通過。產(chǎn)生的直流電不是穩(wěn)定電壓而是脈動(dòng)電壓。對(duì)于許多直流電路，紋波可能是一個(gè)大問題。需要額外的過濾來使脈動(dòng)信號(hào)變平（圖 3）。在原理圖中，您可以看到 1N4007 二極管的 SPICE 模型，能夠承受 1，000 V 的電壓。

圖 3：該電路消除了來自輸入的替代信號(hào)。

紋波量取決于負(fù)載（在本例中為 100 Ω）和與其并聯(lián)的電解電容器的值。大容量允許非常低的紋波。圖 4顯示了三個(gè)輸出電壓，使用不同的電容值，如下所示：

灰色信號(hào)：正半波

青色信號(hào)：使用 100-μF 電容器輸出（高紋波）

紅色信號(hào)：帶有 1，000-μF 電容器的輸出（中等紋波）

綠色信號(hào)：輸出帶有 10，000-μF 電容器（紋波非常低）

圖 4：使用不同電容值的三個(gè)輸出電壓

二極管降低輸出電壓

重要的是要知道由二極管組成的整流橋會(huì)導(dǎo)致 1.4 V 的壓降。理想的二極管沒有這種影響。肖特基二極管的影響較小。圖 5顯示了由于二極管的存在，輸出電壓不能等于輸入峰值的事實(shí)。

圖 5：二極管的存在降低了輸出電壓。

結(jié)論

所有電子產(chǎn)品均由精確的數(shù)學(xué)公式調(diào)節(jié)。電解電容容量的計(jì)算也遵循這個(gè)規(guī)律。

審核編輯：郭婷