第5章通信電源PPT課件

1、第第 五五 章章1 1、整整 流流 電電 路路第1頁(yè)/共65頁(yè)概 述 通信整流技術(shù)的發(fā)展通信整流技術(shù)的發(fā)展 通信電源的通信電源的低頻整流低頻整流設(shè)備從設(shè)備從2020世紀(jì)世紀(jì)5050年代末的飽和電抗年代末的飽和電抗器控制的穩(wěn)壓穩(wěn)流硒整流器，器控制的穩(wěn)壓穩(wěn)流硒整流器，6060年代的硅二極管取代硒年代的硅二極管取代硒整流片的穩(wěn)壓穩(wěn)流硅整流器，整流片的穩(wěn)壓穩(wěn)流硅整流器，6060年代末年代末7070年代初穩(wěn)壓穩(wěn)年代初穩(wěn)壓穩(wěn)流可控硅整流器，一直到流可控硅整流器，一直到8080年代末年代末9090年代初的高頻開關(guān)年代初的高頻開關(guān)整流器，我國(guó)通信用整流設(shè)備經(jīng)歷了幾代變革。整流器，我國(guó)通信用整流設(shè)備經(jīng)歷了幾代變

2、革。9090年代年代以后，隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、功率半導(dǎo)體技術(shù)和超大規(guī)模以后，隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、功率半導(dǎo)體技術(shù)和超大規(guī)模集成電路生產(chǎn)工藝的飛速發(fā)展，集成電路生產(chǎn)工藝的飛速發(fā)展，高頻開關(guān)整流技術(shù)和產(chǎn)品高頻開關(guān)整流技術(shù)和產(chǎn)品也越來越成熟，性價(jià)比逐步提升，目前已經(jīng)逐步取代了可也越來越成熟，性價(jià)比逐步提升，目前已經(jīng)逐步取代了可控硅整流器，并且還在不斷地朝著高頻化、高效率、大功控硅整流器，并且還在不斷地朝著高頻化、高效率、大功率、小型智能化、清潔環(huán)保的方向發(fā)展。率、小型智能化、清潔環(huán)保的方向發(fā)展。第2頁(yè)/共65頁(yè)5不控整流電路5單相橋式不控整流電路 單相橋式不控整流電路由個(gè)整流二極管組成。電阻性負(fù)載的單

3、相橋式不控整流電路如圖5所示。工作原理 當(dāng)輸入交流電源的極性為上端正下端負(fù)時(shí)，整流二極管、導(dǎo)通。這時(shí)、上的壓降很小，在理想情況下，可視為兩根導(dǎo)線。電流從輸入電源上端經(jīng)、回到輸入電源下端，負(fù)載上得到一個(gè)半波整流電壓。當(dāng)電源極性改變?yōu)樯隙素?fù)下端正時(shí)，整流二極管、導(dǎo)通。電流流過、形成回路，負(fù)載上得到與前半周極性相同的又一個(gè)半波整流電壓。設(shè)輸入為正弦波交流電壓，則輸出電壓為單方向的正弦波絕對(duì)值，電阻性負(fù)載時(shí)波形圖如圖5所示。第3頁(yè)/共65頁(yè)圖5-單相橋式不控整流電路 圖5-2電阻性負(fù)載的單相橋式不控整流波形圖第4頁(yè)/共65頁(yè)輸出直流電壓和直流電流 電阻性負(fù)載時(shí)輸出直流電壓為式中，為整流橋輸入交流電壓的

4、有效值。流過負(fù)載的直流電流為整流元件參數(shù)的計(jì)算在橋式整流電路中，負(fù)載電流是由兩組整流二極管 （、和、）輪流導(dǎo)通供給的，流過每個(gè)整流二極管的平均電流等于負(fù)載電流的一半，即5不控整流電路第5頁(yè)/共65頁(yè)當(dāng)二極管、導(dǎo)通時(shí)，忽略二極管的正向壓降，、兩只二極管承受的反向電壓等于輸入電源電壓。當(dāng)二極管、導(dǎo)通時(shí)，、承受的反向電壓也是如此。所以，整流二極管承受的最高反向電壓為單相橋式不控整流電路圖還有另外兩種畫法，如圖5所示。5不控整流電路第6頁(yè)/共65頁(yè)5三相橋式不控整流電路電阻性負(fù)載電阻性負(fù)載的三相橋式不控整流電路圖如圖5所示。整流橋臂可分為兩組，其中VD1、VD2、VD3陰極接在一起，稱為共陰極組；VD

5、4、VD5、VD6陽(yáng)極接在一起，稱為共陽(yáng)極組，電路的波形圖如圖5所示。圖5三相橋式不控整流電路（電阻性負(fù)載）電路圖第7頁(yè)/共65頁(yè)圖5三相橋式不控整流電路（電阻性負(fù)載）波形圖（）根據(jù)優(yōu)先導(dǎo)通原理，對(duì)于共陰極組，陽(yáng)極電位最高的二極管導(dǎo)通，而共陽(yáng)極組則陰極電位最低的二極管導(dǎo)通。在t1t2期間，相電壓ua最高，相電壓ub最低，所以對(duì)應(yīng)二極管VD1和VD5導(dǎo)通。忽略VD1和VD5的正向壓降，輸出電壓ud為線電壓uab。在t2t3期間，相電壓ua仍為最高，相電壓uc變?yōu)樽畹停詫?duì)應(yīng)二極管VD1和VD6導(dǎo)通。忽略VD1和VD6的正向壓降，輸出電壓ud為線電壓uac。5.1.2三相橋式不控整流電路第8頁(yè)/

6、共65頁(yè) 在t3t4期間，相電壓ub變?yōu)樽罡?，相電壓uc仍為最低，所以對(duì)應(yīng)二極管VD2和VD6導(dǎo)通，輸出電壓ud為ubc。在t4t5期間，相電壓ub仍為最高，相電壓ua變?yōu)樽畹?，所以?duì)應(yīng)二極管VD2和VD4導(dǎo)通，輸出電壓ud為uba。以此類推，在t5t6期間，二極管VD3和VD4導(dǎo)通，uduac； 在t6t7期間，二極管VD3和VD5導(dǎo)通，uducb。 在交流電源的一個(gè)周期內(nèi)，每個(gè)二極管導(dǎo)通120，輸出電壓出現(xiàn)個(gè)波頭，脈動(dòng)較小。三相橋式不控整流電路第9頁(yè)/共65頁(yè)（）基本定量關(guān)系輸出直流電壓為式中，為交流相電壓有效值；l為交流線電壓有效值，輸出直流電流為每一個(gè)二極管都導(dǎo)通120，即周期，故整流

7、二極管的平均電流為整流二極管承受的最大反向電壓為線電壓的振幅值三相橋式不控整流電路第10頁(yè)/共65頁(yè)電感性負(fù)載電感性負(fù)載的三相橋式不控整流電路如圖5所示。這種電路的輸出電壓波形及輸出直流電壓、輸出直流電流等計(jì)算公式均與電阻性負(fù)載時(shí)一樣。當(dāng)電感足夠大，即（為ud中所含最低次諧波的角頻率，2F，F(xiàn)=300Hz），輸出電流id波形相當(dāng)平滑，因此負(fù)載電阻上的電壓波形相當(dāng)平滑；理想情況id波形為一條水平線，相應(yīng)地，流過整流元件的電流為矩形波，輸入電流為交變方波。波形圖如圖5所示。因?yàn)殡姼袃啥似骄妷簽榱悖ê雎跃€圈電阻的壓降），所以上的直流電壓等于Ud。圖5三相橋式不控整流電路（電感性負(fù)載）電路圖三相橋式

8、不控整流電路第11頁(yè)/共65頁(yè)圖5三相橋式不控整流電路（電感性負(fù)載）波形圖輸出直流功率為每相交流輸入電流有效值為第12頁(yè)/共65頁(yè) 輸入三相交流電的通信用開關(guān)整流器，主回路輸入側(cè)的整流電路一般采用無工頻變壓器三相橋式不控整流電路。如果在開關(guān)整流器中接無源功率因數(shù)校正電路，則整流電路相當(dāng)于接電感性負(fù)載。輸入有功功率在理想情況下（無損耗），與輸出直流功率相等，即輸入視在功率為可見電感性負(fù)載的三相橋式不控整流電路在理想情況下，功率因數(shù)為5三相橋式不控整流電路第13頁(yè)/共65頁(yè)5可控整流電路5晶閘管晶閘管又稱為可控硅（，）。結(jié)構(gòu)普通晶閘管具有可控的單向?qū)щ娦?，它有個(gè)電極：陽(yáng)極、陰極和門極（或稱控制極）

9、。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖和圖形符號(hào)如圖5所示。晶閘管的外形有螺栓形和平板形兩種，如圖5所示。圖5晶閘管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖與符號(hào) 圖5晶閘管外形第14頁(yè)/共65頁(yè) 第15頁(yè)/共65頁(yè)G P1P2N1N2第16頁(yè)/共65頁(yè)P(yáng)1P2N1N2K GAKA T2T1_P2N1N2IGIAP1N1P2IKGPPNNNPAGK第17頁(yè)/共65頁(yè) T1T2G2Bii 1BG22Ciii 在極短時(shí)間內(nèi)使兩個(gè)三極管均飽和導(dǎo)通，此過程稱觸發(fā)導(dǎo)通。211CCii 2BG21ii EGEA+_RGi2BiG21iG2i第18頁(yè)/共65頁(yè)GEA+_R T1T2Gi2BiGi21Gi2EGG2Bii 1BG22Ciii 211CC

10、ii 2BG21ii EG第19頁(yè)/共65頁(yè) (1)必須使可控硅陽(yáng)極電流減小,直到正反饋效應(yīng)不能維持。(2)將陽(yáng)極電源斷開或者在晶閘管的第20頁(yè)/共65頁(yè)URRMUFRMIG2 IG1 IG0 UBRIFUBOIHoUIIG0IG1IG2正向平均電流)(曲曲線線UfI 第21頁(yè)/共65頁(yè)UFRM:晶閘管控制極開路且正向阻斷情況下,允許重復(fù)加在晶閘管兩端的正向峰值電壓。一般取UFRM = 80% UB0 。普通晶閘管 UFRM 為100V 3000V控制極開路時(shí),允許重復(fù)作用在晶閘管元 件上的反向峰值電壓。一般取 URRM = 80% UBR 普通晶閘管 URRM為100V3000VURRM：第

11、22頁(yè)/共65頁(yè))(sin21m0mFIttdII 環(huán)境溫度為40C及標(biāo)準(zhǔn)散熱條件下，晶閘管處于全導(dǎo)通時(shí)可以連續(xù)通過的工頻正弦半波電流的平均值。 IFt2i如果正弦半波電流的最大值為Im, 則(普通晶閘管IF為1A 1000A)第23頁(yè)/共65頁(yè)第24頁(yè)/共65頁(yè)額定電壓,用百位或千位數(shù)表示取UFRM或URRM較小者額定正向平均電流(IF) 晶閘管K P普通型如:KP5-7 表示額定正向平均電流為5A,額定電壓為700V的普通型晶閘管。第25頁(yè)/共65頁(yè)A1A2G雙向晶閘管通過控制電壓的控制可實(shí)現(xiàn)雙向?qū)?。?6頁(yè)/共65頁(yè)A1A2G第27頁(yè)/共65頁(yè)RC Tu雙向二極管a)b)IOUIG=0

12、GT1T2第28頁(yè)/共65頁(yè)(1) 電路。uuu To, 0。0,To uuu+T第29頁(yè)/共65頁(yè)t12。uu,u T 0o:1t 。0,To uuu tuO晶晶閘閘管管不不導(dǎo)導(dǎo)通通。,0,0g1 ut t 。uuu To, 0gu tO第30頁(yè)/共65頁(yè) tOuO控制角t1 tuO tguOt22tTuO導(dǎo)通角第31頁(yè)/共65頁(yè) tuUd21O )d(sin221ttU 2cos145. 0LLOO RURUI2cos145. 0 U第32頁(yè)/共65頁(yè) +TLeL第33頁(yè)/共65頁(yè) tguOtTuO tOuOt1 tuOt22iL第34頁(yè)/共65頁(yè)+LTD+(1) 電路第35頁(yè)/共65頁(yè)i

13、L tOu tuOtTuO2 tguO第36頁(yè)/共65頁(yè)aRLD2T1b+T1T2RLuoD1D2+第37頁(yè)/共65頁(yè)+T1T2RLuoD1D2+bRLD1T2a第38頁(yè)/共65頁(yè) tOu tuOtT1uO2 tguO第39頁(yè)/共65頁(yè) tuUd1O )d(sin21ttUU 2cos19 . 0LO RURUI2cos19 . 0 U第40頁(yè)/共65頁(yè)兩種常用可控整流電路電路特點(diǎn)1. 該電路只用一只晶閘管，且其上 無反向電壓。2. 晶閘管和負(fù)載上的電流相同。(1)uTD2D4u0RL+-+-第41頁(yè)/共65頁(yè)電路特點(diǎn) 1. 該電路接入電感性負(fù)載時(shí)，D1、D2 便起續(xù)流二極管作用。(2)2.

14、由于T1的陽(yáng)極和T2的陰極相連，兩管控制極必須加獨(dú)立的觸發(fā)信號(hào)。T1T2D1D2uuORL+-+-第42頁(yè)/共65頁(yè) ，一旦發(fā)生過電流時(shí)，溫度急劇上升，可能將PN結(jié)燒壞，造成元件內(nèi)部短路或開路。例如一只100A的晶閘管過電流為400A時(shí)，僅允許持續(xù)0.02秒，否則將因過熱而損壞； 電壓超過其反向擊穿電壓時(shí)，即使時(shí)間極短，也容易損壞。若正向電壓超過轉(zhuǎn)折電壓時(shí)，則晶閘管誤導(dǎo)通，導(dǎo)通后的電流較大，使器件受損。第43頁(yè)/共65頁(yè)與晶閘管串聯(lián)接在輸入端接在輸出端第44頁(yè)/共65頁(yè)第45頁(yè)/共65頁(yè) RCRC 硒堆保護(hù)(硒整流片)晶閘管元件的阻容保護(hù)第46頁(yè)/共65頁(yè)NPPN結(jié)N型硅片第47頁(yè)/共65頁(yè)2

15、B1B1BBB1BRRRUU BBBBBB1BUURR 分壓比(0.50.9)+_+_RP+_+_RB1RB2AUBB+_RP+_+_UBB第48頁(yè)/共65頁(yè)(3) 維持單結(jié)管導(dǎo)通的最小 電壓、電流。 單結(jié)管由截止變導(dǎo)通 所需發(fā)射極電壓。IpIVV截止區(qū)P第49頁(yè)/共65頁(yè) 3. 不同單結(jié)晶體管的谷點(diǎn)電壓谷點(diǎn)電流 都 不一樣。谷點(diǎn)電壓大約在25V之間。常選用 稍大一些， 稍小的單結(jié)晶體管，以增大輸 出脈沖幅度和移相范圍。第50頁(yè)/共65頁(yè)第51頁(yè)/共65頁(yè)Uvug第52頁(yè)/共65頁(yè)。uvOO第53頁(yè)/共65頁(yè)RLR1R2RPCRuZT1D1D2T2u2+C+R第54頁(yè)/共65頁(yè)U2MRu2+uo+uZU2MuOouOzuO第55頁(yè)/共65頁(yè)UP-UDR1R2RPCcRuZLugucuvUpRLT1D1D2T2OOUZuOO第56頁(yè)/共65頁(yè)R1AVR2R4R3RPDDZTC+_T1第57頁(yè)/共65頁(yè)。 R1AV R2R4R3RP D DZTC+_ T1第58頁(yè)/共65頁(yè) R1AV R2R4R3RP D DZTC+_ T1第59頁(yè)/共65頁(yè)R1AV R2R4R3RP