電工電子 直流穩(wěn)壓電源

1、導(dǎo)體、絕緣體、半導(dǎo)體導(dǎo)體、絕緣體、半導(dǎo)體特 點(diǎn)舉 例導(dǎo)體容易傳導(dǎo)電流如銅、鋁、銀等金屬絕絕緣體幾乎不傳導(dǎo)電流如塑料、陶瓷、橡皮、玻璃等半導(dǎo)體導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕練體之間。另具有光敏、熱敏及摻雜等特性如硅Si、鍺Ge、砷化鎵GaAs等5.1 半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性5.1 半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性共價(jià)健共價(jià)健 Si Si Si Si價(jià)電子價(jià)電子 Si Si Si Si價(jià)電子價(jià)電子這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)。這一現(xiàn)象稱為本征激發(fā)?？昭昭ㄗ杂呻娮幼杂呻娮?Si Si Si Sip+多多余余電電子子磷原子磷原子失去一個(gè)失去一個(gè)電子變?yōu)殡娮幼優(yōu)檎x子正離子 Si Si Si SiB硼原子硼原

2、子空穴空穴思考思考: :內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)2.少子的漂移運(yùn)動(dòng)少子的漂移運(yùn)動(dòng)多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)多子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)1.濃度差濃度差 擴(kuò)散的結(jié)果使空擴(kuò)散的結(jié)果使空間電荷區(qū)變寬。間電荷區(qū)變寬。空間電荷區(qū)也稱空間電荷區(qū)也稱 PN 結(jié)結(jié) +形成空間電荷區(qū)形成空間電荷區(qū)PN 結(jié)變窄結(jié)變窄 P接正、接正、N接負(fù)接負(fù) 外電場(chǎng)外電場(chǎng)IF內(nèi)電場(chǎng)內(nèi)電場(chǎng)PN+動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)+ 內(nèi)電場(chǎng)被加強(qiáng)，內(nèi)電場(chǎng)被加強(qiáng)，少子的漂移加強(qiáng)，少子的漂移加強(qiáng)，由于少子數(shù)量很由于少子數(shù)量很少，形成很小的少，形成很小的反向電流。反向電流。IR+反向擊穿反向擊穿電壓電壓U(BR)反向特性反向特性UIPN+PN+電擊穿可以恢復(fù)；電擊穿可以恢復(fù)；熱擊穿管子損壞，不可恢復(fù)。

3、熱擊穿管子損壞，不可恢復(fù)。陰極引線陰極引線陽(yáng)極引線陽(yáng)極引線二氧化硅保護(hù)層二氧化硅保護(hù)層P型硅型硅N型硅型硅( c ) 平面型平面型金屬觸絲金屬觸絲陽(yáng)極引線陽(yáng)極引線N型鍺片型鍺片陰極引線陰極引線外殼外殼( a ) 點(diǎn)接觸型點(diǎn)接觸型鋁合金小球鋁合金小球N型硅型硅陽(yáng)極引線陽(yáng)極引線PN結(jié)結(jié)金銻合金金銻合金底座底座陰極引線陰極引線( b ) 面接觸型面接觸型半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)和符號(hào) 陰極陰極陽(yáng)極陽(yáng)極( d ) 符號(hào)符號(hào)D反向擊穿反向擊穿電壓電壓U(BR)反向特性反向特性UIPN+PN+補(bǔ)充：二極管命名命名：2（二極管），字母表示材料和極性，（C-N型硅材料）字母表示類型，（Z整流

4、管）數(shù)字表示序號(hào)，（55序號(hào)）字母表示規(guī)格；（A規(guī)格號(hào)）2CZ55A（N型硅材料整流二極管）定性分析：定性分析：判斷二極管的工作狀態(tài)判斷二極管的工作狀態(tài)導(dǎo)通導(dǎo)通截止截止 若二極管是理想的，若二極管是理想的，例例1：D6V12V3k BAUAB+例例2:mA43122D IBD16V12V3k AD2UAB+V sin18itu t 動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)uo8VUZIZIZM UZ IZ_+UIO使用 在使用穩(wěn)壓管用來(lái)穩(wěn)定某一電壓UO時(shí)，將穩(wěn)壓管DZ并聯(lián)接在需穩(wěn)壓的部分電路兩端；而且穩(wěn)壓管應(yīng)工作在反向擊穿區(qū)；為保證穩(wěn)壓管安全工作，應(yīng)串入一限流電阻R。RLRDZuiUZUO+使用 穩(wěn)壓管工作在反向擊穿區(qū)；穩(wěn)壓

5、管工作在反向擊穿區(qū)； 使用時(shí)串入限流電阻；使用時(shí)串入限流電阻； 要穩(wěn)壓，穩(wěn)壓管必須電擊穿；要穩(wěn)壓，穩(wěn)壓管必須電擊穿； 當(dāng)穩(wěn)壓管工作在正向偏置時(shí)，是一個(gè)普通當(dāng)穩(wěn)壓管工作在正向偏置時(shí)，是一個(gè)普通二極管。二極管。UU0ZZ ZIUrNNPBECBECIBIEICBECIBIEICEEBRBRCBECNNPEBRBECIEIBEICEICBOICIBBECNNPEBRBECIEIBEICEICBOBCIICEOBCBOBC)(1 IIIII BC CEO III ，有有忽忽略略結(jié)論: 即管子各電極電壓與電流的關(guān)系曲線，是管子即管子各電極電壓與電流的關(guān)系曲線，是管子內(nèi)部載流子運(yùn)動(dòng)的外部表現(xiàn)，反映了晶體管

6、的性能，內(nèi)部載流子運(yùn)動(dòng)的外部表現(xiàn)，反映了晶體管的性能，是分析放大電路的依據(jù)。是分析放大電路的依據(jù)。 重點(diǎn)討論應(yīng)用最廣泛的共發(fā)射極接法的特性曲線重點(diǎn)討論應(yīng)用最廣泛的共發(fā)射極接法的特性曲線共發(fā)射極電路共發(fā)射極電路輸入回路輸入回路輸出回路輸出回路ICEBmA AVUCEUBERBIBECV+常常數(shù)數(shù) CE)(BEBUUfIIB( A)UBE(V)204060800.40.8UCE 1VOIB=020 A40 A60 A80 A100 A常常數(shù)數(shù) B)(CECIUfI36IC(mA )1234UCE(V)912O放大區(qū)放大區(qū)O BCII_ BCII 53704051BC.II 400400605132

7、BC .II ICBO A+EC AICEOIB=0+ICMU(BR)CEO安全工作區(qū)安全工作區(qū)ICUCEO5.65.6直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源整流電路整流電路u4uou3u2u1功能：功能：把交流電壓變成穩(wěn)定的大小合適把交流電壓變成穩(wěn)定的大小合適 的直流電壓的直流電壓將雙向脈動(dòng)變單向脈動(dòng)濾除交流成分，脈動(dòng)程度減小將輸出電壓穩(wěn)定改變電改變電壓幅值，壓幅值，不改變不改變相位相位 將交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓。將交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓。 半波、全波、橋式和倍壓整流；單相和三相整流半波、全波、橋式和倍壓整流；單相和三相整流等。等。 二極管的正向?qū)娮铻榱悖聪螂娮铻闊o(wú)窮大。二極管的正向?qū)?/p>

8、電阻為零，反向電阻為無(wú)窮大。利用二極管的單向?qū)щ娦岳枚O管的單向?qū)щ娦?u 負(fù)半周，負(fù)半周，VauC時(shí)，二極管導(dǎo)通，電源在給負(fù)載時(shí)，二極管導(dǎo)通，電源在給負(fù)載RL供電的同時(shí)也給供電的同時(shí)也給電容充電，電容充電， uC 增加，增加，uo= uC 。 CC+C +aDuoubRLio二極管承受的最高反向電壓為二極管承受的最高反向電壓為 。uoU2U2u tO tOUU22DRM 25)(3LTCR 一一般般取取(1) (1) 輸出電壓的脈動(dòng)程度與平均值輸出電壓的脈動(dòng)程度與平均值Uo與放電時(shí)間與放電時(shí)間 常數(shù)常數(shù)RLC有關(guān)。有關(guān)。 近似估算?。航乒浪闳。?Uo = 1. 0 U （半波）半波） 為

9、了得到比較平直的輸出電壓為了得到比較平直的輸出電壓U2有電容濾波有電容濾波 無(wú)電容濾波無(wú)電容濾波0 UooIO 結(jié)論結(jié)論 因此電容濾波適合于要求輸出電壓較因此電容濾波適合于要求輸出電壓較高、負(fù)載電流較小且負(fù)載變化較小的場(chǎng)高、負(fù)載電流較小且負(fù)載變化較小的場(chǎng)合合。 RLC 越大越大O 越高，越高，IO 越越大大整流二極管導(dǎo)通時(shí)間越短整流二極管導(dǎo)通時(shí)間越短 iD 的峰值電流越大的峰值電流越大( (沖擊電沖擊電流流) )。iD tuoU2 tOO Uo = 1. 2 U ( 橋式、全波）橋式、全波） uRLuo+Cu0輸出波形更加平緩，電壓值也有所增加，輸出波形更加平緩，電壓值也有所增加，使用更多。使

10、用更多。 例例:有一單相橋式整流濾波電路，已知交流電源有一單相橋式整流濾波電路，已知交流電源頻率頻率 f=50Hz，負(fù)載電阻，負(fù)載電阻 RL = 200 ，要求直流輸出，要求直流輸出電壓電壓Uo=30V，選擇整流二極管及濾波電容器。，選擇整流二極管及濾波電容器。V 352522DRM UU A075020030212121LOOD.RUII uRLuo+C解：解：25V1.230 21O .UU可選用二極管可選用二極管2CP11IOM =100mA UDRM =50V 例：例： 有一單相橋式整流濾波電路，已知交流電源頻有一單相橋式整流濾波電路，已知交流電源頻率率 f=50Hz，負(fù)載電阻，負(fù)載電

11、阻 RL = 200 ，要求直流輸出電，要求直流輸出電壓壓Uo=30V，選擇整流二極管及濾波電容器。，選擇整流二極管及濾波電容器。取取 RLC = 5 T/2已知已知RL = 50 S 05. 025015L CR uRLuo+C解：解：2. 選擇濾波電容器選擇濾波電容器F250F102502000.05 0506L R.C可選用可選用C=250 F，耐壓為，耐壓為50V的極性電容器的極性電容器L uRLuo+C 濾波效果比濾波效果比LC濾波器更好，但濾波器更好，但二極管的沖擊電二極管的沖擊電流較大。流較大。 比比 形形 LC 濾波器的體積濾波器的體積小、成本低。小、成本低。L uRLuo+C

12、2+C1 R uRLu+C2+C1UO = UZ IR = IO + IZUIUZRL (IO ) IR 設(shè)設(shè)UI一定，負(fù)載一定，負(fù)載RL變化變化UO 基本不變基本不變 IR (IRR) 基本不變基本不變 UO (UZ ) IZ +UIRL+CIOUO+uIRRDZIz限流調(diào)壓限流調(diào)壓穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路UI=1.2U，UO = UZ ， IR = IO + IZUIUZUI UZ UO 基本不變基本不變 IRR IZ IR +UIRL+CIOUO+uIRRDZIz計(jì)算公式 UO = UZ =IORL ， UR=IR=UI-UZ, UI=1.2U IR = IO + IZ+UIRL+CIOUO+u

13、IRRDZIzUR電路中電路中R起起限流作用，限流作用，不能缺少，不能缺少，否則穩(wěn)壓管否則穩(wěn)壓管會(huì)容易損壞。會(huì)容易損壞。穩(wěn)壓管工作穩(wěn)壓管工作于反向擊穿于反向擊穿狀態(tài)，起穩(wěn)狀態(tài)，起穩(wěn)壓作用。反壓作用。反之，輸出為之，輸出為零壓降。零壓降。1根據(jù)輸出電壓的極性，正確畫(huà)出橋路四個(gè)二極管和標(biāo)出電容的極性。2 以上直流電源是 （ ）、（ ） 、 （ ） 、（ ） 四部分組成。3當(dāng)開(kāi)關(guān)K閉合時(shí)，U1= 。如果開(kāi)關(guān)K斷開(kāi)，U1= 。4在整流濾波穩(wěn)壓電路中，如果R短路，電路產(chǎn)生的后果是( ) 。5在開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，若電路參數(shù)已知，R=400，RL=600，則IR =（ ），IL=（ ） 直流穩(wěn)壓電源難點(diǎn) 在不同的電路中，輸出電壓平均值與輸入電壓有效值之間的關(guān)系以及輸出電壓的波形 在直流穩(wěn)壓電源電路中，計(jì)算有關(guān)電量。整流濾波電路如圖所示，二極管 是 理 想 元 件，電 容 ，負(fù) 載 電 阻 ，開(kāi)關(guān)S1 閉 合、 S2斷 開(kāi) 時(shí)，直