第十章直流電源new

1、電源變壓器電源變壓器: 將交流電網(wǎng)電壓將交流電網(wǎng)電壓u1變?yōu)楹线m的交流電變?yōu)楹线m的交流電壓壓u2。整流電路整流電路: 將交流電壓將交流電壓u2變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓u3。濾波電路濾波電路: 將脈動(dòng)直流電壓將脈動(dòng)直流電壓u3轉(zhuǎn)變?yōu)槠交闹绷麟妷恨D(zhuǎn)變?yōu)槠交闹绷麟妷簎4。穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路: 清除電網(wǎng)波動(dòng)及負(fù)載變化的影響，保持輸清除電網(wǎng)波動(dòng)及負(fù)載變化的影響，保持輸出電壓出電壓uo的穩(wěn)定。的穩(wěn)定。整整 流流 電電 路路濾濾 波波 電電 路路穩(wěn)穩(wěn) 壓壓 電電 路路整 流 電 路濾 波 電 路穩(wěn) 壓 電 路u1u2u3u4uo單相單相三相三相二極管二極管可控硅可控硅橋式橋式倍壓整流倍壓整流半

2、波半波全波全波本課主要介紹：本課主要介紹：?jiǎn)蜗喟氩ㄕ?，單相橋式全波整流單相半波整流，單相橋式全波整流把交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓。把交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓。整流電路分類(lèi)：整流電路分類(lèi)：1.單相半波整流電路單相半波整流電路二極管導(dǎo)通，忽略二二極管導(dǎo)通，忽略二極管正向壓降極管正向壓降 uo=u2u1u2aTbDRLuo為分析簡(jiǎn)單起見(jiàn)，把二極管當(dāng)作理想元件處理，即為分析簡(jiǎn)單起見(jiàn)，把二極管當(dāng)作理想元件處理，即二極管的正向?qū)娮铻榱?，反向電阻為無(wú)窮大。二極管的正向?qū)娮铻榱悖聪螂娮铻闊o(wú)窮大。二極管截止二極管截止, uo=0+io+u2 0 時(shí)時(shí):u20 時(shí)時(shí)D1,D4導(dǎo)通導(dǎo)通D2,D3截

3、止截止電流通路電流通路:a D1RLD4bu21.1UDRM1.12oFII2oDII= =當(dāng)當(dāng)D2或或D4斷開(kāi)后斷開(kāi)后 電路為單相半波整流電路。正半周時(shí)，電路為單相半波整流電路。正半周時(shí)，D1和和D3導(dǎo)通，導(dǎo)通，負(fù)載中有電流負(fù)載中有電流過(guò)，負(fù)載電壓過(guò)，負(fù)載電壓uo o= =u；負(fù)半周時(shí)，；負(fù)半周時(shí)，D1和和D3截截止，負(fù)載中無(wú)電流通止，負(fù)載中無(wú)電流通過(guò)，負(fù)載兩端無(wú)電壓，過(guò)，負(fù)載兩端無(wú)電壓，uo o =0=0。 uo u 2 34tt234oouo+_u+_RLD2D4 D1 D3 則正半周時(shí)，二極管則正半周時(shí)，二極管D1、D4或或D2、D3導(dǎo)通，電流導(dǎo)通，電流經(jīng)經(jīng)D1、D4或或D2、D3而造

4、成電源短路，電流很大，因而造成電源短路，電流很大，因此變壓器及此變壓器及D1、D4或或D2、D3將被燒壞。將被燒壞。 則正半周時(shí)，情況與則正半周時(shí)，情況與D2或或D4接反類(lèi)似，電源及接反類(lèi)似，電源及D1或或D3也將因電流過(guò)大而燒壞。也將因電流過(guò)大而燒壞。uo+_u+_RLD2D4 D1 D3交流交流電壓電壓脈動(dòng)脈動(dòng)直流電壓直流電壓整流整流濾波濾波直流直流電壓電壓RLLRLC交流交流電壓電壓脈動(dòng)脈動(dòng)直流電壓直流電壓整流整流濾波濾波直流直流電壓電壓1. 電容濾波電路電容濾波電路以單向橋式整流電容濾波為例進(jìn)行分析，以單向橋式整流電容濾波為例進(jìn)行分析，其電路如圖所示。其電路如圖所示。(1)電容濾波原理

5、電容濾波原理a橋式整流電容濾波電路橋式整流電容濾波電路u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCRL未接入時(shí)未接入時(shí)(忽略整流電路內(nèi)阻忽略整流電路內(nèi)阻)u2tuot設(shè)設(shè)t1時(shí)刻接時(shí)刻接通電源通電源t1整流電路為整流電路為電容充電電容充電充電結(jié)束充電結(jié)束沒(méi)有電容沒(méi)有電容時(shí)的輸出時(shí)的輸出波形波形au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCucRL接入（且接入（且RLC較大）時(shí)較大）時(shí) (忽略整流電路內(nèi)阻忽略整流電路內(nèi)阻)u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCu2tuot無(wú)濾波電容無(wú)濾波電容時(shí)的波形時(shí)的波形加入濾波電容加入濾波電容時(shí)的波形時(shí)的波形abcdRL接入時(shí)接入時(shí)(忽略整流電路內(nèi)忽略整流電

6、路內(nèi)阻阻)u2處于正半周或者負(fù)半周時(shí)，處于正半周或者負(fù)半周時(shí)，且且 u2大于電容上的電壓大于電容上的電壓uC，u2對(duì)電容充電，對(duì)電容充電，uo= uC u2 ，見(jiàn)見(jiàn)ab段段cd段，段，u2下降，下降， u2小于電容上的小于電容上的電壓。二極管承受反向電壓而截電壓。二極管承受反向電壓而截止。電容止。電容C通過(guò)通過(guò)RL放電，放電， uC按指按指數(shù)規(guī)律下降，時(shí)間常數(shù)數(shù)規(guī)律下降，時(shí)間常數(shù) = RLCu2上升到峰值后開(kāi)始下降，上升到峰值后開(kāi)始下降，電容通過(guò)負(fù)載電阻電容通過(guò)負(fù)載電阻RL放電，放電，其電壓其電壓uC也開(kāi)始下降，趨也開(kāi)始下降，趨勢(shì)與勢(shì)與u2基本相同，見(jiàn)基本相同，見(jiàn)bc段。段。u2tuot只有整

7、流電路輸出電壓大只有整流電路輸出電壓大于于uC時(shí)，才有時(shí)，才有充電電流充電電流。因此二極管中的電流是脈因此二極管中的電流是脈沖波。沖波。二極管中二極管中的電流的電流u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCa所以必須選用較大容量的所以必須選用較大容量的整流二極管，通常應(yīng)選擇整流二極管，通常應(yīng)選擇其最大整流平均電流其最大整流平均電流IF大大于負(fù)載電流的于負(fù)載電流的2-3倍。倍。u2tuot電容充電時(shí)，電電容充電時(shí)，電容電壓滯后于容電壓滯后于u2。RLC越小，輸出越小，輸出電壓越低。電壓越低。u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCRL接入（且接入（且RLC較大）時(shí)較大）時(shí) (考慮整流電路內(nèi)阻考

8、慮整流電路內(nèi)阻)aRLC越小，脈動(dòng)越大。所以越小，脈動(dòng)越大。所以RLC越大，濾波效果越好。越大，濾波效果越好。一般取一般取)105(TCRL=(T:電源電壓的周期電源電壓的周期)近似估算近似估算: Uo=1.2U2 Io= Uo/RL(b) 流過(guò)二極管瞬時(shí)電流很大流過(guò)二極管瞬時(shí)電流很大RLC 越大越大 Uo越高越高負(fù)載電流的平均值越大負(fù)載電流的平均值越大 整流管導(dǎo)電時(shí)間越短整流管導(dǎo)電時(shí)間越短 iD的峰值電流越大的峰值電流越大(2)電容濾波電路的特點(diǎn)電容濾波電路的特點(diǎn)(a) 輸出電壓平均值輸出電壓平均值Uo與時(shí)間常數(shù)與時(shí)間常數(shù) RLC 有關(guān)有關(guān)RLC 愈大愈大 電容器放電愈慢電容器放電愈慢 Uo

9、(平均值平均值)愈大愈大(c) 二極管承受的最高反向電壓二極管承受的最高反向電壓22UURM=RL=，即開(kāi)，即開(kāi)路時(shí)，路時(shí)，22oUU= =電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu): 在橋式整流電路與負(fù)載間串入一電感在橋式整流電路與負(fù)載間串入一電感L就構(gòu)成了電感濾波電路。就構(gòu)成了電感濾波電路。u2u1RLLuo對(duì)諧波分量對(duì)諧波分量: f 越高，越高，XL 越大越大,電壓大部分降在電壓大部分降在XL上。上。 因此，因此，在輸出端得到比較平滑的直流電壓。在輸出端得到比較平滑的直流電壓。Uo=0.9U2當(dāng)忽略電感線圈的直流電阻時(shí)，輸出平均電壓約為：當(dāng)忽略電感線圈的直流電阻時(shí)，輸出平均電壓約為：u2u1RLLuo對(duì)直流分量對(duì)

10、直流分量: XL=0 相當(dāng)于短路相當(dāng)于短路,電壓大部分降在電壓大部分降在RL上上以下主要討論以下主要討論線性穩(wěn)壓電路。線性穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路開(kāi)關(guān)型開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路線性線性穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路常用穩(wěn)壓電路常用穩(wěn)壓電路( (小功率設(shè)備小功率設(shè)備) )電路最簡(jiǎn)單，但電路最簡(jiǎn)單，但是帶負(fù)載能力差，是帶負(fù)載能力差，一般只提供基準(zhǔn)一般只提供基準(zhǔn)電壓，不作為電電壓，不作為電源使用。源使用。效率較高，目效率較高，目前用的也比較前用的也比較多，但因?qū)W時(shí)多，但因?qū)W時(shí)有限，這里不有限，這里不做介紹。做介紹。調(diào)整管調(diào)整管取樣電阻取樣電阻：晶體管：晶體管T，是電，是電路的核心，路的核心，UCE隨隨

11、UI和負(fù)和負(fù)載產(chǎn)生變化以穩(wěn)定載產(chǎn)生變化以穩(wěn)定UO。比較放大比較放大基準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)電壓：電阻：電阻R和穩(wěn)壓管和穩(wěn)壓管DZ構(gòu)成，是構(gòu)成，是UO的參考電壓。的參考電壓。： 電阻電阻R1、R2和和R3構(gòu)成采樣電路，對(duì)構(gòu)成采樣電路，對(duì)UO 進(jìn)行取樣。進(jìn)行取樣。：集成運(yùn)放作為比較放大電路，將：集成運(yùn)放作為比較放大電路，將UO 的取樣電壓與的取樣電壓與基準(zhǔn)電壓比較后放大?；鶞?zhǔn)電壓比較后放大。同相比例同相比例運(yùn)算電路運(yùn)算電路即即 UO UN UB UO 當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)或負(fù)載電阻的變化當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)或負(fù)載電阻的變化使輸出電壓使輸出電壓UO增加，采增加，采樣電路將這一變化送到樣電路將這一變化送到A的反向輸入端，并與

12、同相輸入端電位的反向輸入端，并與同相輸入端電位進(jìn)行比較放大，使調(diào)整管的基極電位降低，必然使輸出電壓進(jìn)行比較放大，使調(diào)整管的基極電位降低，必然使輸出電壓UO降低，從而使輸出電壓得到穩(wěn)定。降低，從而使輸出電壓得到穩(wěn)定。Z3321OZ32321URRRRUURRRRR同相比例同相比例運(yùn)算電路運(yùn)算電路最大集電極電流：最大集電極電流：ICmax IEmaxIR1ILmax ILmax最大管壓降：最大管壓降：UCEmaxUImax UOmin最大耗散功率：最大耗散功率：PCmax ICmax UCEmax根據(jù)極限參數(shù)根據(jù)極限參數(shù)ICM、 U(BR)CEO、PCM 選擇調(diào)整管。選擇調(diào)整管。所以選擇管子時(shí)應(yīng)滿(mǎn)

13、足：所以選擇管子時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足：ICM ILmaxU(BR)CEO UImax UOminPCM ILmax (UImax-UOmin)特點(diǎn)：體積小，可靠性高，使用靈活，價(jià)格低廉特點(diǎn)：體積小，可靠性高，使用靈活，價(jià)格低廉內(nèi)部電路：串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路內(nèi)部電路：串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路類(lèi)型：類(lèi)型：W7800系列系列 穩(wěn)定正電壓穩(wěn)定正電壓W7805 輸出輸出+5V W7809 輸出輸出+9V W7812 輸出輸出+12V W7815 輸出輸出+15V W7900系列系列 穩(wěn)定負(fù)電壓穩(wěn)定負(fù)電壓W7905 輸出輸出-5V W7909 輸出輸出-9V W7912 輸出輸出-12V W7915 輸出輸出-15V1端端: 輸入端輸入端2端端: 公共端公共端3端端: 輸出端輸出端1231. W7800系列穩(wěn)壓器外形及接線圖系列穩(wěn)壓器外形及接線圖+_W7805UI+_Uo132CI0.11 FCo1F+10V+5V注意：注意：輸入電壓輸入電壓UI一般應(yīng)比輸出電壓端一般應(yīng)比輸出電壓端UO高高3V以上。以