電子電路PPT7

1、雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系第七章 直流穩(wěn)壓電源第一節(jié) 直流穩(wěn)壓電源的組成及各部分作用 一、直流穩(wěn)壓電源的組成小功率穩(wěn)壓電源的組成可以用圖表示，它是由電源變壓器、整流、濾波和穩(wěn)壓電路等四部分組成。有些電源還設(shè)有保護(hù)電路，以防止輸出電流過(guò)大和器件溫度過(guò)高而損壞電路。雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系二、各部分作用1.電源變壓器 把電網(wǎng)提供的交流電壓（一般為220V或380V）變換為所需要的交流電壓值。2.整流電路 利用整流元件，如二極管、晶閘管等，將交流電壓變換為脈動(dòng)的直流電壓。3.濾波電路 利用電感、電容等儲(chǔ)能元件，減小單向脈動(dòng)

2、程度，把單向脈動(dòng)電壓變?yōu)槠交闹绷麟妷骸?.穩(wěn)壓電路 當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)、負(fù)載和溫度變化時(shí)，維持輸出直流電壓的穩(wěn)定。雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系第二節(jié) 整流電路 將交流電轉(zhuǎn)換成單向脈動(dòng)直流電的過(guò)程稱(chēng)為整流。實(shí)現(xiàn)整流功能的電路稱(chēng)為整流電路。 整流電路按輸入電源相數(shù)分為單相整流電路和三相整流電路。 單相整流電路用于小功率場(chǎng)合，三相整流電路用于大功率場(chǎng)合。晶體管電路多采用單相整流電路來(lái)作為電源。單相整流電路按電路結(jié)構(gòu)可分為半波整流電路、全波整流電路、橋式全波整流電路、倍壓整流電路和晶閘管整流電路；三相整流電路包括三相橋式整流電路、三相橋式可控整流電路。雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院

3、機(jī)電與信息工程系雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系一、半波整流電路（一）電路組成圖7-2 半波整流電路圖雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系（二）工作原理 雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系（三）基本參數(shù)1.整流輸出直流電壓和直流電流平均值 理論上可以證明，半波整流電路輸出電壓平均值為：2O(AV)45. 0UU整流輸出電流平均值為： L2LO(AV)O(AV)45. 0RURUI2.整流二極管的參數(shù)(AV)D(AV)II整流二極管VD所承受的最大反向電壓即為變壓器次級(jí)電壓的最大值：2Rmax2UU雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系雅安職業(yè)

4、技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系二、全波整流電路（一）電路組成7-4 全波整流電路圖 雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系（二）工作原理圖7-5 全波整流電路波形圖雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系（三）基本參數(shù)1.整流輸出直流電壓和直流電流平均值22(AV)0.9U45. 02UU整流輸出的電流平均值為：L2L(AV)(AV)9.0RURUI2.整流二極管的參數(shù) L2(AV)D(AV)45. 021RUII全波整流電路中，當(dāng)某只二極管反向截止時(shí)，變壓器次級(jí)電壓全部加在這只二極管兩端。所以整流二極管承受的最大反向電壓為半波整流的二倍，即：2Rm

5、ax22UU綜上所述，全波整流具有比半波整流效率高、輸出電壓脈動(dòng)小的特點(diǎn)。但全波整流要求電流變壓器有兩個(gè)次級(jí)繞組，這樣既增大了變壓器的體積，又增加了重量，而且二極管所承受的最大反向電壓是半波整流的二倍，這是該電路的缺陷。雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系三、橋式整流電路（一）電路組成橋式整流電路結(jié)構(gòu)如圖7-6（a）所示。四個(gè)二極管接成電橋形式，稱(chēng)為整流橋。圖7-6 橋式整流電路及簡(jiǎn)化圖雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系（三）基本參數(shù)橋式整流輸出直流電壓和直流電流平均值，以及二極管的正向平均電流與全波整流電路相同，每個(gè)二極管所承受的最大

6、反向電壓為全波整流電路的一半。2Rmax2UU雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系四、可控整流電路將交流電變?yōu)榇笮】烧{(diào)的直流輸出的過(guò)程稱(chēng)為可控整流?？煽卣麟娐酚卸喾N形式，如單相半波、單相全波、單相橋式、三相半波、三相橋式可控整流電路等。（一）電路組成單相橋式可控整流電路有全控整流和半控整流電路兩種。這里只介紹單相橋式半控整流電路，其結(jié)構(gòu)如圖所示。從圖中可看出，它是將橋式整流電路中的兩個(gè)整流二極管用晶閘管代替。雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系（二）工作原理雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院

7、機(jī)電與信息工程系雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系（三）基本參數(shù)由式（7-10）可得，輸出電流平均值為：2cos1RU 0.9L2LO(AV)O(AV)RUI通過(guò)晶閘管和二極管上的平均電流為：O(AV)D(AV)T(AV)21III晶閘管和二極管所承受的最高反向電壓為： 2Rmax2UU雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系五、三相整流電路 三相整流電路的類(lèi)型很多，有三相半波、三相橋式全控、三相橋式半控等整流電路。其中三相橋式半控和全控電路是三相可控整流電路中性能比較優(yōu)越，并普遍應(yīng)用的兩種典型電路。雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系雅安職業(yè)

8、技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系第三節(jié) 濾波電路常用的濾波電路有電容濾波電路、電感濾波電路等。一、電容濾波電路（一）電路組成電容濾波電路是在負(fù)載兩端并聯(lián)一個(gè)電容器，利用電容儲(chǔ)存電能的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)濾波作用。橋式整流、電容濾波電路如圖雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系（二）工作原理圖7-12 橋式整流電容濾波電路及輸出波形雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系（三）基本參數(shù)1. 濾波后直流電壓平均值 橋式（全波）整流電容濾波： 2O2 . 1=UU當(dāng)負(fù)載開(kāi)路時(shí)，因電容上的電荷無(wú)放電回路，故：2O4 . 1=UU2. 電容參

9、數(shù)TCR)53(L半波整流電容濾波： 橋式（全波）整流電容濾波： 2/)53(LTCR雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系3. 電容濾波的特點(diǎn) 電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輸出電壓較高且脈動(dòng)小。但在接通電源的瞬間，將產(chǎn)生強(qiáng)大的充電電流，這種電流稱(chēng)為浪涌電流。如果負(fù)載電流太大，電容器放電的速度加快，會(huì)使負(fù)載電壓變得不夠平穩(wěn)，所以只適用于負(fù)載電流較小的場(chǎng)合。雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系二、電感濾波電路電感濾波電路就是在整流輸出的后面，將一個(gè)電感線(xiàn)圈和負(fù)載串聯(lián)，其結(jié)構(gòu)如圖所示如忽略電感器的電阻時(shí)，負(fù)載上的平均電壓2O9.0=UU 與電容濾波相比，電感

10、濾波的特點(diǎn)是二極管的導(dǎo)通時(shí)間長(zhǎng)、峰值電流較小。雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系第四節(jié) 穩(wěn)壓電路對(duì)于小功率電源，常采用晶體管組成的線(xiàn)性穩(wěn)壓電路，主要有硅穩(wěn)壓管、三極管組成的分立元件穩(wěn)壓電路和集成穩(wěn)壓電路，最簡(jiǎn)單的是硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路。一、 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路是利用穩(wěn)壓管在反向擊穿時(shí)，端電壓基本恒定的特性來(lái)穩(wěn)定輸出電壓的。穩(wěn)壓管的特性曲線(xiàn)在反向擊穿區(qū)十分陡峭，當(dāng)穩(wěn)壓管兩端電壓稍有變化時(shí)，電流會(huì)發(fā)生很大變化。由以上分析可見(jiàn)，在穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路中，主要是利用穩(wěn)壓管的電流調(diào)節(jié)作用和限流電阻的電壓調(diào)節(jié)作用來(lái)穩(wěn)定輸出電壓的。雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系雅安職業(yè)

11、技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系第五節(jié) 開(kāi)關(guān)電源和逆變電源 直流穩(wěn)壓電源，按其內(nèi)部電路工作模式可分為線(xiàn)性穩(wěn)壓電源和開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電源。 開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電路，使調(diào)整管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)，即調(diào)整管工作在飽和或截止兩種狀態(tài)。 開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電路的種類(lèi)很多，如按開(kāi)關(guān)管與負(fù)載之間的連接方式可分為串聯(lián)型和并聯(lián)型；按啟動(dòng)開(kāi)關(guān)管的方式可分為自激型和它激型；按穩(wěn)壓的控制方式可分為脈沖寬度調(diào)制型（PWM型）、脈沖頻率調(diào)制型（PFW）和混合調(diào)制型。按電路結(jié)構(gòu)可分為單管型、推挽型、半橋型和全橋型等。雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系一、開(kāi)關(guān)電源的工作原理（一）電路組成開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路的組成框圖如圖所示。它由六部分組

12、成，其中，取樣電路、比較電路和基準(zhǔn)電路在組成與功能上與普通的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路相同。所不同的是增加了開(kāi)關(guān)控制器、開(kāi)關(guān)調(diào)整管及續(xù)流濾波等電路。雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系1. 開(kāi)關(guān)調(diào)整管 它采用大功率管，在開(kāi)關(guān)脈沖的作用下，使調(diào)整管工作在飽和或截止?fàn)顟B(tài)，輸出斷續(xù)的脈沖電壓，其波形如圖（b）所示。2. 濾波器 把矩形脈沖變成連續(xù)的平滑直流電壓OU。3. 開(kāi)關(guān)時(shí)間控制器 控制開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間的長(zhǎng)短，從而改變輸出電壓的高低。下面以串聯(lián)型開(kāi)關(guān)電源為例介紹開(kāi)關(guān)電源的工作原理。IonoffonoffonIO)/(=)+/()0+(=UTtttttUU雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程

13、系雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系（二）工作原理串聯(lián)型開(kāi)關(guān)電路如圖所示。該電路由開(kāi)關(guān)管T、儲(chǔ)能電路（包括電感L、電容C和續(xù)流二極管VD）和控制器組成?？刂破骺墒归_(kāi)關(guān)管T處于開(kāi)關(guān)狀態(tài)，并可穩(wěn)定輸出電壓。因此，將二極管VD稱(chēng)為續(xù)流二極管。電容C起濾波作用。當(dāng)電感L中電流發(fā)生變化時(shí)，電容存儲(chǔ)過(guò)剩電荷或補(bǔ)充缺少的電荷，從而減少輸出電壓 的紋波。OU雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系二、串聯(lián)開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電源最簡(jiǎn)單的串聯(lián)開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電路結(jié)構(gòu)框圖如圖由分析可知，開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源 通過(guò)調(diào)整脈沖占空比來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出電 的穩(wěn)定。一般開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的開(kāi)關(guān)頻率在10100KHZ，產(chǎn)生的脈沖頻率越高，所需要的濾波電容和電感的值就相對(duì)減少，因此，可以降低開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的成本并減小體積。OU雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電與信息工程系三、逆變電源的工作原理（一）逆變技術(shù)的概念和分類(lèi)把直流電變成交流電的過(guò)程稱(chēng)為逆變，完成逆變功能的電路稱(chēng)為逆變電路，實(shí)現(xiàn)逆變過(guò)程的裝置稱(chēng)為逆變?cè)O(shè)備或逆變器?，F(xiàn)代逆變技術(shù)種類(lèi)很多，按逆變器輸出的交流頻率可分為工頻逆變、中頻逆變、和高頻逆變；按逆變器輸出的相數(shù)可分為單相逆變、三相逆變和多相逆變；按逆變主電路的形式可分為單端式、推挽式、半橋式和全橋式逆變；按逆變主開(kāi)關(guān)器件的類(lèi)型可分為晶閘管逆變、晶體管逆變、場(chǎng)效應(yīng)管逆變等；按控