電子技術(shù)課件直流穩(wěn)壓電源

1、電子技術(shù)課件直流穩(wěn)壓電源第六章：直流穩(wěn)壓電源1、整流電路 2、濾波電路 3、穩(wěn)壓電源 4、單相可控整流電路一、本章主要內(nèi)容二、本章學(xué)習(xí)要點1、直流穩(wěn)壓電源電路的基本組成及其工作原理2、集成穩(wěn)壓器的特點、性能指標(biāo)及其應(yīng)用電路3、單相半控及單相橋式可控整流電路的構(gòu)成及工作原理濾波整流穩(wěn)壓變壓器電網(wǎng)電壓負(fù)載組成框圖 將交流電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，為放大電路提供直流工作電源。OtuOtuOtu220 V單向(直流)脈動電壓降壓：合適的交流電壓OtuOtu濾除脈動:平滑直流進(jìn)一步消除紋波第六章：直流穩(wěn)壓電源6.1 整流電路整流電路的作用: 將交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動的直流電壓。 常見的整流電路： 半波、全波、

2、橋式和倍壓整流；單相和三相整流等。分析時可把二極管當(dāng)作理想元件處理： 二極管的正向?qū)娮铻榱?，反向電阻為無窮大。整流原理： 利用二極管的單向?qū)щ娦噪娮蛹夹g(shù)1、單相半波整流電路to23u2to23uLto23iF=iL+ uLRLu2iF1） 整流輸出電壓平均值2） 二極管平均電流3） 二極管最大反向電壓-u2+u2優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，使用元件少缺點：輸出電壓脈動小，電源利用率低to23uDuD2、單相橋式整流電路RLiLV4V3V2V1u2u1輸入正半周輸入負(fù)半周V3RLV4V2V1u1u2（1） 工作原理to23u2to23uLto23iF=iLto23uD1iL+uL+uL 輸出平均電壓Uo

3、輸出平均電流 二極管的選擇二極管上的平均電流：二極管上的最高反向電壓：2、單相橋式整流電路簡化畫法+uLRLiL+u2習(xí)慣畫法2、單相橋式整流電路橋式整流電路的優(yōu)點： (1) 輸出直流電壓高； (2) 脈動較小；（半波S=1.57，全波S=0.67 (3) 二極管承受的最大反向電壓較低； (4) 電源變壓器得到充分利用。例：在橋式整流電路中，已知變壓器副邊電壓有效值V2=30V，負(fù)載電阻RL=100，求：（1）輸出電壓與輸出電流平均值各是多少？解:輸出電壓平均值輸出電流平均值6.1 整流電路二極管的最大整流平均電流ID應(yīng)滿足二極管的最高反向電壓VRM應(yīng)滿足（2）當(dāng)電網(wǎng)電壓波動范圍為10%，二極

4、管的最大整流平均電流ID與最高反向工作電壓VRM至少應(yīng)選取多少？解:6.1 整流電路u1u2TrD4D2D1D3RLuoabto+-io問題與討論單相橋式整流電路中，若D2發(fā)生開路，短路，或反接三種情況，電路中將會發(fā)生什么問題？ D2開路：相當(dāng)于半波整流， Uo=0.45U2 D2短路：Uo=0，將變壓器副邊短路，燒壞繞組和管子 D2反接：Uo=0，將變壓器副邊短路，燒壞繞組和管子6.2 濾波電路 交流電壓經(jīng)整流電路整流后輸出的是脈動直流，其中既有直流成份又有交流成份。 濾波原理：濾波電路利用儲能元件電容兩端的電壓(或通過電感中的電流)不能突變的特性, 濾掉整流電路輸出電壓中的交流成份，保留其

5、直流成份，達(dá)到平滑輸出電壓波形的目的。 方法：將電容與負(fù)載RL并聯(lián)(或?qū)㈦姼信c負(fù)載RL串聯(lián))。 6.2.1 電容濾波電路 1. 電路結(jié)構(gòu)2. 工作原理 u uC時，二極管導(dǎo)通，電源在給負(fù)載RL供電的同時也給電容充電， uC 增加，uo= uC 。 u IOM時，UR較大，T導(dǎo)通 ，IO=IOM + IC三端集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用2、三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓電路（1）基本應(yīng)用電路正壓輸出負(fù)壓輸出輸出電壓： （2）提高輸出電壓的應(yīng)用電路2、晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路+-+-+-+ULUzUBE2UBE1UCE1V2R1R2R3R4RpRLV1VzC2（B1）Ui晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路UB2取樣電路1、電路組成：基準(zhǔn)電路比

6、較放大電路調(diào)整電路UB1取樣電路基準(zhǔn)電路比較放大管調(diào)整管ULUB2UBE2IB2UC2（UB1）UCE1（RL）UL2、穩(wěn)壓原理概括為：ULUCE1ULULUCE1UL反之，概括為：當(dāng)電網(wǎng)電壓升高或RL增大時，輸出電壓有上升的趨勢，其穩(wěn)壓過程如下： 2、晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路3、輸出電壓的調(diào)節(jié)當(dāng)忽略V2管的基極電流時忽略UBE2，上式整理得改變抽頭位置，即可調(diào)節(jié)輸出電壓UL的大小 4、調(diào)整管的選用（1）管壓降UCE應(yīng)適當(dāng)，一般取38V （2）極限參數(shù)應(yīng)滿足 ICM1.5ILM U（BR）CEOUimax-ULmin PCM1.5ILmax U（BR）CEO其中， Uimin最小輸入電壓，考慮電網(wǎng)電

7、壓允許10%的波動，Uimax=1.1Ui（V）ILM最大負(fù)載電流（A） ULmin最小輸出電壓（v）2、晶體管串聯(lián)穩(wěn)壓電路 【例】在帶放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)穩(wěn)壓電路中，已知基準(zhǔn)電壓UZ=6V，R1=RP=R2=300，調(diào)整管的管壓降UCE不小于2V，UBE忽略不計。求：（1）穩(wěn)壓電路輸出電壓UL的調(diào)節(jié)范圍。解： （1）當(dāng)RP滑到最上端時，輸出電壓最小 當(dāng)RP滑到最下端時，輸出電壓最大 所以，輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍是：9VUL18V（2）RP滑動觸點位于中點時的UL。（3）為使調(diào)整管能正常工作，變壓器二次側(cè)電壓有效值U2至少應(yīng)取多少？（2）RP滑動觸點位于中點時，（3）因為三極管UCE不小于2V，要求穩(wěn)壓

8、電路輸入電壓至少為變壓器二次側(cè)電壓的有效值為： Ui=ULmax+UCE=20V1.2U2 晶閘管是在晶體管基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種大功率半導(dǎo)體器件。它的出現(xiàn)使半導(dǎo)體器件由弱電領(lǐng)域擴(kuò)展到強電領(lǐng)域。 晶閘管也像半導(dǎo)體二極管那樣具有單向?qū)щ娦?，但它的?dǎo)通時間是可控的，主要用于整流、逆變、調(diào)壓及開關(guān)等方面。 體積小、重量輕、效率高、動作迅速、維修簡單、操作方便、壽命長、 容量大（正向平均電流達(dá)千安、正向耐壓達(dá)數(shù)千伏）。 優(yōu)點：6.4 單相可控整流電路 一、晶閘管晶閘管是用硅材料制成的半導(dǎo)體器件，它有三種結(jié)構(gòu)形式： 螺栓式、平板式和塑料封裝式。平板式又分為風(fēng)冷平板式和水冷平板式。 電子技術(shù)6.4.1 晶閘

9、管6.4.1 晶閘管PPNNA陽極K陰極G門極AKG晶閘管的結(jié)構(gòu)晶閘管的符號1. 結(jié)構(gòu)、符號P1P2N1N2K GA晶閘管相當(dāng)于PNP和NPN型兩個晶體管的組合+KA T2T1_P2N1N2IGIAP1N1P2IKGPPNNNPAGK6.4.1 晶閘管2 . 晶閘管工作原理 T1T2A 在極短時間內(nèi)使兩個三極管均飽和導(dǎo)通，此過程稱觸發(fā)導(dǎo)通。形成正反饋過程KGEA 0、EG 0EGEA+_R電子技術(shù)晶閘管導(dǎo)通條件1. 晶閘管陽極電路(陽極與陰極之間)施加正向電壓。2. 晶閘管控制電路(控制極與陰極之間)加正向電壓或正向脈沖(正向觸發(fā)電壓)。 晶閘管導(dǎo)通后，控制極便失去作用。 依靠正反饋，晶閘管仍

10、可維持導(dǎo)通狀態(tài)。晶閘管關(guān)斷條件1. 必須使可控硅陽極電流減小,直到正反饋效應(yīng)不能維持。2. 將陽極電源斷開或者在晶閘管的陽極和陰極間加反相電壓。3. 晶閘管導(dǎo)通與關(guān)斷條件4. 晶閘管型號及其含義 導(dǎo)通時平均電壓組別共九級, 用字母AI表示0.41.2V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)（晶閘管類型）P-普通晶閘管K-快速晶閘管S -雙向晶閘管 晶閘管KP普通型如KP5-7表示額定正向平均電流為5A,額定電壓為700V。6.4.2 單相可控整流電路1.單相半波可控整流電阻性負(fù)載(1) 電路組成uuoRL+uT+Tio u 0 時：若ug = 0，晶閘管

11、不導(dǎo)通，控制極加觸發(fā)信號，晶閘管承受正向電壓導(dǎo) 通，u 0時: 加觸發(fā)信號，晶閘管承受正向電壓導(dǎo)通u 0 時: 可控硅承受反向電壓不導(dǎo)通即：晶閘管反向阻斷 tO 接電阻負(fù)載時單相半波可控整流電路電壓、電流波形控制角t1 tO tOt22tO導(dǎo)通角(3)電路波形(4)整流輸出電壓及電流的平均值由公式可知：改變控制角，可改變輸出電壓Uo。2. 單相半控橋式整流電路 電路組成 工作原理 T1和D2承受正向電壓。 T1控制極加觸發(fā)電壓, 則T1和D2導(dǎo)通，電流的通路為T1、T2 晶閘管D1、D2晶體管aRLD2T1b(1)電壓u 為正半周時io+T1T2RLuoD1D2au+b此時，T2和D1均承受反向電壓而截止。io+T1T2RLuoD1D2au+b T2和D1承受正向電壓。 T2控制極加觸發(fā)電壓, 則T2和D1導(dǎo)通，電流的通路為(2)電壓u 為負(fù)半周時bRLD1T2a此時，T1和D2均承受反向電壓而截止。2. 單相半控橋式整流電路 t tOtO 電路波形2 tO2. 單相半控