電源電路精品課件

1、關(guān)于電源電路第一張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第5章 電源電路直流電源：小功率穩(wěn)壓電源和開關(guān)穩(wěn)壓電源。51 概述第二張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月電源變壓器：將交流電壓變換為符合整流需要的電壓。整流電路：將工頻交流電轉(zhuǎn)為具有直流電成分的脈動直流電。濾波電路：將脈動直流中的交流成分濾除，減少交流成分，增加直流成分。穩(wěn)壓電路：對整流后的直流電壓采用負反饋技術(shù)進一步穩(wěn)定直流。第三張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月52 單相整流電路 整流：把大小、方向都隨時間變化的交流電變換成直流電。 整流電路：單相半波、全波、橋式電路等。 521 半波整流電路 第四張，PPT共五十四

2、頁，創(chuàng)作于2022年6月工作原理：假設(shè)輸入信號為正弦波，由于二極管的單向?qū)щ娦?，在輸入信號為正半周時，導(dǎo)通，這時負載電阻上 的電壓為 ；在輸入信號的負半周，二極管反向截止，負載電阻上 沒有電壓輸出。第五張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月輸出電壓的平均值為：為輸入正弦信號的有效值。 第六張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月5.2.2 全波整流電路 單相全波整流的電路如圖5.4所示。 工作過程如下：二極管 、 在正、負半周輪流導(dǎo)電，且流過負載 的電流為同一方向，故在正、負半周，負載上均有輸出電壓。其值為：二極管所承受的最大反向電壓為變壓器副邊電壓信號幅值的兩倍，即第七張，PPT共五十

3、四頁，創(chuàng)作于2022年6月第八張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月523 橋式全波整流電路橋式整流電路如圖（a）所示，（b）是簡化畫法。第九張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月圖5.6 單相橋式整流電路的電壓與電流波形第十張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月負載上得到的整流電壓的平均值為二極管所承受的最大反向電壓為變壓器副邊電壓信號的幅值，即 。注意：整流電路中的二極管是作為開關(guān)運用的。整流電路既有交流量，又有直流量，通常 ：輸入（交流）用有效值或最大值；輸出（交直流）用平均值；整流管正向電流用平均值；整流管反向電壓用最大值，即整流管承受的最大反向電壓。第十一張，PPT共五十

4、四頁，創(chuàng)作于2022年6月53 濾波電路 1電容濾波電路（濾波電路） 圖5.7 單相橋式電容濾波整流電路第十二張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第十三張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月電容濾波的特點： (1) 整流二極管的導(dǎo)電時間縮短，導(dǎo)電角小于180，且放電時間常數(shù)愈大，導(dǎo)電角愈小。由于電容濾波輸出直流的平均值提高了，而導(dǎo)電角卻減小，故整流二極管在短暫的導(dǎo)電時間內(nèi)，流過一個很大的沖擊電流，易損壞整流管，所以選擇整流二極管時，管子的最大整流電流應(yīng)留有充分的裕量。(2) 負載上輸出的平均電壓的高低和紋波特性都與放電時間常數(shù)密切相關(guān)。 越大，電容放電速度越慢，紋波越少，負載平均電壓

5、越高。一般的，當(dāng) 時， ，其 中為電源交流電壓周期。第十四張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月橋式整流電路的外特性如下圖 ：輸出電壓隨著負載電流的增大而出現(xiàn)較大的下降。可見，電容濾波電路的輸出特性較差，適合于負載電流較小且變動范圍不大的場合。第十五張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月2電感濾波電路與電容濾波相比，電感濾波的特點是，整流管的導(dǎo)電角較大（電感L的反電勢使整流管導(dǎo)電角增大），峰值電流很小，輸出特性比較平坦。其缺點是體積大，易引起電磁干擾。因此，電感濾波一般只適用于低電壓，大電流的場合。 第十六張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月3其它濾波電路第十七張，PPT共五十四

6、頁，創(chuàng)作于2022年6月54 穩(wěn)壓電路541 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路由限流電阻R和穩(wěn)壓管DZ 構(gòu)成。當(dāng)電源電壓出現(xiàn)波動或者負載電阻（電流）變化時，該穩(wěn)壓電路能自動維持負載電壓UO的基本穩(wěn)定。第十八張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月穩(wěn)壓管的選取一般按照以下規(guī)則來執(zhí)行： 第十九張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月下面分兩種情況來討論穩(wěn)壓過程： (1) 輸入電壓變化，負載電流保持不變542 串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路第二十張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月輸入電壓 的增加，必然會使輸出電壓 有所增加，輸出電壓經(jīng)過取樣電路取出一部分信號 與基準源電壓 比較，獲得誤差信號 。誤差信號

7、經(jīng)放大后，用 去控制調(diào)整管的基極，使管壓降 增加，從而抵消輸入電壓增加的影響，使 基本保持恒定。這一自動調(diào)整過程可簡單表示為：第二十一張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月(2) 負載電流變化，輸入電壓保持不變假定比較放大器的電壓放大倍數(shù)很大，可以將其同相輸入端和反相輸入端看成虛短，則 ，因此有： 因此：可以通過調(diào)節(jié) 改變輸出電壓 的大小。第二十二張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月【例題5.1 】電路如圖5.15 所示。已知 ， ， ， ， ，T的電流放大系數(shù) =50。試求：(1) 電壓輸出范圍；(2) 當(dāng) 、 時,調(diào)整管T的管耗和運算放大器的輸出電流。第二十三張，PPT共五十四頁

8、，創(chuàng)作于2022年6月543 集成穩(wěn)壓電路本節(jié)主要討論W7800系列（輸出正電壓）和W7900系列（輸出負電壓）穩(wěn)壓器的使用。對于具體的器件，符號中“00”用數(shù)字代替，表示輸出電壓值。（a）電路符號 （b）W7800系列穩(wěn)壓器的外形 第二十四張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月圖5.18 固定輸出的接法（1）固定輸出的應(yīng)用電路第二十五張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月（2）提高輸出電壓的應(yīng)用電路（3）擴大輸出電流的電路第二十六張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月55 晶閘管晶閘管又稱可控硅，是硅晶體閘流管的簡稱。晶閘管是大功率變流器件，利用其整流可控特性可方便地對大功率電源

9、進行控制和變換。它具有體積小、重量輕、耐壓高、容量大、使用維護簡單、控制靈敏等優(yōu)點，在電力電子等領(lǐng)域得到了日益廣泛的應(yīng)用。 第二十七張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月晶閘管的主要用途有： (1) 可控整流 ；(2) 有源逆變 ；(3) 交流調(diào)壓 ；(4) 變頻器 ；(5) 無觸點功率開關(guān)。 晶閘管的分類：普通晶閘管、雙向晶閘管、可關(guān)斷晶閘管、光控晶閘管和逆導(dǎo)晶閘管等。第二十八張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月551 晶閘管的基本結(jié)構(gòu)和工作原理圖5.21 晶閘管的結(jié)構(gòu)及外形第二十九張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月晶閘管工作時，加在陽極和陰極之間的電壓 稱為陽極電壓，作用

10、于控制極和陰極之間的電壓 稱為控制電壓或觸發(fā)電壓。工作原理：1 晶閘管當(dāng)前處于截止?fàn)顟B(tài)（1）若所加 ， ，晶閘管仍然截止。（2）若所加 ， ，晶閘管由截止變?yōu)閷?dǎo)通。 第三十張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 2晶閘管當(dāng)前處于導(dǎo)通狀態(tài)（1）若所加 ， ，晶閘管仍然導(dǎo)通。（2）若所加 ，或者陽極電流 小于某一很小的電流 （稱為維持電流）時，晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)榻刂菇Y(jié)論：晶閘管是一個可控制的單向?qū)щ婇_關(guān)，它的正向?qū)ㄊ芸刂茦O的控制。導(dǎo)通以后控制極不再起作用，要關(guān)斷晶閘管，必須將陽極電流減少到維持電流以下（可以使陽極電源斷開或在陽極和陰極之間加一個反向電壓）。 第三十一張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于

11、2022年6月552 晶閘管的伏安特性和主要參數(shù)第三十二張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月晶閘管的主要參數(shù) ： 1. 正向阻斷峰值電壓 2. 反向阻斷峰值電壓 3. 額定電壓 4. 額定電流 5. 維持電流 6. 通態(tài)平均電壓 第三十三張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月56 單相可控整流電路由晶閘管組成的可控整流電路可以把交流電變成直流電，達到輸出較大直流可調(diào)電壓的目的。 561 單相半波可控整流電路第三十四張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月整流輸出電壓的平均值用控制角 可以表示為：第三十五張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月562 單相半控橋式整流電路單相半波可

12、控整流電路雖然具有電路簡單、調(diào)整方便、使用元件少的優(yōu)點，但它整流輸出的電壓脈動大，整流輸出的電流小，因此，常用單相半控橋式整流電路來代替，它的電路如圖5.27（a）所示。該電路和單相橋式整流電路類似，只是晶閘管 、 取代了原二極管的位置。第三十六張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第三十七張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月單相半控橋式整流電路的輸出電壓波形如圖5.27（b）所示，顯然，與單相半波相比，其輸出電壓的平均值增大了一倍，即：第三十八張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月563 晶閘管的保護1過電流保護（1）快速熔斷器保護 快速熔斷器的接法一般有以下三種： 與晶閘管元

13、件串聯(lián)；接在輸入端；接在輸出端 第三十九張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月（2）過流繼電器保護（3）過流截止保護 2過電壓保護 整流元件兩端的電壓遠遠超過額定電壓的現(xiàn)象稱為過電壓。晶閘管元件的過電壓能力很差，當(dāng)加在晶閘管元件兩端電壓達到反向擊穿電壓時，很短時間就會造成晶閘管損壞。第四十張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月為了抑制過電壓，常在晶閘管電路中接入阻容吸收電路。電路中接入電容的目的是將電路中積聚的電磁能量轉(zhuǎn)化為電場能量，然后釋放到電阻中消耗掉。串聯(lián)的電阻還能抑制高頻振蕩。 第四十一張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月57 晶閘管觸發(fā)電路觸發(fā)電路應(yīng)滿足下列基本要求：1

14、觸發(fā)信號可為直流、交流或脈沖電壓。 2觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的功率。 3觸發(fā)脈沖應(yīng)有一定的寬度，脈沖的前沿盡可能陡，以使元件在觸發(fā)導(dǎo)通后，陽極電流能迅速上升超過掣住電流而維持導(dǎo)通。4觸發(fā)脈沖必須與主回路電源電壓同步，且脈沖移相范圍必須滿足電路要求。第四十二張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月571 單結(jié)晶體管及其觸發(fā)電路 1單結(jié)晶體管的結(jié)構(gòu)和特性 第四十三張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月第四十四張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月峰點 和谷點 是單結(jié)晶體管工作狀態(tài)的兩個轉(zhuǎn)折點，當(dāng) 時，單結(jié)晶體管導(dǎo)通；導(dǎo)通后，若 ，單結(jié)晶體管又恢復(fù)截止?fàn)顟B(tài)。因為峰值電壓 ，盡管分壓比 是由管子結(jié)

15、構(gòu)決定的一個參數(shù)，但可以通過選擇 來改變 的大小。第四十五張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 2單結(jié)晶體管觸發(fā)電路第四十六張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月利用單結(jié)晶體管自激振蕩的原理，可構(gòu)成同步觸發(fā)電路：第四十七張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月*58 晶閘管應(yīng)用舉例 晶閘管的制造和應(yīng)用技術(shù)發(fā)展很快，在各個工業(yè)部門獲得了廣泛的應(yīng)用，尤其是晶閘管整流，已廣泛應(yīng)用于直流電動機的調(diào)速、電解、電焊及蓄電池充電等各個方面。581 晶閘管交流調(diào)壓電路第四十八張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月改變控制角 ，就可調(diào)節(jié)輸出電壓的有效值第四十九張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022

16、年6月5.8.2 采用集成觸發(fā)器的雙向晶閘管交流調(diào)壓電路雙向晶閘管是具有四個PN結(jié)和NPNPN五層結(jié)構(gòu)的器件，它相當(dāng)于上述的兩個晶閘管反向并聯(lián)。圖5.36所示的是雙向晶閘管的結(jié)構(gòu)示意圖、表示符號和伏安特性。 圖5.36 雙向晶閘管第五十張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月典型應(yīng)用第五十一張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 本 章 小 結(jié)直流穩(wěn)壓電源由整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路組成。整流電路將交流電壓變?yōu)槊}動的直流電壓，濾波電路可減小脈動使直流電壓平滑，穩(wěn)壓電路的作用是在電網(wǎng)電壓波動或負載電流變化時保持輸出電壓基本不變。整流電路有半波和全波兩種，最常用的是單相橋式整流電路。分析整流電路時，應(yīng)分別判斷在變壓器副邊電壓正、負半周兩種情況下二極管的工作狀態(tài)，從而得到負載兩端電壓、二極管端電壓及其電流波形并由此得到輸出電壓和電流的平均值，以及二極管的最大整流平均電流和所能承受的最高反向電壓。濾波電路通常有電容濾波、電感濾波和復(fù)式濾波，本章簡單介紹了電容和電感濾波電路。第五十二張，PPT共五十四頁，創(chuàng)作于2022年6月串聯(lián)型穩(wěn)壓電源中，調(diào)整管、基準電壓電路、輸出電壓取樣電路和比較放大電路是基本組成部分。電路