電工電子技術(shù) 09 直流穩(wěn)壓電源

9.1整流與濾波電路9.2穩(wěn)壓電路9.3晶閘管及整流電路直流穩(wěn)壓電源第9章9.1整流與濾波電路9.1.1

單相橋式整流電路9.1.2

濾波電路濾波整流穩(wěn)壓變壓交流電源負(fù)載OtuOtuOtuOtuOtu220V單向脈動(dòng)直流電壓合適的交流電壓濾波穩(wěn)壓直流穩(wěn)壓電源的組成框圖9.1.1單相整流電路一、半波整流tO23u2tO23

uOtO23

iD=iOＶRL~220V+uｏ–u2iD+uD–tO23

uDV3RLV4V2V1u1u2+uoioRLV4V3V2V1+uou2u1輸入正半周1.工作原理2.波形輸入負(fù)半周tOtOtOtO2323Im2233uOu2uDiD=iO+uo二、橋式整流電路3.參數(shù)估算1)

整流輸出電壓平均值2)

二極管平均電流3)

二極管最大反向壓totototo2323Im2233uOu2uDiD

=iO4.簡(jiǎn)化畫法+uoRLio~+u25.整流橋把四只二極管封裝在一起稱為整流橋~~單向半波、橋式整流電路的區(qū)別是什么?

單向半波、橋式整流電路中二級(jí)管承受的最高反向工作電壓分別是多少？

如何選擇整流二級(jí)管？

檢驗(yàn)學(xué)習(xí)結(jié)果討論題io

+

uo=ucRLV1V4V3V2+u9.1.2濾波電路一、電容濾波電路V導(dǎo)通時(shí)給C充電，V截止時(shí)C向RL

放電；1.電路和工作原理濾波后

uo

的波形變得平緩，平均值提高。電容充電電容放電C電容濾波電路2.波形及輸出電壓當(dāng)RL=時(shí)：OtuO2當(dāng)RL

為有限值時(shí)：通常取

UO=1.2U2RC越大UO

越大RL=為獲得良好濾波效果，一般?。?T

為輸入交流電壓的周期)例:

單相橋式電容濾波整流，交流電源頻率f=50Hz，負(fù)載電阻RL=40，要求直流輸出電壓UO=20V，選擇整流二極管及濾波電容。解:1.選二極管選二極管應(yīng)滿足：IF(23)

ID可選：2CZ55C(IF=1A，URM=100V)或1A、100V

整流橋電流平均值：承受最高反壓：2.選濾波電容可選：

1000F，耐壓50V的電解電容。二、電感濾波RLL~+u2整流后的輸出電壓：直流分量被電感L

短路交流分量主要降在L上電感越大，濾波效果越好三、

型濾波L

C1RL~+u2

C2C1、C2

對(duì)交流容抗小L對(duì)交流感抗很大負(fù)載電流小時(shí)練習(xí)為什么要采用濾波電路？

簡(jiǎn)述電容濾波電路的工作原理。

檢驗(yàn)學(xué)習(xí)結(jié)果9.2穩(wěn)壓電路9.2.1

穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路9.2.2

串聯(lián)型穩(wěn)壓電路9.2.3

三端集成穩(wěn)壓器9.2.1穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路RLCRIRIZDZ+UL+UC++uIL+UR穩(wěn)壓電路引起電壓不穩(wěn)定的原因交流電源電壓的波動(dòng)負(fù)載電流的變化1.電路結(jié)構(gòu)交流電源電壓增加—整流輸出電壓UC增加—負(fù)載電壓增加—穩(wěn)壓管的電流IZ顯著增加—限流電阻R上的壓降增加—負(fù)載電壓保持基本不變。負(fù)載電阻RL不變，交流電源電壓波動(dòng)時(shí)穩(wěn)壓過(guò)程RLCRIRIZDZ+UL+UC++uIL+URuUC

ULIZIRURUL

電源電壓不變，負(fù)載電流變化時(shí)穩(wěn)壓過(guò)程RLCRIRIZDZ+UL+UC++uIL+URRLIL

ULIZIRURUL

電源電壓保持不變，負(fù)載電流增大—電阻R上的壓降增大—負(fù)載電壓下降—穩(wěn)壓管電流顯著減小—通過(guò)電阻R的電流和電阻上的壓降保持近似不變—負(fù)載電壓近似不變。8+Uo+UIRLV1+UCE并聯(lián)型穩(wěn)壓電路—調(diào)整管與負(fù)載并聯(lián)串聯(lián)型穩(wěn)壓電路—調(diào)整管與負(fù)載串聯(lián)9.2.2串聯(lián)型穩(wěn)壓電路+UI取樣電路調(diào)整管比較放大電路基準(zhǔn)電壓UZUF一、結(jié)構(gòu)和穩(wěn)壓原理

穩(wěn)壓的實(shí)質(zhì)：UCE

的自動(dòng)調(diào)節(jié)使輸出電壓恒定串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路二、輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍8+Uo+UIR2RLR1R1UFUZR2RP一、固定輸出的三端集成穩(wěn)壓器9.2.3三端集成穩(wěn)壓器Uo=12VW7812123Co++UiCi抵消輸入長(zhǎng)接線的電感效應(yīng)，防止自激改善負(fù)載的暫態(tài)響應(yīng),消除高頻噪聲Ci:0.1~1FCo:1FUo

W78××123Co++UiCiUo

W79××321Co++UiCiW78××系列W79××系列提高輸出電壓的電路輸出電壓UO=U+UZW78132

CiCODZ+UO+Ui

+U

+UZR12+UiW783+UOR1R2IQIR2CiCO

+UIR1(1)(2)改變R1、R2可改變輸出電壓二、可調(diào)輸出的三端集成穩(wěn)壓器

LM317的輸出端和調(diào)整端的電壓為1.2V。靜態(tài)電流IQ很小可忽略。UOmin

=

1.2VUo

LM317123C++UiCIR1RPCOIQIR12406.8k++RP調(diào)到最上端時(shí):RP調(diào)到最下端時(shí):輸出電壓調(diào)整范圍為：1.2VUO35.2V封裝CW7805123UIUOGNDCW7905123UIUOGND符號(hào)CW7800++213CW790013_2_塑料封裝金屬封裝3129.3晶閘管及整流電路9.3.1

晶閘管9.3.2

單相半波可控整流電路一、晶閘管結(jié)構(gòu)9.3.1晶閘管電力電子技術(shù)晶閘管的結(jié)構(gòu)GP1N1N2N2P2AK

管芯是由半導(dǎo)體材料做成的，是PNPN四層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。

由管芯引出三個(gè)電極，稱陽(yáng)極A、陰極K和門極G。

具有J1、J2、J3三個(gè)PN結(jié)?？捎萌齻€(gè)二極管或兩個(gè)三極管等效。AP1N1P2N2GKJ1J2J3晶閘管的表示符號(hào)KAGGKA晶閘管的外形KP螺旋式平板式外形有螺栓型、平板型和塑封式的封裝。按外部結(jié)構(gòu)分類：晶閘管模塊晶閘管加陽(yáng)極負(fù)電壓-UA時(shí)(即陽(yáng)極接電源負(fù)極，陰極接電源正極)，因?yàn)橹辽儆幸粋€(gè)PN結(jié)反偏截止，只能通過(guò)很小的反向漏電流，故晶閘管截止。此時(shí)，晶閘管的狀態(tài)稱為反向阻斷狀態(tài)。晶閘管加陽(yáng)極正電壓UA時(shí)(即陽(yáng)極接電源正極，陰極接電源負(fù)極)，若控制極不加電壓，仍有一個(gè)PN結(jié)反偏截止，只有很小的正向漏電流，故晶閘管仍然截止。此時(shí)，晶閘管的狀態(tài)稱為正向阻斷狀態(tài)。二、晶閘管的工作原理

UGK為正時(shí)，V2正偏導(dǎo)通，EC產(chǎn)生的控制極電流IG就是V2的基極電流IB2，它又是三極管V1的基極電流，V1的集電極電流IC1。電流又流入V2的基極，再一次放大。這樣循環(huán)下去，形成了強(qiáng)烈的正反饋，使兩個(gè)三極管很快達(dá)到飽和導(dǎo)通，晶閘管導(dǎo)通。晶閘管導(dǎo)通后，導(dǎo)通狀態(tài)完全依靠管子本身的正反饋?zhàn)饔脕?lái)維持，即使控制極電流消失，晶閘管仍將處于導(dǎo)通狀態(tài)。控制極的作用僅是觸發(fā)晶閘管使其導(dǎo)通，導(dǎo)通之后，控制極就失去了控制作用。導(dǎo)通條件：

除陽(yáng)極加正向電壓，必須同時(shí)在門極與陰極之間加一定的門極電壓，有足夠的門極電流。關(guān)斷條件：

陽(yáng)極電流小于維持電流IH方法：

將陽(yáng)極電源斷開(kāi)、改變晶閘管的陽(yáng)極電壓的方向等。晶閘管的導(dǎo)通和關(guān)斷條件三、晶閘管電壓電流特性A正向?qū)ㄑ┍罁舸㎡+UA-UA-IIAIHIG2IG1IG=0UboUDSMUDRMURRMURSM晶閘管的導(dǎo)通和截止是由陽(yáng)極電壓UA，陽(yáng)極電流IA及控制極電壓UG(電流IG)等決定的，在實(shí)際應(yīng)用中常用實(shí)驗(yàn)曲線來(lái)表示它們之間的關(guān)系，這曲線稱為晶閘管的電壓電流特性曲線。晶閘管導(dǎo)通后可以通過(guò)很大的電流，而它本身的壓降只有1V左右，所以這一段特性曲線(BC段)靠近縱軸而且陡直，與二極管正向特性曲線相似。晶閘管的反向特性與一般二極管相似。四、晶閘管的主要參數(shù)斷態(tài)重復(fù)峰值電壓UDRM

——在門極斷路而結(jié)溫為額定值時(shí)，允許重復(fù)加在器件上的正向峰值電壓。反向重復(fù)峰值電壓URRM

——在門極斷路而結(jié)溫為額定值時(shí)，允許重復(fù)加在器件上的反向峰值電壓。通態(tài)（峰值）電壓UT——晶閘管通以某一規(guī)定倍數(shù)的額定通態(tài)平均電流時(shí)的瞬態(tài)峰值電壓。使用注意：通常取晶閘管的UDRM和URRM中較小的標(biāo)值作為該器件的額定電壓。選用時(shí)，一般取額定電壓為正常工作時(shí)晶閘管所承受峰值電壓2~3倍。通態(tài)平均電流

IT(AV）——在環(huán)境溫度為40C和規(guī)定的冷卻狀態(tài)下，穩(wěn)定結(jié)溫不超過(guò)額定結(jié)溫時(shí)所允許流過(guò)的最大工頻正弦半波電流的平均值。標(biāo)稱其額定電流的參數(shù)?！褂脮r(shí)應(yīng)按有效值相等的原則來(lái)選取晶閘管。維持電流IH

——使晶閘管維持導(dǎo)通所必需的最小電流。9.3.2單相半波可控整流電路一、電阻性負(fù)載wwwwtTVTR0a)u1u2uVTudidwt1p2ptttu2uguduVTaq0b)c)d)e)001、電路結(jié)構(gòu)電爐、電焊及白熾燈等均屬于電阻性負(fù)載。組成：由晶閘管KP、負(fù)載電阻Rd和整流變壓器TR。變壓器T起變換電壓和電氣隔離的作用。2、工作原理u2為負(fù)半波→KP承受反向電壓→KP截止→id=0，ud=0，uT=u2

u2的下一個(gè)周期工作情況同上所述，循環(huán)往復(fù)?！鶮P截止→ud=0→id=0→因晶閘管和電阻負(fù)載是串聯(lián)連接→id=i2=iT=0，uT=u2

u2仍為正半波→KP承受正向電壓門極有觸發(fā)門極無(wú)觸發(fā)u2為正半波→晶閘管KP承受正向電壓3、參數(shù)計(jì)算（1）輸出直流電壓平均值Ud（2）輸出直流電流平均值

（3）輸出電壓有效值和電流有效值

例:單相半波可控整流電路，電阻負(fù)載，由220V交流電源直接供電。負(fù)載要求的最高平均電壓為60V，相應(yīng)的平均電流為20A，試計(jì)算晶閘管的導(dǎo)通角、晶閘管承受的最大正、反向電壓。解：(1)求出最大輸出時(shí)的控制角，得(2)求晶閘管兩端承受的正、反向峰值電壓Umwttwwtwtwu20wt1p2ptug0ud0id0uVT0qab)c)d)e)f)++a)u1TVTRLu2uVTudid二、電感性負(fù)載1、電路結(jié)構(gòu)組成：由晶閘管KP、負(fù)載電阻Rd和整流變壓器TR、電抗器。變壓器T起變換電壓和電氣隔離的作用。電機(jī)的勵(lì)磁線圈、差電動(dòng)機(jī)電磁離合器的勵(lì)磁線圈以及輸出串接平波電抗器屬于電感負(fù)載。2、工作原理u2為正半波→KP承受正向電壓門極無(wú)觸發(fā)脈沖→KP截止→id=0，ud=0，uk=u2

u2仍為正半波→KP承受正向電壓門極仍有觸發(fā)脈沖→KP導(dǎo)通→id=，ud=u2，uk=0由于電感Ld