直流穩(wěn)壓電源82443課件

第

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章直流穩(wěn)壓電源12.4晶閘管及可控整流電路12.1整流電路12.2濾波器12.3直流穩(wěn)壓電源濾波整流穩(wěn)壓變壓交流電源負(fù)載OtuOtuOtuOtuOtu下圖是半導(dǎo)體直流電源的原理方框圖,它表示把交流電變換為直流電的過(guò)程。圖中各環(huán)節(jié)的功能如下：1.整流變壓器將交流電源電壓變換為符合整流需要的電壓。2.整流電路將交流電壓變換為單向脈動(dòng)電壓。整流電路中最常用的是單相橋式整流電路它由四個(gè)二極管D1D4

接成電橋的形式構(gòu)成。12.1整流電路RLioD4D3D2D1~+u+uo3.濾波器：

減小整流電壓的脈動(dòng)程度。4.穩(wěn)壓環(huán)節(jié)：在交流電源電壓波動(dòng)或負(fù)載變動(dòng)時(shí)，使直流輸出電壓穩(wěn)定。為符合整流需要的電壓。RLD4D3D2ioD1在u的負(fù)半周，D2和D4導(dǎo)通，D1和D3截止(相當(dāng)于開(kāi)路)，電流的通路如圖中綠色箭頭所示。~+u+uo+–在一個(gè)周期內(nèi)，通過(guò)電阻的電流方向相同，在負(fù)載上得到的是全波整流電壓uo。totototo2323Im2233uD1uD3uD4uD2uOuuDiO

由于二極管的正向壓降很小，因此可認(rèn)為uO的波形和u的正半波是相同的。輸出電壓的平均值為式中U是變壓器二次電壓u的有效值。截止管所承受的最高反向電壓為下圖是單相橋式整流電路的簡(jiǎn)化畫(huà)法+uoRLio~+u[例1]已知負(fù)載電阻RL=80，負(fù)載電壓UO=110V。今采用單相橋式整流電路，交流電源電壓為380V。(1)如何選用晶體二極管？(2)求整流變壓器的變比及容量。[解](1)負(fù)載電流每個(gè)二極管通過(guò)的平均電流變壓器二次側(cè)電壓的有效值為電容充電電容放電二極管導(dǎo)通時(shí)給電容充電，二極管截止時(shí)電容向負(fù)載放電；12.2.1電容濾波器(C濾波器)電容濾波器的組成和工作原理，如下圖所示。RLD1D4D3D2ioC濾波后輸出電壓uo的波形變得平緩，平均值提高。12.2濾波器~+uo=uc+u經(jīng)C濾波后uO的波形tuOtt't

tO2可見(jiàn)放電時(shí)間常數(shù)=RLC越大，脈動(dòng)越小，輸出電壓平均值越高，一般要求式中T是uO的周期。這時(shí)，UO1.2U

[例

1]有一單相橋式電容濾波整流電路，已知交流電源頻率f=50Hz，負(fù)載電阻RL=200，要求直流輸出電壓UO=30V，選擇整流二極管及濾波電容器。[解]

(1)選擇整流二極管流過(guò)二極管的電流取UO=1.2U，所以變壓器二次側(cè)電壓的有效值為二極管所承受的最高反向電壓因此可選用2CZ52B型二極管，其最大整流電流為100mA，反向工作峰值電壓為50V。(2)選擇濾波電容器選用C=250F，耐壓為50V的極性電容器。12.3直流穩(wěn)壓電源12.3.1穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路RLCRIRIZDZIo+Uo+UI~+引起電壓不穩(wěn)定的原因是交流電源電壓的波動(dòng)和負(fù)載電流的變化，下面分析在這兩種情況下的穩(wěn)壓作用。

(1)當(dāng)交流電源電壓增加而使整流輸出電壓UI隨著增加時(shí)，負(fù)載電壓Uo也要增加。Uo即為穩(wěn)壓管兩端的反向電壓。當(dāng)負(fù)載電壓Uo稍有增加時(shí)，穩(wěn)壓管的電流IZ就顯著增加，因此限流電阻R上的壓降增加，以抵償U(kuò)I的增加，從而使Uo保持近似不變。(2)當(dāng)電源電壓保持不變，而負(fù)載電流增大時(shí)，電阻R上的壓降增大，負(fù)載電壓Uo因而下降。只要Uo下降一點(diǎn)，穩(wěn)壓管電流IZ就顯著減小，使通過(guò)電阻R的電流和電阻上的壓降保持近似不變，因此負(fù)載電壓Uo也就近似穩(wěn)定不變。選擇穩(wěn)壓管時(shí)一般取UZ=Uo，UI=(2~3)Uo[例1]有一穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路，負(fù)載電阻RL由開(kāi)路變到3k，交流電壓經(jīng)整流濾波后得出UI=30V。今要求輸出直流電壓UO=12V，試選擇穩(wěn)壓管DZ。[解]根據(jù)輸出電壓UO=12V的要求，負(fù)載電流最大值可選擇穩(wěn)壓管2CW60，其穩(wěn)定電壓UZ=(11.5~12.5)V，其穩(wěn)定電流IZ=5mA，最大穩(wěn)定電流IZM=19mA。12.3.2集成穩(wěn)壓電源本節(jié)主要介紹W7800系列(輸出正電壓)和W7900系列(輸出負(fù)電壓)，它們的電路符號(hào)如下圖所示:W7800++231W790013_2_這種穩(wěn)壓器只有輸入端、輸出端和公共端三個(gè)引出端，故也稱(chēng)為三端集成穩(wěn)壓器。W7800系列1為輸入端，2為輸出端，3為公共端；W7900系列3為輸入端，2為輸出端，1為公共端。W7800系列輸出固定的正電壓有5V，8V，12V，15V，18V，24V多種。例如W7812的輸出電壓為12

V。W7900系列輸出固定負(fù)電壓，其參數(shù)與W7800基本相同。~24V~24V~220VW7815W7915132321++CC1000F1000FCi0.33FCi0.33FCO1FCO1F+15V15V(1)同時(shí)輸出正、負(fù)電壓的電路(2)提高輸出電壓的電路輸出電壓UO=U+UZW78132CiCO

DZ+UO+UI+U+UZ(3)擴(kuò)大輸出電流的電路可采用外接功率管T的方法來(lái)擴(kuò)大輸出電流。一般I3很小，可忽略不計(jì)，則可得出TICW78123CiCOI2RI3I1+UO+UIIRIBIO設(shè)=10，UBE=0.3V，R=0.5，I2=1A，由上式可算出IC=4A，輸出電流IO=I2+IC=5A，比I2擴(kuò)大了。(4)輸出電壓可調(diào)的電路W78CiCO+UI+U+++UOR1R2R3R4可見(jiàn)移動(dòng)電位器滑動(dòng)端，改變電阻R2和R1的比值，便可調(diào)節(jié)輸出電壓UO的大小。返回2.工作原理S(c)S(a)S(b)可用下面的實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)明晶閘管的工作原理。(1)晶閘管導(dǎo)通(燈亮)必須同時(shí)具備兩個(gè)條件：第一，在陽(yáng)極與陰極之間加正向電壓；第二，控制極和陰極之間也要加正向電壓(實(shí)際上加正觸發(fā)脈沖)。

(2)晶閘管導(dǎo)通后,斷開(kāi)控制極[圖(b)所示]，晶閘管繼續(xù)導(dǎo)通，即晶閘管一旦導(dǎo)通后，控制極就失去控制作用(這對(duì)普通晶閘管而言)。

(3)要使從導(dǎo)通轉(zhuǎn)為阻斷(截止)，必須切斷陽(yáng)極電源，或在陽(yáng)極與陰極之間加反向電壓，或?qū)㈦娏鳒p小到某一數(shù)值(維持電流

IH)以下。3.伏安特性導(dǎo)通阻斷OIHIAUAUBRUBOIG0>IG1

>IG2++從正向特性看，當(dāng)UA<UBO時(shí)，晶閘管處于阻斷狀態(tài)，只有很小的漏電流通過(guò)。當(dāng)UA增大到某一數(shù)值時(shí)，晶閘管由阻斷狀態(tài)突然導(dǎo)通，這時(shí)所對(duì)應(yīng)的電壓稱(chēng)為正向轉(zhuǎn)折電壓UBO。IG越大，UBO越低。晶閘管導(dǎo)通后，就有較大電流通過(guò)，但管壓降只有1V左右。從反向特性看，晶閘管處于阻斷狀態(tài)，只有很小的反向漏電流通過(guò)，當(dāng)反向電壓增大到某一數(shù)值時(shí)，使晶閘管反向?qū)?擊穿)，所對(duì)應(yīng)的電壓稱(chēng)為反向轉(zhuǎn)折電壓UBR。晶閘管的型號(hào)及其含義如下:KP—導(dǎo)通時(shí)平均電壓組別(小于100A不標(biāo))，共9級(jí)，用A~1字母表示0.4~1.2V額定電壓，用其百位數(shù)或千位數(shù)表示額定正向平均電流(A)普通型晶閘管整流輸出電壓的平均值可以用控制角表示，即顯然，導(dǎo)通角

越大(控制角

越小)輸出電壓越高。晶閘管所需的觸發(fā)脈沖由專(zhuān)門(mén)的觸發(fā)電路提供。

[例1]有一純電阻負(fù)載，需要可調(diào)的直流電源：電壓UO=0~180V，電流IO=0~6A?，F(xiàn)采用單相半控橋式整流電路，試求交流電壓的有效值，并選擇整流元