第17章直流電源ppt課件

1、 電工與電子技術(shù)基礎(chǔ) 第17章 直流電源 電工與電子技術(shù)基礎(chǔ) 華南理工大學(xué)電子與信息學(xué)院第17章 直流電源17.1 二極管整流電源 電工與電子技術(shù)基礎(chǔ) 第17章 直流電源整流電路整流電路: :交流電壓變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓。交流電壓變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓。濾波電路濾波電路: :脈動(dòng)的直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)槠交闹绷麟妷?。脈動(dòng)的直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)槠交闹绷麟妷?。穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路: :使輸出電壓穩(wěn)定使輸出電壓穩(wěn)定, ,不受電網(wǎng)波動(dòng)及負(fù)載不受電網(wǎng)波動(dòng)及負(fù)載變化的影響。變化的影響。直流穩(wěn)壓電源的組成直流穩(wěn)壓電源的組成: :17.1 17.1 二極管穩(wěn)壓電源二極管穩(wěn)壓電源 電工與電子技術(shù)基礎(chǔ) 第17章 直流電源17.1.1

2、 整流電路1.1.單相半波整流電路單相半波整流電路整流電路有半波整流、全波整流和橋式整流電路。整流電路有半波整流、全波整流和橋式整流電路。u1二極管導(dǎo)通二極管導(dǎo)通u2 0時(shí)，二極管時(shí)，二極管D導(dǎo)通，導(dǎo)通，忽略二極管正向壓降忽略二極管正向壓降, u0= u2 , u0= u2 u2 0 u20 時(shí)時(shí)D1,D3D1,D3導(dǎo)通導(dǎo)通D2,D4D2,D4截止截止電流通路電流通路: :由由A A經(jīng)經(jīng)D1D1RLRLD3D3B Bu20 u2uC時(shí)，時(shí)，二極管二極管D仍然導(dǎo)通，仍然導(dǎo)通，uo= u2 。u2正半周增加時(shí)，二極管正半周增加時(shí)，二極管D導(dǎo)通，忽略其導(dǎo)通壓導(dǎo)通，忽略其導(dǎo)通壓降，降，uo= u2；此

3、時(shí)電容；此時(shí)電容C充電，充電，uC= u2。 電工與電子技術(shù)基礎(chǔ) 第17章 直流電源當(dāng)當(dāng)u2uC時(shí)，二極管時(shí)，二極管D截止，電容通過負(fù)載放電截止，電容通過負(fù)載放電,uo= uC ?？梢?，電容濾波后使可見，電容濾波后使u2的脈動(dòng)程度降低，輸出的脈動(dòng)程度降低，輸出電壓的平均值增大。電壓的平均值增大。單相半波整流、電容濾波電路：單相半波整流、電容濾波電路：1.1.電容濾波電容濾波 電工與電子技術(shù)基礎(chǔ) 第17章 直流電源輸出電壓的平均值輸出電壓的平均值U0U0：半波濾波：半波濾波：全波濾波：全波濾波：22 . 1 UUO 2UUO u0t設(shè)設(shè)t1t1時(shí)刻時(shí)刻接通電源接通電源t1u0tu2ttu2224

4、14. 12UUUO 空載濾波：空載濾波： 電工與電子技術(shù)基礎(chǔ) 第17章 直流電源一般取一般取253T)(CRLd (T:電源電壓的周期電源電壓的周期)電容濾波電路的特點(diǎn)電容濾波電路的特點(diǎn)(1) 輸出電壓輸出電壓U0與時(shí)間常數(shù)與時(shí)間常數(shù)RLC有關(guān)有關(guān)RLC愈大愈大電容器放電愈慢電容器放電愈慢U0(平均值平均值)愈大，愈大，輸出特性輸出特性(外特性外特性):uo電容濾波電容濾波1.4U20.9U20Io無電容濾波無電容濾波濾波電容濾波電容選取原則選取原則輸出波形隨負(fù)載電阻輸出波形隨負(fù)載電阻RL或或C的變化而改變的變化而改變,U0也隨之改變。也隨之改變。如如:RL愈小愈小(I0越大越大),U0下降

5、愈多。下降愈多。 電工與電子技術(shù)基礎(chǔ) 第17章 直流電源電容濾波電路適用于輸出電壓較高電容濾波電路適用于輸出電壓較高, ,負(fù)載電負(fù)載電流較小且負(fù)載變動(dòng)不大的場(chǎng)合。流較小且負(fù)載變動(dòng)不大的場(chǎng)合。(2) 流過二極管瞬時(shí)電流很大流過二極管瞬時(shí)電流很大 RLC越大放電越慢越大放電越慢U0越高越高,負(fù)載電流的平均值負(fù)載電流的平均值越大越大整流管導(dǎo)電時(shí)間越短整流管導(dǎo)電時(shí)間越短iD的峰值電流越大的峰值電流越大故一般選管時(shí)，取故一般選管時(shí)，取L00DF213)(223)(2RUII 結(jié)論結(jié)論u0t二極管導(dǎo)通，二極管導(dǎo)通，電容充電電容充電二極管截止，二極管截止，電容放電電容放電 電工與電子技術(shù)基礎(chǔ) 第17章 直流

6、電源2.電感濾波電感濾波 在橋式整流電路與負(fù)載間串入電感在橋式整流電路與負(fù)載間串入電感L L，就構(gòu)，就構(gòu)成了電感濾波電路。成了電感濾波電路。u2u1RLLu0 對(duì)于直流分量對(duì)于直流分量,L,L相當(dāng)短路相當(dāng)短路, ,輸出電壓大部分降在輸出電壓大部分降在RLRL上。對(duì)于高頻分量，上。對(duì)于高頻分量，XLXL增大增大, ,輸出電壓大部分降在輸出電壓大部分降在XLXL上。因此在輸出端可得到比較平滑的直流電壓。上。因此在輸出端可得到比較平滑的直流電壓。 電工與電子技術(shù)基礎(chǔ) 第17章 直流電源當(dāng)忽略電感線圈的直流當(dāng)忽略電感線圈的直流電阻時(shí)，輸出平均電壓約電阻時(shí)，輸出平均電壓約為：為：電感濾波的特點(diǎn)電感濾波的

7、特點(diǎn): 整流管導(dǎo)電角較大，峰值電流很小，輸出特性整流管導(dǎo)電角較大，峰值電流很小，輸出特性比較平坦，適用于低電壓大電流比較平坦，適用于低電壓大電流(RL較小較小)的場(chǎng)合。的場(chǎng)合。缺點(diǎn)是電感鐵芯笨重缺點(diǎn)是電感鐵芯笨重,體積大體積大,易引起電磁干擾。易引起電磁干擾。輸出電壓的平均值輸出電壓的平均值U0U0：u2u1RLLu0Uo=0.9U2 電工與電子技術(shù)基礎(chǔ) 第17章 直流電源3、 復(fù)式濾波復(fù)式濾波為了改善濾波特性，可采取多級(jí)濾波的辦法為了改善濾波特性，可采取多級(jí)濾波的辦法, 如如在電感濾波后面再接一電容，或在電容濾波后再接在電感濾波后面再接一電容，或在電容濾波后再接一級(jí)一級(jí)RC濾波電路。從而構(gòu)成

8、濾波電路。從而構(gòu)成L -C型濾波或型濾波或RC-型型電路，其輸出電壓更平滑。電路，其輸出電壓更平滑。 L C濾波適用于負(fù)載電流濾波適用于負(fù)載電流大輸出電壓脈動(dòng)很少的場(chǎng)合；大輸出電壓脈動(dòng)很少的場(chǎng)合； RC-型濾波則較多型濾波則較多用在小功率的電子設(shè)備中。用在小功率的電子設(shè)備中。u0Ru2u1C1C2u0 RLRC-濾波濾波 電工與電子技術(shù)基礎(chǔ) 第17章 直流電源 例例 整流濾波電路如圖所示，負(fù)載電阻整流濾波電路如圖所示，負(fù)載電阻 RL=100，電容，電容 C=100F，變壓器副邊電壓有效值，變壓器副邊電壓有效值U2=10V ，二極管為，二極管為理想元件，試求：輸出電壓理想元件，試求：輸出電壓 U

9、O 和輸出電流的平均值和輸出電流的平均值IO ，及二極管承受的最高反向電壓及二極管承受的最高反向電壓 URM 。解：解：iOu2u1RLCuODV102O UUA10A10010LOO.RUI 22RM22UUUUcmm V28.28V1022222RM UU 電工與電子技術(shù)基礎(chǔ) 第17章 直流電源例例 整流濾波電路如圖所示，二極管是理想元件，電容整流濾波電路如圖所示，二極管是理想元件，電容C=500FC=500F，負(fù)載電阻，負(fù)載電阻RL=5kRL=5k，開關(guān)，開關(guān)S1S1閉合、閉合、S2S2斷開時(shí)，直流電斷開時(shí)，直流電壓表壓表(V)(V)的讀數(shù)為的讀數(shù)為141.4V 141.4V ，求，求

10、(1)(1)開關(guān)開關(guān)S1S1閉合、閉合、S2S2斷開時(shí)直流斷開時(shí)直流電流表的讀數(shù)電流表的讀數(shù); (2); (2)開關(guān)開關(guān)S1S1斷開、斷開、S2S2閉合時(shí)，直流電流表的讀閉合時(shí)，直流電流表的讀數(shù)數(shù);(3);(3)開關(guān)開關(guān)S1S1、S2S2均閉合時(shí)，直流電流表的讀數(shù)。均閉合時(shí)，直流電流表的讀數(shù)。( (設(shè)電流表設(shè)電流表內(nèi)阻為零，電壓表內(nèi)阻為無窮大內(nèi)阻為零，電壓表內(nèi)阻為無窮大) )。 解：解：(1)開關(guān)開關(guān)S1閉合、閉合、S2斷開時(shí)斷開時(shí): A 的讀數(shù)為零。的讀數(shù)為零。V;100V241412 .U此時(shí)空載：此時(shí)空載：22UUO 電工與電子技術(shù)基礎(chǔ) 第17章 直流電源+u1u2RLS1S2uOCVA

11、;.U.UV90V10090902O mAmARULO18590 ;.U.UV120V10021212O mA24mA5120LO RU(2)開關(guān)開關(guān)S1斷開、斷開、S2閉合時(shí)，閉合時(shí)，(3)開關(guān)開關(guān)S1 、S2均閉合時(shí)，均閉合時(shí)，A的讀數(shù)為的讀數(shù)為:A的讀數(shù)為的讀數(shù)為:前往V的讀數(shù)為的讀數(shù)為:V的讀數(shù)為的讀數(shù)為: 電工與電子技術(shù)基礎(chǔ) 第17章 直流電源17.1.3 穩(wěn)壓電路1.1.穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路C+LR0u+-C+LR+-0u0ut0ut電容濾波電路電容濾波電路 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路 電工與電子技術(shù)基礎(chǔ) 第17章 直流電源濾波電路減小了整流輸出電壓的波動(dòng)，可以得到波動(dòng)較

12、小的濾波電路減小了整流輸出電壓的波動(dòng)，可以得到波動(dòng)較小的直流輸出電壓。但是，如果輸入交流電源電壓發(fā)生波動(dòng)，或負(fù)載直流輸出電壓。但是，如果輸入交流電源電壓發(fā)生波動(dòng)，或負(fù)載電流發(fā)生變動(dòng)這種情況經(jīng)常出現(xiàn)），輸出直流電壓都可能產(chǎn)生電流發(fā)生變動(dòng)這種情況經(jīng)常出現(xiàn)），輸出直流電壓都可能產(chǎn)生變化。如何保證在這些情況下，輸出直流電壓保持恒定，這就是變化。如何保證在這些情況下，輸出直流電壓保持恒定，這就是穩(wěn)壓電路的功能。穩(wěn)壓電路的功能。穩(wěn)壓電路穩(wěn)定輸出直流電壓的基本思想是：在輸出直流電壓的穩(wěn)壓電路穩(wěn)定輸出直流電壓的基本思想是：在輸出直流電壓的電路中設(shè)置一個(gè)吸收波動(dòng)成分的元件調(diào)整元件），當(dāng)市電或負(fù)載電路中設(shè)置一個(gè)吸

13、收波動(dòng)成分的元件調(diào)整元件），當(dāng)市電或負(fù)載波動(dòng)時(shí)，調(diào)整元件將根據(jù)輸出直流電壓的變動(dòng)情況，確定調(diào)整方向波動(dòng)時(shí)，調(diào)整元件將根據(jù)輸出直流電壓的變動(dòng)情況，確定調(diào)整方向和大小，以保證輸出的直流電壓不發(fā)生變化。和大小，以保證輸出的直流電壓不發(fā)生變化。最簡單的穩(wěn)壓電路是利用穩(wěn)壓二極管在反向擊穿情況下的穩(wěn)壓最簡單的穩(wěn)壓電路是利用穩(wěn)壓二極管在反向擊穿情況下的穩(wěn)壓特性，將負(fù)載并聯(lián)在穩(wěn)壓管兩端，只要保證穩(wěn)壓管處于反向擊穿穩(wěn)特性，將負(fù)載并聯(lián)在穩(wěn)壓管兩端，只要保證穩(wěn)壓管處于反向擊穿穩(wěn)壓狀態(tài)又不損壞，在負(fù)載兩端就能夠得到穩(wěn)定的直流電壓。壓狀態(tài)又不損壞，在負(fù)載兩端就能夠得到穩(wěn)定的直流電壓。 電工與電子技術(shù)基礎(chǔ) 第17章 直流

14、電源調(diào)整元件調(diào)整元件:R整流濾波輸出電壓整流濾波輸出電壓Ui被分成兩部分：一部分是負(fù)載得到被分成兩部分：一部分是負(fù)載得到的直流輸出電壓的直流輸出電壓Uo，另一部分則是降在調(diào)整元件上的電壓，另一部分則是降在調(diào)整元件上的電壓IR穩(wěn)壓原理分析穩(wěn)壓原理分析:1） 電源波動(dòng)電源波動(dòng)(負(fù)載不變負(fù)載不變)ZUC+LR+-+-iURZDZI0IRIOU+-IRR IRUUOO IIIRZO IUUZOZ UO Ui電網(wǎng)電壓電網(wǎng)電壓 基本不變基本不變 電工與電子技術(shù)基礎(chǔ) 第17章 直流電源2負(fù)載變化負(fù)載變化(電網(wǎng)電壓不變電網(wǎng)電壓不變) OU IRR ZOIIIROI IZ UUOZ IIIRZOIRR OU基本

15、不變基本不變ZUC+LR+-+-iURZDZI0IRIOU+-電路特點(diǎn)：電路特點(diǎn)：a) 穩(wěn)壓管要反接穩(wěn)壓管要反接 b) 串了串了R才有穩(wěn)壓作用。才有穩(wěn)壓作用。 穩(wěn)壓管在穩(wěn)壓中起電流控制作用，使輸出電壓很小的變化，穩(wěn)壓管在穩(wěn)壓中起電流控制作用，使輸出電壓很小的變化，產(chǎn)生產(chǎn)生Iz很大的變化，并通過串聯(lián)電阻很大的變化，并通過串聯(lián)電阻R調(diào)壓的作用達(dá)到穩(wěn)壓調(diào)壓的作用達(dá)到穩(wěn)壓的作用。的作用。如果電阻如果電阻R取值太小，則穩(wěn)壓管中的電流將可能太大取值太小，則穩(wěn)壓管中的電流將可能太大而損壞器件，所以，該電阻又稱為限流電阻。而損壞器件，所以，該電阻又稱為限流電阻。 電工與電子技術(shù)基礎(chǔ) 第17章 直流電源2.串聯(lián)

16、型穩(wěn)壓電路串聯(lián)型穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓原理稍后自行分析。穩(wěn)壓原理稍后自行分析。調(diào)整管調(diào)整元件調(diào)整管調(diào)整元件放大作用放大作用 電工與電子技術(shù)基礎(chǔ) 第17章 直流電源3.集成穩(wěn)壓電路集成穩(wěn)壓電路最簡單的集成穩(wěn)壓電路只有輸入，輸出和公最簡單的集成穩(wěn)壓電路只有輸入，輸出和公共引出端共引出端, ,故稱之為三端集成穩(wěn)壓器。故稱之為三端集成穩(wěn)壓器。常用的三端集成穩(wěn)壓器有常用的三端集成穩(wěn)壓器有W7800W7800、 W7900W7900系列，系列，其內(nèi)部是由串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路組成。其內(nèi)部是由串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路組成。W78系列系列(輸出正電壓輸出正電壓)， W79系列系列(輸出負(fù)電壓輸出負(fù)電壓)典型電壓值：典型電壓值

17、：5V、9V、12V、15V、18V、24V等。等。型號(hào)后型號(hào)后XX兩位數(shù)字兩位數(shù)字代表輸出電壓值代表輸出電壓值 電工與電子技術(shù)基礎(chǔ) 第17章 直流電源 1. 1.輸出固定正電壓輸出固定正電壓應(yīng)用電路：應(yīng)用電路：留意：輸入與輸出端之間的電壓差不得低于留意：輸入與輸出端之間的電壓差不得低于3V3V！Ci:抵消輸入較長抵消輸入較長 導(dǎo)線的電感，防導(dǎo)線的電感，防 止自激振蕩。止自激振蕩。Co:穩(wěn)定瞬時(shí)增減穩(wěn)定瞬時(shí)增減 負(fù)載電流所引起負(fù)載電流所引起 的輸出電壓的波的輸出電壓的波 動(dòng)。動(dòng)。 電工與電子技術(shù)基礎(chǔ) 第17章 直流電源 2.輸出固定負(fù)電壓輸出固定負(fù)電壓 3.同時(shí)輸出正、負(fù)電壓同時(shí)輸出正、負(fù)電壓留意：留意：179系列是系列是2腳輸入，腳輸入， 1腳接地腳接地2電容極性電容極性 電工與電子技術(shù)基礎(chǔ) 第17章 直流電源 4.輸出可調(diào)電壓輸出可調(diào)電壓三端可調(diào)集成穩(wěn)