j模電第十章直流電源

1、第十章第十章直流電源直流電源10.1直流電源的組成直流電源的組成10.2單相整流電路單相整流電路10.3濾波電路濾波電路10.4倍壓整流電路倍壓整流電路10.5硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路10.6串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路10.7集成穩(wěn)壓器集成穩(wěn)壓器10.8開關型穩(wěn)壓電路開關型穩(wěn)壓電路10.9可控整流電路可控整流電路第十章 直流電源10.1直流電源的組成直流電源的組成圖圖 10.1.1直流電源的組成直流電源的組成電網(wǎng)電網(wǎng)電壓電壓電源電源變壓器變壓器整流整流電路電路濾波器濾波器穩(wěn)壓穩(wěn)壓電路電路負負載載第十章 直流電源10.2單相整流電路單相整流電路10.2.1單相半波整流電路單相半

2、波整流電路tU sin22LRU2222U22U優(yōu)點：使用元件少。優(yōu)點：使用元件少。缺點：輸出波形脈動大；缺點：輸出波形脈動大；直流成分小；變壓器利用率直流成分小；變壓器利用率低。低。圖圖 10.2.1第十章 直流電源10.2.2單相全波整流電路單相全波整流電路+ +- -圖圖 10.2.2全波整流電路全波整流電路圖圖 10.2.3全波整流電路波形圖全波整流電路波形圖22U222U第十章 直流電源10.2.3單相橋式整流電路單相橋式整流電路22UL22RU22U22UL22RU圖圖 10.2.4圖圖 10.2.5圖圖 10.2.6第十章 直流電源10.2.4整流電路的主要參數(shù)整流電路的主要參數(shù)

3、一、輸出直流電壓一、輸出直流電壓 UO( (A V) )(d2120oO(AV)tuU 二、脈動系數(shù)二、脈動系數(shù) SO(AV)O1mUUS 三、二極管正向平均電流三、二極管正向平均電流 ID( (A V) )四、二極管最大反向峰值電壓四、二極管最大反向峰值電壓 URM第十章 直流電源在橋式整流電路中，在橋式整流電路中，輸出直流電壓：輸出直流電壓：2202O(AV)9 . 022)(tdsin21UUtUU 脈動系數(shù)：脈動系數(shù)：)4cos1542cos342(22OttUu - - - - 67. 02232422O(AV)O1m UUUUS二極管正向平均電流：二極管正向平均電流：O(AV)D(

4、AV)21II 二極管最大反向峰值電壓：二極管最大反向峰值電壓：2RM2UU 第十章 直流電源表表 10 - 1單相整流電路的主要參數(shù)單相整流電路的主要參數(shù) 主要參數(shù)主要參數(shù)電路形式電路形式UO（AV）/U2SID（AV）/ IO（AV）URM / U2半波整流半波整流0.45157%100%1.41全波整流全波整流0.9067%50%2.83橋式整流橋式整流0.9067%50%1.41第十章 直流電源10.3濾波電路濾波電路10.3.1電容濾波電路電容濾波電路適用于負載電流較小的場合。適用于負載電流較小的場合。濾波電容大，效果好。濾波電容大，效果好。輸出直流電壓為：輸出直流電壓為：2O(AV

5、)2 . 1 UU 脈動系數(shù)脈動系數(shù) S 約為約為 10% 20%。2)53(LTCR 當當圖圖 10.3.1第十章 直流電源10.3.2RC - 型濾波電路型濾波電路輸出直流電壓為：輸出直流電壓為：O(AV)LLO(AV)URRRU + + 脈動系數(shù)脈動系數(shù) S 約為：約為：SRRCS )/(1L2 適用于負載電流較小的場合。適用于負載電流較小的場合。圖圖 10.3.4第十章 直流電源10.3.3電感濾波電路和電感濾波電路和 LC 濾波電路濾波電路一、電感濾波器一、電感濾波器適用于負載電流比較適用于負載電流比較大的場合。大的場合。二、二、LC 濾波器濾波器輸出直流電壓為：輸出直流電壓為：2O

6、(AV)O(AV)9 . 0 UUU 脈動系數(shù)脈動系數(shù) S ：SLCS 21 適用于各種場合。適用于各種場合。圖圖 10.3.5圖圖 10.3.6第十章 直流電源10.3.4LC - 型濾波電路型濾波電路圖圖 10.3.7圖圖 10 - 2各種濾波電路的性能比較各種濾波電路的性能比較序號序號 性能性能類型類型U O（AV）/U2適用場合適用場合整流管的整流管的沖擊電流沖擊電流外特性外特性1電容濾波電容濾波 1.2小電流小電流大大軟軟2RC - 型濾波型濾波 1.2小電流小電流大大更軟更軟3LC - 型濾波型濾波 1.2小電流小電流大大軟軟4電感濾波電感濾波0.9大電流大電流小小硬硬5LC 濾波

7、濾波0.9適應性較強適應性較強小小硬硬第十章 直流電源10.4倍壓整流電路倍壓整流電路10.4.1二倍壓整流電路二倍壓整流電路22UiD1iD222U圖圖 10.4.1二倍壓整流電路二倍壓整流電路第十章 直流電源10.4.2多倍壓整流電路多倍壓整流電路+- -+- -22U- -+ +u2+ - -222U+ - -222U+ - -222U+ - -222U+ - -222U適用于要求輸出電壓較高、負載電流較小的場合。適用于要求輸出電壓較高、負載電流較小的場合。圖圖 10.4.2多倍壓整流電路多倍壓整流電路第十章 直流電源10.5硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路10.5.1穩(wěn)壓電路的主要指標

8、穩(wěn)壓電路的主要指標整流濾波電路輸出電壓不穩(wěn)定的主要原因：整流濾波電路輸出電壓不穩(wěn)定的主要原因：負載變化；負載變化；電網(wǎng)電壓波動。電網(wǎng)電壓波動。一、內(nèi)阻一、內(nèi)阻 Ro常常數(shù)數(shù) IOOoUIUR二、穩(wěn)壓系數(shù)二、穩(wěn)壓系數(shù) Sr常常數(shù)數(shù)常常數(shù)數(shù) LLOIIOIIOOr/RRUUUUUUUUS第十章 直流電源10.5.2硅穩(wěn)壓管的伏安特性硅穩(wěn)壓管的伏安特性 O圖圖 10.5.1硅穩(wěn)壓管的伏安特性硅穩(wěn)壓管的伏安特性IU在反向擊穿區(qū)，流在反向擊穿區(qū)，流過穩(wěn)壓管的電流發(fā)生很過穩(wěn)壓管的電流發(fā)生很大變化，兩端電壓基本大變化，兩端電壓基本不變。不變。第十章 直流電源10.5.3硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路一、電

9、路組成和工作原理一、電路組成和工作原理穩(wěn)壓原理：穩(wěn)壓原理：1. UI 不變，不變，RL 減小減小RLILURUOIZIR=IL+IZ基本不變基本不變2. RL 不變，不變， UI 升高升高UIUOIZURUO=UI - - UR基本不變基本不變UOUO圖圖 10.5.2第十章 直流電源二、內(nèi)阻和穩(wěn)壓系數(shù)的估算二、內(nèi)阻和穩(wěn)壓系數(shù)的估算1. 內(nèi)阻內(nèi)阻 RoZZIOo/rRrUUR 2. 穩(wěn)壓系數(shù)穩(wěn)壓系數(shù) Sr當當 rZ RL ， rZ uA 時，時，uB = + UOPP，調(diào)整管飽和導通，調(diào)整管飽和導通，iE 向負向負載提供電流，并將能量儲存在電感的磁場中；載提供電流，并將能量儲存在電感的磁場中；

10、當當 ut uA 時，時，uB = - - UOPP，調(diào)整管截止，調(diào)整管截止， iE = 0，電感，電感釋放能量，產(chǎn)生的電流流過負載和二極管。釋放能量，產(chǎn)生的電流流過負載和二極管。圖圖 10.8.2第十章 直流電源結(jié)論：結(jié)論：調(diào)整管處于開關狀態(tài)，發(fā)射極電位是高低交替調(diào)整管處于開關狀態(tài)，發(fā)射極電位是高低交替的脈沖波形，經(jīng)的脈沖波形，經(jīng) LC 濾波電路后，負載上得到較平滑的輸濾波電路后，負載上得到較平滑的輸出電壓互感器出電壓互感器 uO。 - -+ +- - 110DCESI0EOd)(d)(1d1TTTTtUtUUTtuTUII10IO1d1DUUTTtUTUT 脈沖波形的占空比。脈沖波形的占空

11、比。TTD1 圖圖 10.8.3圖圖 10.8.2 電路的波形圖電路的波形圖第十章 直流電源10.9可控整流電路可控整流電路10.9.1晶閘管的基本特性晶閘管的基本特性一、結(jié)構(gòu)與符號一、結(jié)構(gòu)與符號圖圖 10.9.2晶閘管的結(jié)構(gòu)和符號晶閘管的結(jié)構(gòu)和符號陽極陽極陰極陰極控制極控制極第十章 直流電源二、工作原理二、工作原理圖圖 10.9.41. 控制極不加電壓，無論在陽極與陰控制極不加電壓，無論在陽極與陰極之間加正向或反向電壓，晶閘管都不導極之間加正向或反向電壓，晶閘管都不導通。通。稱為阻斷稱為阻斷2. 控制極與陰極間加正向電壓，陽極控制極與陰極間加正向電壓，陽極與陰極之間加正向電壓，晶閘管與陰極之

12、間加正向電壓，晶閘管導通導通。NPNPNPIG1 2IG1IG圖圖 10.9.3第十章 直流電源結(jié)論：結(jié)論：晶閘管由阻斷變?yōu)榫чl管由阻斷變?yōu)閷ǖ臈l件是在陽極和陰極之間導通的條件是在陽極和陰極之間加正向電壓時，再在控制極加一個正的觸發(fā)脈沖；加正向電壓時，再在控制極加一個正的觸發(fā)脈沖；晶閘管由導通變?yōu)榫чl管由導通變?yōu)樽钄嗟臈l件是減小陽極電流阻斷的條件是減小陽極電流 IA 。晶閘管導通后，管壓降很小，約為晶閘管導通后，管壓降很小，約為 1 V 左右。左右。第十章 直流電源三、伏安特性和主要參數(shù)三、伏安特性和主要參數(shù)1. 伏安特性伏安特性OUAKIAUBOABCIHIG= 0正向阻斷特性正向阻斷特性

13、：當：當 IG= 0 ，而，而陽極電壓不超過一定值時，管子陽極電壓不超過一定值時，管子處于阻斷狀態(tài)。處于阻斷狀態(tài)。UBO 正向轉(zhuǎn)折電壓正向轉(zhuǎn)折電壓正向?qū)ㄌ匦哉驅(qū)ㄌ匦裕汗茏訉В汗茏訉ê螅蔡匦耘c二極管的通后，伏安特性與二極管的正向特性相似。正向特性相似。IH 維持電流維持電流當控制極電流當控制極電流 IG 0 時，時， 使晶閘管由阻斷變?yōu)閷ㄋ咕чl管由阻斷變?yōu)閷ㄋ璧年枠O電壓減小。需的陽極電壓減小。IG 增大增大反向特性反向特性：與二極管的反向特性相似。：與二極管的反向特性相似。UBR圖圖 10.9.6晶閘管的伏安特性晶閘管的伏安特性第十章 直流電源2. 主要參數(shù)主要參數(shù) 斷態(tài)重復

14、峰值電壓斷態(tài)重復峰值電壓 UDRM 反向重復峰值電壓反向重復峰值電壓 URRM 額定通態(tài)平均電流額定通態(tài)平均電流 IT 額定通態(tài)平均電壓額定通態(tài)平均電壓 UT 維持電流維持電流 IH ： 控制極觸發(fā)電壓控制極觸發(fā)電壓 UGT 控制極觸發(fā)電流控制極觸發(fā)電流 IGT第十章 直流電源10.9.2單相橋式可控整流電路單相橋式可控整流電路+- -uG在在 u2 正半周，當控制極加觸發(fā)正半周，當控制極加觸發(fā)脈沖，脈沖，VT1 和和 VD2 導通；導通；在在 u2 負半周，當控制極加觸發(fā)負半周，當控制極加觸發(fā)脈沖，脈沖，VT2和和 VD1 導通；導通； ：控制角；：控制角； ：導電角：導電角一、電路組成及工

15、作原理一、電路組成及工作原理圖圖 10.9.7圖圖 10.9.8第十章 直流電源二、電路參數(shù)的估算二、電路參數(shù)的估算)(dsin212O(AV)ttUU 2cos19 . 02O(AV) + + UU即：即： 輸出電壓平均值：輸出電壓平均值： 輸出電流平均值：輸出電流平均值：2cos19 . 0L2LO(AV)O(AV) + + RURUI 晶閘管承受的最大反向電壓：晶閘管承受的最大反向電壓：2TM2UU 2cos1222 + + U0 6012018000.40.81.0UO(AV)/U2圖圖 10.9.9第十章 直流電源10.9.3單結(jié)管觸發(fā)電路單結(jié)管觸發(fā)電路 對觸發(fā)電路的要求：對觸發(fā)電路

16、的要求： ( (1) ) 觸發(fā)時，能提供足夠的觸發(fā)脈沖電壓和電流。觸發(fā)時，能提供足夠的觸發(fā)脈沖電壓和電流。 ( (2) ) 觸發(fā)電路的漏電壓不超過觸發(fā)電路的漏電壓不超過 0.25 V。 ( (3) ) 觸發(fā)脈沖的前沿時間小于觸發(fā)脈沖的前沿時間小于 10 s。 ( (4) ) 觸發(fā)脈沖要有足夠的寬度。一般要求大于觸發(fā)脈沖要有足夠的寬度。一般要求大于 20 s。 ( (5) ) 控制角的范圍接近或大于控制角的范圍接近或大于 150 。 ( (6) ) 觸發(fā)電路必須與主電路同步。觸發(fā)電路必須與主電路同步。第十章 直流電源一、單結(jié)管的結(jié)構(gòu)及特性一、單結(jié)管的結(jié)構(gòu)及特性N 型硅片型硅片P 區(qū)區(qū)PN 結(jié)結(jié)eb1b2單結(jié)晶體管單結(jié)晶體管又稱為又稱為雙基極晶雙基極晶體管。體管。( (a) )結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)( (b) )符號符號等效電路等效電路圖圖 10.9.10單結(jié)管的結(jié)構(gòu)及符號單結(jié)管的結(jié)構(gòu)及符號第十章 直流電源特性：特性：+- -UA+- -UD+- -UEB1+- -UBBBBBBb2b1b1AUUr