制作簡易直流電源ppt課件

1、模模 擬擬 電電 子子 技技 術術制造簡易直流穩(wěn)壓電源制造簡易直流穩(wěn)壓電源會識別檢測整流、穩(wěn)壓、發(fā)光二極管；會識別檢測整流、穩(wěn)壓、發(fā)光二極管；會設計穩(wěn)壓管直流穩(wěn)壓電源；會設計穩(wěn)壓管直流穩(wěn)壓電源；會組裝、調試穩(wěn)壓管直流穩(wěn)壓電源。會組裝、調試穩(wěn)壓管直流穩(wěn)壓電源。穩(wěn)壓管直流穩(wěn)壓電源制造與調試穩(wěn)壓管直流穩(wěn)壓電源制造與調試穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的分析與設計穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的分析與設計第第5 5講講教學目的教學目的教學重點教學重點教學難點教學難點模模 擬擬 電電 子子 技技 術術 電子電路任務時都需求直流電源提供能量，電池因運用費用高，普通只用于低功耗便攜式的儀器設備中。本章討論如何把交流電源變換為直流穩(wěn)壓電源，普

2、通直流電源由如下部分組成： 整流電路是將工頻交流電轉為具有直流電成分整流電路是將工頻交流電轉為具有直流電成分的脈動直流電。的脈動直流電。 濾波電路是將脈動直流中的交流成分濾除，減濾波電路是將脈動直流中的交流成分濾除，減少交流成分，添加直流成分。少交流成分，添加直流成分。 穩(wěn)壓電路對整流后的直流電壓采用負反響技術穩(wěn)壓電路對整流后的直流電壓采用負反響技術進一步穩(wěn)定直流電壓。進一步穩(wěn)定直流電壓。 直流電源的方框圖如圖直流電源的方框圖如圖8.1所示。所示。直流穩(wěn)壓電源的構成直流穩(wěn)壓電源的構成模模 擬擬 電電 子子 技技 術術一、單相橋式整流電路二、電容濾波電路三、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路四、發(fā)光指示電路穩(wěn)壓管穩(wěn)

3、壓電路的組成及原理模模 擬擬 電電 子子 技技 術術一、單相橋式整流電路 1 1、任務原理、任務原理 單相橋式整流電路單相橋式整流電路是最根本的將交流轉換為是最根本的將交流轉換為直流的電路，其電路如圖直流的電路，其電路如圖5.15.1a a所示。所示。a橋式整流電路 b波形圖圖5.1單相橋式整流電路模模 擬擬 電電 子子 技技 術術 在分析整流電路任務原理時，整流電路在分析整流電路任務原理時，整流電路 中的二極管是作為開關運用，具有單導游電中的二極管是作為開關運用，具有單導游電性。根據(jù)圖性。根據(jù)圖8.2(a)的電路圖可知：的電路圖可知： 當正半周時二極管當正半周時二極管D1、D3導通，在負載導

4、通，在負載電阻上得到正弦波的正半周。電阻上得到正弦波的正半周。 在負載電阻上正負半周經過合成，得到的在負載電阻上正負半周經過合成，得到的是同一個方向的單向脈動電壓。單相橋式整流是同一個方向的單向脈動電壓。單相橋式整流電路的波形圖見圖電路的波形圖見圖5.1(b)。 當負半周時二極管當負半周時二極管D2、D4導通，在負載導通，在負載電阻上得到正弦波的負半周。電阻上得到正弦波的負半周。模模 擬擬 電電 子子 技技 術術 根據(jù)圖根據(jù)圖5.1b可知，輸出電壓是單相脈動電壓?？芍敵鲭妷菏菃蜗嗝}動電壓。通常用它的平均值與直流電壓等效。輸出平均電壓為通常用它的平均值與直流電壓等效。輸出平均電壓為2 2、參

5、數(shù)計算、參數(shù)計算2202LO9 . 022dsin21UUttUUU 流過負載的平均電流為L2L2L9 . 022RURUIL2L2LD45. 022RURUII流過二極管的平均電流為2Rmax2UU二極管所接受的最大反向電壓模模 擬擬 電電 子子 技技 術術留意：留意： 整流電路中的二極管是作為整流電路中的二極管是作為開關運開關運 用的。整流電路既有交流量，又用的。整流電路既有交流量，又有直流量，有直流量， 通常通常: 輸入交流輸入交流用有效值或用有效值或最大值；最大值； 輸出交直流輸出交直流用平均值；用平均值； 整流管正向電流整流管正向電流用平均值；用平均值； 整流管反向電壓整流管反向電壓

6、用最大值。用最大值。模模 擬擬 電電 子子 技技 術術二、電容濾波電路二、電容濾波電路 1、濾波的根本概念、濾波的根本概念 濾波電路利用電抗性元件對交、直流阻濾波電路利用電抗性元件對交、直流阻抗的不同，實現(xiàn)濾波。電容器抗的不同，實現(xiàn)濾波。電容器C對直流開對直流開路，對交流阻抗小，所以路，對交流阻抗小，所以C應該并聯(lián)在負應該并聯(lián)在負載兩端。電感器載兩端。電感器L對直流阻抗小，對交流對直流阻抗小，對交流阻抗大，因此阻抗大，因此L 應與負載串聯(lián)。經過濾波應與負載串聯(lián)。經過濾波電路后，既可保管直流分量、又可濾掉一電路后，既可保管直流分量、又可濾掉一部分交流分量，改動了交直流成分的比例，部分交流分量，改

7、動了交直流成分的比例，減小了電路的脈動系數(shù)，改善了直流電壓減小了電路的脈動系數(shù)，改善了直流電壓的質量。的質量。 模模 擬擬 電電 子子 技技 術術 2、電容濾波電路 現(xiàn)以單相橋式電容濾波整流電路為例來闡明。電容濾波電路如圖5.2所示，在負載電阻上并聯(lián)了一個濾波電容C。圖5.2電容濾波電路 模模 擬擬 電電 子子 技技 術術當v2到達90時，v2開場下降。先假設二極管關斷，電容C就要以指數(shù)規(guī)律向負載L放電。指數(shù)放電起始點的放電速率很大。3 3、濾波原理、濾波原理 假設電路處于正半周，二極管D1、D3導通，變壓器次端電壓u2給電容器C充電。此時C相當于并聯(lián)在u2上，所以輸出波形同u2 ，是正弦形。

8、 圖5.3電容濾波波形圖 所以，在t1到t2時辰，二極管導電，充電，uC=uL按正弦規(guī)律變化；t2到t3時辰二極管關斷，uC=uL按指數(shù)曲線下降，放電時間常數(shù)為RLC。電容濾波過程見圖5.3。 在剛過90時，正弦曲線下降的速率很慢。所以剛過90時二極管依然導通。在超越90后的某個點，正弦曲線下降的速率越來越快，當剛超越指數(shù)曲線起始放電速率時，二極管關斷。模模 擬擬 電電 子子 技技 術術 需求指出的是，當放電時間常數(shù)RLC添加時，t1點要右移， t2點要左移，二極管關斷時間加長，導通角減小，見曲線3；反之，RLC減少時，導通角添加。顯然，當L很小，即IL很大時，電容濾波的效果不好，見圖5.4濾

9、波曲線中的2。反之，當L很大，即IL很小時，雖然C較小, RLC仍很大,電容濾波的效果也很好，見濾波曲線中的3。所以電容濾波適宜輸出電流較小的場所。問題：有無問題：有無L即空載，此時即空載，此時UC=UL=？圖5.4 電容濾波的效果模模 擬擬 電電 子子 技技 術術4 4、電容濾波的計算、電容濾波的計算 電容濾波的計算比較費事，由于決議輸出電壓電容濾波的計算比較費事，由于決議輸出電壓的要素較多。工程上有詳細的曲線可供查閱。普通的要素較多。工程上有詳細的曲線可供查閱。普通常采用以下近似估算法：常采用以下近似估算法： 一種是用鋸齒波近似表示，即一種是用鋸齒波近似表示，即)41 (2L2OLCRTU

10、UU 另一種是在另一種是在RLC=(3 5)T/ 2的條件下，近似以為的條件下，近似以為UL=UO=1.2U2。或者，電容濾波要獲得較好的效果，工。或者，電容濾波要獲得較好的效果，工程上也通常應滿足程上也通常應滿足 RLC610。模模 擬擬 電電 子子 技技 術術1 1、硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路的原理、硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路的原理 硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路的電路圖如圖硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路的電路圖如圖5.55.5所示。所示。 它是利用穩(wěn)壓二極管的反它是利用穩(wěn)壓二極管的反向擊穿特性穩(wěn)壓的，由于反向向擊穿特性穩(wěn)壓的，由于反向特性陡直，較大的電流變化，特性陡直，較大的電流變化，只會引起較小的電壓變化。只會引起較

11、小的電壓變化。 圖圖5.5 5.5 硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路三、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路模模 擬擬 電電 子子 技技 術術(1) (1) 當輸入電壓變化時如何穩(wěn)壓當輸入電壓變化時如何穩(wěn)壓根據(jù)電路圖可知根據(jù)電路圖可知ZLR+=IIIRIVVVVVRIRIZO= 輸入電壓輸入電壓UIUI的添加，必然引起的添加，必然引起UOUO的添加，即的添加，即UZUZ添加，從而添加，從而使使IZIZ添加，添加，IRIR添加，使添加，使URUR添加，從而使輸出電壓添加，從而使輸出電壓IOIO減小。這一減小。這一穩(wěn)壓過程可概括如下：穩(wěn)壓過程可概括如下： 這里這里UO減小應了解為，由于輸入電壓減小應了解為，由于

12、輸入電壓UI的添加，在的添加，在穩(wěn)壓二極管的調理下，使穩(wěn)壓二極管的調理下，使UO的添加沒有那么大而已。的添加沒有那么大而已。UO還是要添加一點的，這是一個有差調理系統(tǒng)。還是要添加一點的，這是一個有差調理系統(tǒng)。UIUOUZIZIRURUO圖圖5.65.6硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路模模 擬擬 電電 子子 技技 術術(2) (2) 當負載電流變化時如何穩(wěn)壓當負載電流變化時如何穩(wěn)壓 負載電流負載電流ILIL的添加，必然引起的添加，必然引起IRIR的添加，即的添加，即URUR添加，從添加，從而使而使UZ=UOUZ=UO減小，減小，IZIZ減小。減小。IZIZ的減小必然使的減小必然使IRIR

13、減小，減小，URUR減小，減小，從而使輸出電壓從而使輸出電壓UOUO添加。這一穩(wěn)壓過程可概括如下：添加。這一穩(wěn)壓過程可概括如下： ILIRURUZ ILIRURUZUOUOIZIRURUOIZIRURUO模模 擬擬 電電 子子 技技 術術2 2、穩(wěn)壓電阻的作用、穩(wěn)壓電阻的作用穩(wěn)壓二極管的動態(tài)電阻越小，穩(wěn)穩(wěn)壓二極管的動態(tài)電阻越小，穩(wěn)壓電阻壓電阻R R越大，穩(wěn)壓性能越好。越大，穩(wěn)壓性能越好。穩(wěn)壓電阻穩(wěn)壓電阻R R 的作用的作用 將穩(wěn)壓二極管電流的變化轉換為電壓的變化，將穩(wěn)壓二極管電流的變化轉換為電壓的變化，從而起到調理作用，同時從而起到調理作用，同時R R也是限流電阻。也是限流電阻。 顯然顯然R

14、R 的數(shù)值越大，較小的數(shù)值越大，較小IZIZ的變化就可引起足夠大的的變化就可引起足夠大的URUR變化，就變化，就可到達足夠的穩(wěn)壓效果。但可到達足夠的穩(wěn)壓效果。但R R 的數(shù)值越大，就需求較大的輸入電壓的數(shù)值越大，就需求較大的輸入電壓UIUI值，損耗就要加大。值，損耗就要加大。 穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓性能與穩(wěn)壓二極管擊穿穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓性能與穩(wěn)壓二極管擊穿特性的動態(tài)電阻有關，與穩(wěn)壓電阻特性的動態(tài)電阻有關，與穩(wěn)壓電阻R的阻值大小有關。的阻值大小有關。模模 擬擬 電電 子子 技技 術術3、穩(wěn)壓電阻的計算、穩(wěn)壓電阻的計算 1 1當輸入電壓最小，負載電流最大時，流過穩(wěn)壓二極管的當輸入電壓最小，

15、負載電流最大時，流過穩(wěn)壓二極管的電流最小。此時電流最小。此時IZIZ不應小于不應小于IZminIZmin，由此可計算出穩(wěn)壓電阻的最大，由此可計算出穩(wěn)壓電阻的最大值，實踐選用的穩(wěn)壓電阻應小于最大值。即值，實踐選用的穩(wěn)壓電阻應小于最大值。即LmaxZminZIminmax=IIVVR 2 2當輸入電壓最大，負載電流最小時，流過當輸入電壓最大，負載電流最小時，流過 穩(wěn)壓二極管的電流最大。此時穩(wěn)壓二極管的電流最大。此時IZIZ不應超越不應超越IZmaxIZmax，由，由此可計算出穩(wěn)壓電阻的最小值。即此可計算出穩(wěn)壓電阻的最小值。即LminZmaxZImaxmin=IIVVRmaxminRRR 穩(wěn)壓二極管在運用時穩(wěn)壓二極管在運用時一定要串入限流電阻，不一定要串入限流電阻，不能使它的功耗超越規(guī)定值，能使它的功耗超越規(guī)定值，否那么會呵斥損壞！否那么會呵斥損壞！模模 擬擬 電電 子子 技技 術術一、分析題意，畫出電路框圖，設計整機電路；二、設計穩(wěn)壓電路計算選擇穩(wěn)壓管極限流電阻；三、設計濾波電路計算選擇濾波電容四、設計單相橋式整流電路計算選擇整流二極管；五、選擇電源變壓器功率及輸出電壓；六、設計發(fā)光指示電路計算選擇限流電阻簡易直流穩(wěn)壓電源的制造與調試步驟模模 擬擬 電電 子子 技技 術術一、分析題意，畫出