第30講直流穩(wěn)壓電源

1、電工電子技術(shù)電工電子技術(shù) 張立宏、譚甜源張立宏、譚甜源 辦公地點(diǎn)：辦公地點(diǎn)：3 3教教33013301 手手 機(jī)：機(jī)：1592725685415927256854 E-Mail: E-Mail: QQ: QQ: 8238323582383235 QQ QQ群：群： 213738876213738876第十一次作業(yè)參考答案功能：功能：把交流電壓變成穩(wěn)定的大小合適把交流電壓變成穩(wěn)定的大小合適 的直流電壓的直流電壓u4uou3u2u1 整流電路整流電路 將交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓。將交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓。 半波、全波、橋式和倍壓整流；單相和三相整流半波、全波、橋式和倍壓整流；單相和三相整

2、流等。等。 二極管的正向?qū)娮铻榱?，反向電阻為無窮大。二極管的正向?qū)娮铻榱?，反向電阻為無窮大。利用二極管的單向?qū)щ娦岳枚O管的單向?qū)щ娦?.3.1 不可控整流電路不可控整流電路1.1.半波整流電路半波整流電路u ui iu u0 0（1 1）電路圖）電路圖（2 2）工作波形）工作波形（3 3）輸出電壓）輸出電壓00010.45mUUu dtUT ；0IID；LLRURUI45. 000R Ru ui i 忽略二極管正向?qū)▔航?，單相半波整流電路輸出脈沖忽略二極管正向?qū)▔航?，單相半波整流電路輸出脈沖電壓的電壓的一個(gè)周期一個(gè)周期的的平均電壓平均電壓為：為：（4 4）二極管承受的最高反向電

3、壓）二極管承受的最高反向電壓UUUmDRM2 2 2單相橋式整流電路（全波）單相橋式整流電路（全波）（1 1）電路圖電路圖000220.9mUUu dtUT ；LLRURUI9 . 000LDRUII45. 020u ui iu u0 0R Ru ui iR Ru ui i（2 2）工作波形）工作波形（3 3）輸出電壓）輸出電壓（4 4）二極管承受的最高反向電壓）二極管承受的最高反向電壓UUUmDRM2D4D2D3D1+ 3 3三相橋式整流電路（全波）三相橋式整流電路（全波）（1 1）電路圖電路圖（2 2）工作波形）工作波形（3 3）輸出電壓）輸出電壓UUUmDRM45. 23R RabcD1

4、D3D5D4D6D2u0U0=2.34UABCD1D6D5D6D1D2D3D2D5D4D3D4D5D6二極管導(dǎo)通次序二極管導(dǎo)通次序（4 4）二極管承受的最高反向電壓）二極管承受的最高反向電壓9.3.3 9.3.3 濾波電路濾波電路1 1 電容濾波電容濾波（1 1）電路組成及輸出波形）電路組成及輸出波形 實(shí)際應(yīng)用中，許多電子設(shè)備或電氣設(shè)備常要求其工作電實(shí)際應(yīng)用中，許多電子設(shè)備或電氣設(shè)備常要求其工作電源是輸出平穩(wěn)的直流，而僅由整流電路的輸出，脈動(dòng)太大，源是輸出平穩(wěn)的直流，而僅由整流電路的輸出，脈動(dòng)太大，還需在整流電路后面加入濾波將濾除交流成分。還需在整流電路后面加入濾波將濾除交流成分。u ui i

5、u u0 0u ui iu u0 0R Ru ui iu u0 0R Ru ui iu u0 0CC25)(3LTCR 一般取一般取(2) (2) 輸出電壓的脈動(dòng)程度與平均值輸出電壓的脈動(dòng)程度與平均值Uo與放電時(shí)間與放電時(shí)間 常數(shù)常數(shù)RLC有關(guān)。有關(guān)。 近似估算?。航乒浪闳。?Uo = 1. 2 U ( 橋式、全波）橋式、全波） Uo = 1. 0 U （半波）半波）U2 為了得到比較平直的輸出電壓為了得到比較平直的輸出電壓有電容有電容濾波濾波 無電容濾波無電容濾波0 UooIO 結(jié)論結(jié)論 因此電容濾波適合于要求因此電容濾波適合于要求輸出電壓較高、負(fù)載電流較輸出電壓較高、負(fù)載電流較小且負(fù)載變

6、化較小的場(chǎng)合。小且負(fù)載變化較小的場(chǎng)合。 RLC 越大越大O 越高，越高，IO 越越大大整流二極管導(dǎo)通時(shí)間越短整流二極管導(dǎo)通時(shí)間越短 iD 的峰值電流越大的峰值電流越大。iD tuoU2 tOO2 2 電感電容濾波器電感電容濾波器L uRLuo+C 2 2 電感濾波電感濾波3 3 復(fù)合濾波電路復(fù)合濾波電路R Ru ui iu u0 0LLCLC2C1C2C1RLC濾波電路濾波電路LC濾波電路濾波電路RC濾波電路濾波電路9.4 直流穩(wěn)壓電路直流穩(wěn)壓電路 將不穩(wěn)定或不可控的直流電壓變換成穩(wěn)定的、固定將不穩(wěn)定或不可控的直流電壓變換成穩(wěn)定的、固定或可調(diào)的電路稱為直流穩(wěn)壓電路?；蚩烧{(diào)的電路稱為直流穩(wěn)壓電路

7、。 經(jīng)變壓、整流和濾波后的直流電壓，雖然減小諧波經(jīng)變壓、整流和濾波后的直流電壓，雖然減小諧波對(duì)穩(wěn)定性的影響，但是對(duì)穩(wěn)定性的影響，但是交流電源波動(dòng)交流電源波動(dòng)和和負(fù)載變化負(fù)載變化對(duì)穩(wěn)定對(duì)穩(wěn)定性的影響仍然存在，對(duì)于要求直流電源穩(wěn)定的應(yīng)用場(chǎng)合性的影響仍然存在，對(duì)于要求直流電源穩(wěn)定的應(yīng)用場(chǎng)合（精密電子測(cè)量?jī)x器、自動(dòng)控制、計(jì)算裝置等），電壓（精密電子測(cè)量?jī)x器、自動(dòng)控制、計(jì)算裝置等），電壓的不穩(wěn)定，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生測(cè)量和計(jì)算的誤差，引起控制裝的不穩(wěn)定，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生測(cè)量和計(jì)算的誤差，引起控制裝置的不穩(wěn)定，甚至根本無法正常工作。所以置的不穩(wěn)定，甚至根本無法正常工作。所以 ，還須進(jìn)行，還須進(jìn)行穩(wěn)壓。穩(wěn)壓。 直流穩(wěn)壓電路

8、按直流穩(wěn)壓電路按穩(wěn)壓調(diào)整器件的工作狀態(tài)穩(wěn)壓調(diào)整器件的工作狀態(tài)可分為可分為線線性性直流穩(wěn)壓電路和直流穩(wěn)壓電路和開關(guān)開關(guān)直流穩(wěn)壓電路兩大類。直流穩(wěn)壓電路兩大類。 前者使用簡(jiǎn)便，但轉(zhuǎn)換效率低，體積大；后者體積小，前者使用簡(jiǎn)便，但轉(zhuǎn)換效率低，體積大；后者體積小，轉(zhuǎn)換效率高，但控制電路較復(fù)雜。隨著電力電子技術(shù)的迅轉(zhuǎn)換效率高，但控制電路較復(fù)雜。隨著電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展，開關(guān)直流穩(wěn)壓電路（俗稱速發(fā)展，開關(guān)直流穩(wěn)壓電路（俗稱開關(guān)電源開關(guān)電源）已得到了廣）已得到了廣泛的應(yīng)用。泛的應(yīng)用。9.4.1 9.4.1 線性直流穩(wěn)壓電路線性直流穩(wěn)壓電路1.1.常見穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路常見穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路R Ru ui iCR R

9、VSVS恒壓源恒壓源ZfURRU10ZfURRU101Rf+R1R2+U+UVSVSRLU0UZ+U+UVSVSRf+R1R2RLU0UZ2.2.BJTBJT串聯(lián)型線性穩(wěn)壓電路串聯(lián)型線性穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的缺點(diǎn)：穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的缺點(diǎn)：帶負(fù)載能力差帶負(fù)載能力差改進(jìn)改進(jìn)1 1：在輸出端加一射極輸出器在輸出端加一射極輸出器（調(diào)整管）（調(diào)整管）UO=UZ-0.7V+TU+-+UzDz-LiRURo改進(jìn)改進(jìn)2 2：使輸出電壓可調(diào)使輸出電壓可調(diào)在射極輸出器前加一帶有負(fù)在射極輸出器前加一帶有負(fù)反饋的放大器。反饋的放大器。 調(diào)節(jié)反饋系數(shù)即可調(diào)節(jié)放大倍數(shù)調(diào)節(jié)反饋系數(shù)即可調(diào)節(jié)放大倍數(shù)UO=AUFUZ-0.7V

10、 為了進(jìn)一步穩(wěn)定輸出電壓，將反饋元件接到輸出端構(gòu)為了進(jìn)一步穩(wěn)定輸出電壓，將反饋元件接到輸出端構(gòu)成電壓負(fù)反饋成電壓負(fù)反饋。 +DzT+-A+U-ioU-+UfUzR1R2LRR21UFRR1=A 由四部分組成：由四部分組成：基準(zhǔn)電壓、調(diào)整管、取樣電路、放大比較環(huán)節(jié)?；鶞?zhǔn)電壓、調(diào)整管、取樣電路、放大比較環(huán)節(jié)。(1)(1)串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的構(gòu)成串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的構(gòu)成+DzzUR+AR2UURRf1-+L+oT-+-iU基 準(zhǔn) 電 壓調(diào) 整 管取 樣 電 路放 大 比 較 環(huán) 節(jié)(2)(2)工作原理工作原理實(shí)質(zhì)：實(shí)質(zhì)：電壓負(fù)反饋電壓負(fù)反饋QvCE/ViC/mAQ+zDzRU-R2AiTR-oLU+U+-+

11、R1fUUo1UfUoUoUo1UCEIBIC由由UI（或負(fù)載）波動(dòng)引起（或負(fù)載）波動(dòng)引起U0變化：變化：（3 3）輸出電壓的計(jì)算）輸出電壓的計(jì)算REF21REFuO1O)1(=URRUAUU 可見，調(diào)節(jié)可見，調(diào)節(jié)R1或或R2可以改變輸出電壓。可以改變輸出電壓。用負(fù)反饋的理論計(jì)算：用負(fù)反饋的理論計(jì)算：212ofu=RRRUUF +o1+DzUR2REF+UUo-f-T-R+L1Ri+AUUR21u1=1RRFAu 3 3 集成穩(wěn)壓電源集成穩(wěn)壓電源單片集成穩(wěn)壓電源，具有體積小單片集成穩(wěn)壓電源，具有體積小, ,可靠性高可靠性高, ,使使用靈活用靈活, ,價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。最簡(jiǎn)單的集成

12、穩(wěn)壓電源只有輸入，輸出和公共最簡(jiǎn)單的集成穩(wěn)壓電源只有輸入，輸出和公共引出端引出端,故稱之為三端集成穩(wěn)壓器。故稱之為三端集成穩(wěn)壓器。1） 分類分類兩位數(shù)字為輸出電壓值兩位數(shù)字為輸出電壓值三三端端穩(wěn)穩(wěn)壓壓器器輸出固定電壓輸出固定電壓輸出正電壓輸出正電壓78XX 輸出負(fù)電壓輸出負(fù)電壓79XX （1. 25 37 V 連續(xù)可調(diào)）連續(xù)可調(diào)）W7800系列穩(wěn)壓器外形系列穩(wěn)壓器外形1輸入端輸入端3 公共端公共端2 輸出端輸出端W7900系列穩(wěn)壓器外形系列穩(wěn)壓器外形1 公共端公共端3輸入端輸入端2 輸出端輸出端 輸出電流超過輸出電流超過 1. 5 A（加散熱器）加散熱器） 不需要外接元件不需要外接元件 內(nèi)部有

13、過熱保護(hù)內(nèi)部有過熱保護(hù) 內(nèi)部有過流保護(hù)內(nèi)部有過流保護(hù) 調(diào)整管設(shè)有安全工作區(qū)保護(hù)調(diào)整管設(shè)有安全工作區(qū)保護(hù) 輸出電壓容差為輸出電壓容差為 4% 5V、6V、 9V、12V 、 15V、 18V、 24V等等 。輸出為固定正電壓時(shí)的接法如圖所示。輸出為固定正電壓時(shí)的接法如圖所示。COW7805CiUi+_+_UO123 0.11 F1 F23220V 24V+C 24V+CW7815Ci+15V123CiW79151COCO 15V1 F1 F0.33 F0.33 F1000 F1000 F提高輸出電壓的電路提高輸出電壓的電路輸出電壓輸出電壓 UO = U + UZW78132 Ci CO DZ+U

14、O +UI +U +UZ 擴(kuò)大輸出電流的電路擴(kuò)大輸出電流的電路 可采用外接功率管可采用外接功率管 T 的方法來擴(kuò)大輸出電流。的方法來擴(kuò)大輸出電流。一般一般 I3 很小，可忽略不計(jì)，很小，可忽略不計(jì)，則可得出則可得出B12IIIIR CBEIRU TICW78123CiCOI2RI3I1+UO +UI IRIBIO設(shè)設(shè) = 10，UBE= 0.3 V，R = 0.5 ， I2 = 1 A，由由上式可算出上式可算出 IC = 4 A，輸輸出電流出電流 IO = I2 + IC = 5 A，比比 I2 擴(kuò)大了。擴(kuò)大了。輸出電壓可調(diào)的電路輸出電壓可調(diào)的電路W78 Ci CO+UI + U + +UO

15、R1R2R3R4 UUO211433URRRURRR URRRRRU43312O)1( 可見移動(dòng)電位器滑可見移動(dòng)電位器滑動(dòng)端，改變電阻動(dòng)端，改變電阻 R2 和和 R1的比值，便可調(diào)節(jié)輸出的比值，便可調(diào)節(jié)輸出電壓電壓 UO 的大小。的大小。（2 2）可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器）可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器1）型號(hào)及技術(shù)參數(shù)）型號(hào)及技術(shù)參數(shù) 三端三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器的主要可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器的主要特點(diǎn)特點(diǎn)是是流經(jīng)公共端的電流經(jīng)公共端的電流近似于零流近似于零，即，即I I2 2=I=I1 1，利用這種集成穩(wěn)壓器，外加幾個(gè)元利用這種集成穩(wěn)壓器，外加幾個(gè)元件就可以構(gòu)成件就可以構(gòu)成精密可調(diào)精密可調(diào)的的穩(wěn)壓穩(wěn)壓或或穩(wěn)流穩(wěn)流電

16、路電路 根據(jù)輸出根據(jù)輸出電壓的極性不同電壓的極性不同，三端可調(diào)輸出穩(wěn)壓器分，三端可調(diào)輸出穩(wěn)壓器分CW117/217/317系列系列輸出輸出正電壓正電壓CW137/237/337系列系列輸出輸出負(fù)電壓負(fù)電壓根據(jù)根據(jù)允許工作結(jié)溫允許工作結(jié)溫，各系列分三類：，各系列分三類： 由型號(hào)中的第一位數(shù)字區(qū)分，由型號(hào)中的第一位數(shù)字區(qū)分，1、2、3分別表示分別表示、類。類。2 2）應(yīng)用電路連接）應(yīng)用電路連接 R和和RP組成輸出電壓的調(diào)組成輸出電壓的調(diào)節(jié)電路，調(diào)節(jié)節(jié)電路，調(diào)節(jié)RP即可調(diào)節(jié)輸出即可調(diào)節(jié)輸出電壓的大小。電壓的大小。117C C0 0C C1 1U UI IR RP PR RU U0 0）（RRUP12

17、5. 10 輸出正電壓系列輸出正電壓系列 輸出負(fù)電壓系列輸出負(fù)電壓系列 允許結(jié)溫允許結(jié)溫（C）-55150-251500150-55150-251500150輸出電流輸出電流（A） 0.1、 0.5、1.5調(diào)壓范圍調(diào)壓范圍1.2V37V-1.2V-37V1011.25PRURR9.4.2 9.4.2 開關(guān)直流穩(wěn)壓電源開關(guān)直流穩(wěn)壓電源1.1.結(jié)構(gòu)框圖及參數(shù)結(jié)構(gòu)框圖及參數(shù) 線性直流穩(wěn)壓電路輸出電壓穩(wěn)定，紋波小是它的線性直流穩(wěn)壓電路輸出電壓穩(wěn)定，紋波小是它的優(yōu)點(diǎn)，但是由于調(diào)整管工作在優(yōu)點(diǎn)，但是由于調(diào)整管工作在線性放大區(qū)線性放大區(qū)，其管耗一般，其管耗一般很大，故散熱器尺寸要大，因而電源轉(zhuǎn)換效率低（一般

18、很大，故散熱器尺寸要大，因而電源轉(zhuǎn)換效率低（一般為為40%60%），這是它的缺點(diǎn)。為此線性直流穩(wěn)壓電），這是它的缺點(diǎn)。為此線性直流穩(wěn)壓電路路僅限于小功率僅限于小功率的電子設(shè)備。的電子設(shè)備。大功率電路大功率電路應(yīng)采用應(yīng)采用開關(guān)直開關(guān)直流穩(wěn)壓電源流穩(wěn)壓電源。整流整流濾波濾波AC開開 關(guān)關(guān)調(diào)整管調(diào)整管高頻變壓器高頻變壓器整流濾波整流濾波比較比較放大放大脈脈 寬寬調(diào)制器調(diào)制器基基 準(zhǔn)準(zhǔn)取取 樣樣DCUIDCU0 由于調(diào)整管以開關(guān)方式工作，其輸出電壓波形則是將由于調(diào)整管以開關(guān)方式工作，其輸出電壓波形則是將輸入電壓輸入電壓斬切斬切成為成為高頻脈沖電壓高頻脈沖電壓，所以，需再經(jīng)高頻濾，所以，需再經(jīng)高頻濾波，

19、才能輸出紋波很小的直流平均電壓。這種直流變換波，才能輸出紋波很小的直流平均電壓。這種直流變換（DCDC變換）方法稱為變換）方法稱為直流斬波直流斬波，相應(yīng)的變換電路稱，相應(yīng)的變換電路稱為為直流斬波器直流斬波器。（1）斬波的概念）斬波的概念（2）占空比）占空比Tton 調(diào)整管在一個(gè)開關(guān)周期調(diào)整管在一個(gè)開關(guān)周期T中導(dǎo)通時(shí)間中導(dǎo)通時(shí)間ton所占所占的比例，稱的比例，稱占空比占空比，用，用D表示。表示。TtDonDTton開關(guān)直流穩(wěn)壓電源，開關(guān)直流穩(wěn)壓電源，是是通過調(diào)整占空比來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓功能通過調(diào)整占空比來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓功能的。的?？梢娍梢?D1。高頻濾波高頻濾波開關(guān)管開關(guān)管2. 2. 開關(guān)直流穩(wěn)壓器原理圖及各

20、部分作用開關(guān)直流穩(wěn)壓器原理圖及各部分作用（用（用IGBT作為開關(guān)管）作為開關(guān)管）RLLC+uDU0iLiCUI+ 振蕩器振蕩器基準(zhǔn)基準(zhǔn)ACR1R2比比較較放放大大調(diào)調(diào)整整采樣采樣斬波主電路斬波主電路 在開關(guān)直流穩(wěn)壓電路中，核心環(huán)節(jié)是由在開關(guān)直流穩(wěn)壓電路中，核心環(huán)節(jié)是由開關(guān)調(diào)整管開關(guān)調(diào)整管、高高頻濾波頻濾波等構(gòu)成的直流斬波主電路，這種電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)很多，等構(gòu)成的直流斬波主電路，這種電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)很多，其中最基本的是其中最基本的是Buck電路（降壓）和電路（降壓）和Boost電路（升壓）。電路（升壓）。3.3.斬波主電路分析斬波主電路分析（1）Buck電路電路0tDT期間，開關(guān)管工作在導(dǎo)通狀態(tài)，其

21、等效電路如圖期間，開關(guān)管工作在導(dǎo)通狀態(tài)，其等效電路如圖RLLC+U0uLiCUIiL在開關(guān)管在開關(guān)管V導(dǎo)通期間，由電源輸入導(dǎo)通期間，由電源輸入到電感到電感L的能量為的能量為0UUuiLWin=uLILDT Win=（Ui-U0）ILDT Tton0DTTUGtRLLC+uDU0iLiCUIUGDTtT期間，開關(guān)管工作在阻斷狀態(tài)，其等效電路如圖期間，開關(guān)管工作在阻斷狀態(tài)，其等效電路如圖 在開關(guān)管關(guān)斷期間，電感釋在開關(guān)管關(guān)斷期間，電感釋放至負(fù)載的能量為：放至負(fù)載的能量為： RLLC+uDU0uLiCDLuUu0 二極管導(dǎo)通，故二極管導(dǎo)通，故ud=0，即即Win=Woff結(jié)果表明，當(dāng)結(jié)果表明，當(dāng)Ui

22、為為常數(shù)常數(shù)時(shí)，時(shí)， U0與占空比與占空比D成正比成正比。0UuL電感電感L L在一個(gè)周期內(nèi)儲(chǔ)存的能量應(yīng)等于放出的能量，即在一個(gè)周期內(nèi)儲(chǔ)存的能量應(yīng)等于放出的能量，即 Woff=uLIL（TDT）=U0 IL（TDT） （UiU0）ILDT= U0 IL（TDT） U0=DUi（UiU0）D= U0 （1D） RLLC+uDU0iLiCUITton0DTtTUGUG 由電路圖可知，若在理想的情況下，由電路圖可知，若在理想的情況下，BuckBuck電路在電能傳電路在電能傳輸過程中沒有功率損耗，則有輸過程中沒有功率損耗，則有 由以上分析可知，由以上分析可知，Buck電路具有直流降壓的功能，電路具有直

23、流降壓的功能，所以所以, Buck電路亦稱直流電路亦稱直流降壓降壓“變壓器變壓器”。000IDUIUIUiii式中：式中： Ii 、I0分別為輸入電流分別為輸入電流ii和輸出電流和輸出電流 i0的平均值。的平均值。0DIIi由上式可得由上式可得（2 2）Boost電路電路0tDT期間，開關(guān)管工作在導(dǎo)通狀態(tài)，其等效電路如圖期間，開關(guān)管工作在導(dǎo)通狀態(tài)，其等效電路如圖RLLC+U0uLUI電源輸入到電感電源輸入到電感L的能量為的能量為 iLUu DTiuWLLini0RLC+uGU0LiLiCUIiDiLDTiULi 在此期間，由于在此期間，由于U Ui i恒定，電感電流近似按線性規(guī)恒定，電感電流近

24、似按線性規(guī)律由律由I1上升至上升至I2，電感中的磁場(chǎng)能量增加，同時(shí)負(fù)載電電感中的磁場(chǎng)能量增加，同時(shí)負(fù)載電流由電容流由電容C提供。提供。 Tton0DTTUGtDTtT期間，開關(guān)管工作在阻斷狀態(tài)，其等效電路如圖期間，開關(guān)管工作在阻斷狀態(tài)，其等效電路如圖電感電感L在一個(gè)周期內(nèi)儲(chǔ)存的能量應(yīng)等于放出的能量在一個(gè)周期內(nèi)儲(chǔ)存的能量應(yīng)等于放出的能量0UUuiL 在在Toff期間，因電感儲(chǔ)有能量期間，因電感儲(chǔ)有能量產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)保持產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)保持iL方向不方向不變，即電勢(shì)方向與電流方向一致，變，即電勢(shì)方向與電流方向一致，電感電流流過二極管把能量釋放電感電流流過二極管把能量釋放給負(fù)載。給負(fù)載。 其能量為

25、其能量為）（DTTiuWLLoffRLLC+U0uLiCUIiL）（DUUi10）（）（DTTiUULi0）（）（DTTiUULi0DTiULi00iiiU DUU DUU D00iUU DURLC+uGU0LiLiCUIiDTton0DTTUGt 在理想的情況下，在理想的情況下，BoostBoost電路在電能傳輸過程中沒有有電路在電能傳輸過程中沒有有功率損耗，則有功率損耗，則有 由以上分析可知，由以上分析可知，Boost電路具有直流升壓的功能，電路具有直流升壓的功能，所以所以, Boost電路亦稱直流電路亦稱直流升壓升壓“變壓器變壓器”。00011IUDIUIUiii式中：式中： Ii 、I

26、0分別為輸入電流分別為輸入電流ii和輸出電流和輸出電流 i0的平均值。的平均值。iIDI）（10由上式可得由上式可得 脈寬調(diào)制器是一個(gè)輸入電壓（載波信號(hào)）為鋸齒波（由振蕩脈寬調(diào)制器是一個(gè)輸入電壓（載波信號(hào)）為鋸齒波（由振蕩器輸出），基準(zhǔn)電壓（調(diào)制信號(hào)）為器輸出），基準(zhǔn)電壓（調(diào)制信號(hào)）為uE的電壓比較器，的電壓比較器，uE的是的是輸出電壓波動(dòng)采樣獲得的差值信號(hào)。輸出電壓波動(dòng)采樣獲得的差值信號(hào)。 開關(guān)直流穩(wěn)壓電路是通過對(duì)輸出電壓脈沖寬度的自動(dòng)調(diào)整開關(guān)直流穩(wěn)壓電路是通過對(duì)輸出電壓脈沖寬度的自動(dòng)調(diào)整來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓的。具體是由脈寬調(diào)制器對(duì)來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓的。具體是由脈寬調(diào)制器對(duì)uG 的脈寬的調(diào)制來達(dá)的脈寬的調(diào)制來

27、達(dá)到對(duì)輸出電壓脈沖寬度調(diào)制的。到對(duì)輸出電壓脈沖寬度調(diào)制的。 輸出脈沖電壓的輸出脈沖電壓的脈寬脈寬受受uE的控制，而的控制，而頻率頻率與載波電壓（鋸與載波電壓（鋸齒波）的頻率相同。這種頻率固定，脈沖寬度變化的控制方法齒波）的頻率相同。這種頻率固定，脈沖寬度變化的控制方法稱為稱為脈沖寬度調(diào)制脈沖寬度調(diào)制，（，（Pu1se Width Modulation，PWM）。）。4. 4. 穩(wěn)壓原理穩(wěn)壓原理RLLC+uDU0iLiCUI+ 振蕩器振蕩器基準(zhǔn)基準(zhǔn)ACR1R2比比較較放放大大脈脈沖沖調(diào)調(diào)制制器器采樣采樣斬波主電路斬波主電路uEuTuG其其調(diào)制調(diào)制原理如下：原理如下： 當(dāng)輸入電壓當(dāng)輸入電壓ui和負(fù)

28、載都處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，輸出電壓和負(fù)載都處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，輸出電壓u0也穩(wěn)定也穩(wěn)定不變，設(shè)此時(shí)對(duì)應(yīng)的誤差信號(hào)不變，設(shè)此時(shí)對(duì)應(yīng)的誤差信號(hào)uE0和控制脈沖電壓和控制脈沖電壓uG的波形圖的波形圖如圖（如圖（a）示。示。通過上述自動(dòng)調(diào)整，使輸出電壓通過上述自動(dòng)調(diào)整，使輸出電壓U0基本保持不變?；颈３植蛔?。uTuGttuE1（b）u0波動(dòng)后的波形波動(dòng)后的波形uTuGtuE0t（a）u0穩(wěn)定時(shí)的波形穩(wěn)定時(shí)的波形U0uEuG（脈寬）脈寬）U0 uE0 如果輸出電壓如果輸出電壓U0發(fā)生波動(dòng)（發(fā)生波動(dòng)（例如例如ui上升導(dǎo)致上升導(dǎo)致 U0上升）上升），則比，則比較放大電路使較放大電路使uE下降為下降為uE1，脈寬調(diào)制

29、器的輸出信號(hào)電壓脈寬調(diào)制器的輸出信號(hào)電壓uG 的的脈寬變窄，即開關(guān)調(diào)整管的導(dǎo)通時(shí)間減小，于是脈寬變窄，即開關(guān)調(diào)整管的導(dǎo)通時(shí)間減小，于是u0的脈寬變窄，的脈寬變窄，即即U0下降，如圖（下降，如圖（b）所示，所示， RLLC+uDU0iLiCUI+ 振蕩器振蕩器基準(zhǔn)基準(zhǔn)ACR1R2比比較較放放大大調(diào)調(diào)整整采樣采樣斬波主電路斬波主電路uEuTuG本章小結(jié)本章小結(jié)主要知識(shí)點(diǎn)：主要知識(shí)點(diǎn)：1.1.了解了解不控整流電路不控整流電路的工作原理的工作原理2.2.了解常見的了解常見的濾波電路濾波電路及其作用及其作用3.3.了解了解線性直流穩(wěn)壓器線性直流穩(wěn)壓器的工作原理的工作原理4.4.了解了解開關(guān)直流穩(wěn)壓電路開

30、關(guān)直流穩(wěn)壓電路的工作原理的工作原理思考題思考題填空題填空題1.直流電源一般由下列四部分組成，他們分別為：電源變壓直流電源一般由下列四部分組成，他們分別為：電源變壓器、器、 電路、電路、 電路和電路和 電路。電路。整流整流濾波濾波直流穩(wěn)壓（直流穩(wěn)壓（DC-DC）思考題思考題計(jì)算題計(jì)算題一、圖示電路為由一、圖示電路為由CW7805組成的恒流電路，已知組成的恒流電路，已知IW=4.5mA，R=100，而，而Rp=10200可調(diào)，求輸出電壓可調(diào)，求輸出電壓U0可調(diào)范圍?？烧{(diào)范圍。解：解：由電路圖可知由電路圖可知所以所以 U0的調(diào)節(jié)范圍為的調(diào)節(jié)范圍為5.54515.9V 。 504.554.5PWIII

31、mA5550100ImAR5OPPUIRCW7805123+Ui+U0RRpCIC0IwIPI3maxmax5554.5 1020015.9OPPUIRV3minmin5554.5 10105.545OPPUIRV 對(duì)電量對(duì)電量（如電壓、電流、功率等）（如電壓、電流、功率等）常使用電工儀常使用電工儀表進(jìn)行電測(cè)。表進(jìn)行電測(cè)。第第8 8章章 電測(cè)技術(shù)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)電測(cè)技術(shù)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 工程應(yīng)用當(dāng)中需要測(cè)量的物理量可分為工程應(yīng)用當(dāng)中需要測(cè)量的物理量可分為電量電量和和非電量非電量?jī)深?。兩類?對(duì)非電量對(duì)非電量（如溫度、壓力、速度、位移等）（如溫度、壓力、速度、位移等）一般也采用一般也采用傳感器傳感器

32、將其變?yōu)殡娏亢筮M(jìn)行電測(cè)。將其變?yōu)殡娏亢筮M(jìn)行電測(cè)。8.1 8.1 電測(cè)基本知識(shí)電測(cè)基本知識(shí) 8.1.1 8.1.1 指示儀表的分類和符號(hào)指示儀表的分類和符號(hào) 次次 序序被測(cè)量的種類被測(cè)量的種類 儀表名稱儀表名稱 符符 號(hào)號(hào) 電流表電流表 毫安表毫安表 電壓表電壓表 千伏表千伏表 功率表功率表 千瓦表千瓦表 電度表電度表 相位表相位表 頻率表頻率表 歐姆表歐姆表 兆歐表兆歐表1 電電 流流2 電電 壓壓3 電功率電功率4 電電 能能5 相位差相位差 6 頻頻 率率7 電電 阻阻Am mAVkVkVWkWkWf M M kWhkWh 100%m AA 最大絕對(duì)誤差最大絕對(duì)誤差儀表的最大量程（儀表的最

33、大量程（）0.50.5、1.01.0級(jí)儀表用于實(shí)驗(yàn)室，級(jí)儀表用于實(shí)驗(yàn)室，通常通常0.10.1、0.20.2級(jí)僅用作計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)儀表，級(jí)僅用作計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)儀表，1.51.5、2.52.5、5.05.0級(jí)儀表用于一般工程測(cè)量。級(jí)儀表用于一般工程測(cè)量。 1.25V502.5% mUU 12.5%100%101.2510 3.1%100%401.2540 在選用儀表在選用儀表的量程時(shí)，一的量程時(shí)，一般應(yīng)使被測(cè)量般應(yīng)使被測(cè)量的值超過儀表的值超過儀表滿標(biāo)值的一半滿標(biāo)值的一半以上。以上。型型 式式符符 號(hào)號(hào)被測(cè)量的種類被測(cè)量的種類磁電式磁電式整流式整流式電磁式電磁式電動(dòng)式電動(dòng)式電流的種類與頻率電流的種類與頻率電流、

34、電壓、電流、電壓、電阻電阻電流、電壓電流、電壓電流、電壓電流、電壓電流、電壓、電電流、電壓、電功率、功率因數(shù)、功率、功率因數(shù)、電能量電能量直直 流流工頻和較高頻率的交工頻和較高頻率的交流流直流和工頻交流直流和工頻交流直流及工頻與較高頻直流及工頻與較高頻率的交流率的交流符符 號(hào)號(hào)意意 義義3 或或 2 kV 或或 或或 直直 流流交交 流流交直流交直流三相交流三相交流儀表絕緣試驗(yàn)電壓儀表絕緣試驗(yàn)電壓2000V儀表直立放置儀表直立放置儀表水平放置儀表水平放置儀表傾斜儀表傾斜60度放置度放置 60 直讀式儀表測(cè)量各種電量的基本原理直讀式儀表測(cè)量各種電量的基本原理 利用儀表中通入電流后產(chǎn)生電磁作用，使

35、可動(dòng)部分利用儀表中通入電流后產(chǎn)生電磁作用，使可動(dòng)部分受到轉(zhuǎn)矩而發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩與通入的電流之間有受到轉(zhuǎn)矩而發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩與通入的電流之間有T = f ( I )1 1）產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩）產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩 T 的部分的部分 使儀表可動(dòng)部分受到轉(zhuǎn)矩而發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。使儀表可動(dòng)部分受到轉(zhuǎn)矩而發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。3 3）阻尼器）阻尼器 能產(chǎn)生制動(dòng)力（阻尼力）的裝置，使儀表可動(dòng)部能產(chǎn)生制動(dòng)力（阻尼力）的裝置，使儀表可動(dòng)部分能迅速靜止在平衡位置。分能迅速靜止在平衡位置。直讀式儀表的基本組成部分直讀式儀表的基本組成部分2 2）產(chǎn)生阻轉(zhuǎn)矩）產(chǎn)生阻轉(zhuǎn)矩TC 的部分的部分 當(dāng)阻轉(zhuǎn)矩當(dāng)阻轉(zhuǎn)矩TC等于轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩等于轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩T 時(shí)，儀表可

36、動(dòng)部分時(shí)，儀表可動(dòng)部分平衡在一定的位置。平衡在一定的位置。8.1.2 8.1.2 常用指示儀表的工作原理常用指示儀表的工作原理 驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)裝置反作用裝置反作用裝置阻尼裝置阻尼裝置n按測(cè)量方法可分為比較式比較式和直讀式直讀式兩類。比較式儀表需將被測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較后才能得出被測(cè)量的數(shù)量，常用的比較式儀表有電橋、電位差計(jì)等。直讀式儀表將被測(cè)量的數(shù)量由儀表指針在刻度盤上直接指示出來，常用的電流表、電壓表等均屬直讀式儀表。直讀式儀表測(cè)量過程簡(jiǎn)單，操作容易，但準(zhǔn)確度不可能太高；比較式儀表的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，造價(jià)較昂貴，測(cè)量過程也不如直讀法簡(jiǎn)單，但測(cè)量的結(jié)果較直讀式儀表準(zhǔn)確。(詳見8.1.3)螺旋彈簧螺旋彈簧I II INS指針指針永久磁鐵永久磁鐵圓柱形圓柱形鐵心鐵心O O線圈線圈 線圈通入電流線圈通入電流 I 電磁力電磁力 F線圈受到的轉(zhuǎn)矩線圈受到的轉(zhuǎn)矩 T = k1IFSNF 線圈通入電流線圈通入電流 I 電磁力電磁力 F 線圈受到轉(zhuǎn)矩線圈受到轉(zhuǎn)矩 T 線圈和指針轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈和指針轉(zhuǎn)動(dòng)， 當(dāng)彈簧的阻轉(zhuǎn)矩當(dāng)彈簧的阻轉(zhuǎn)矩 與線圈受到的轉(zhuǎn)矩與線圈受到的轉(zhuǎn)矩達(dá)到平達(dá)到平衡時(shí)，可動(dòng)部分停止轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)有衡時(shí)，可動(dòng)部分停止轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)有T = TC T = k1I kIIkk21 即指針的偏轉(zhuǎn)角即指針的偏轉(zhuǎn)角 結(jié)論結(jié)論: : 指