第8章功率電子電路

1、第8章上頁下頁返回8.1 低頻低頻功率放大電路功率放大電路8.1.1 概述8.1.2 基本功率放大電路8.1.3 集成功率放大器舉例8.1.1 概述對功放電路的要求：第8章上頁下頁返回非線性失真盡可能小效率要高輸出功率PO 盡可能大晶體管的三種晶體管的三種工作狀態(tài)：工作狀態(tài)： 要提高效率就要減小直流靜態(tài)電流，讓功率放大電路工作在乙類狀態(tài)。iCiC iC iC iC uCE uCE uCEttt甲類乙類甲乙類iC QQQ第8章上頁下頁返回8.1.2 基本功率放大電路1.OCL電路uiiC1iC2OOOOttttuo第8章上頁下頁電路組成電路組成返回ioiC1iC2T1T2E+UCCui+-uo+

2、-UCC 功率計算功率計算1. 1. 輸出功率輸出功率： Po = = Uom Iom21Uom 2Iom 202. 2. 直流電源功率直流電源功率：PE = 2 UCC iC1 dt21= Iomsin t d t0UCC= UCC2Iom3. 3. 效率：效率： = = = PEPo 2Iom UCC21 Uom Iom4UomUCCUom 最大可達到最大可達到 UCC ，max = = 78.5%4第8章上頁下頁返回 乙類放大的交越失真乙類放大的交越失真uiuo0.7V0.7VOOtt第8章上頁下頁返回OttttOOOuiiOiC1iC2IC2晶體管工作于甲乙類晶體管工作于甲乙類可克服交

3、越失真可克服交越失真第8章上頁下頁返回-+UCCR1R3R2RLT1T2B1EB2D1D2uiiC1iC2uOiOUCC+-+UCCET1T2RL+ uOCui+電路組成與工作原理電路組成與工作原理iC1iC22. OTL電路第8章上頁下頁返回uoui+UCCR3R4R1R2RLRE1RE3RE2T2T3T1EBC1CLCED2D1+實用電路實用電路第8章上頁下頁返回第8章上頁下頁返回8.1.3 集成功率放大器舉例中中間間級級啟動啟動偏置偏置電路電路短路短路過熱過熱保護保護短路短路過熱過熱保護保護輸輸出出級級輸輸入入級級+_24351TDA2030集成音頻功率放大器集成音頻功率放大器1 2 3

4、 4 5同相輸入反相輸入負電壓正電壓輸出上頁下頁返回第8章由由TDA2030構(gòu)成的構(gòu)成的OCL電路電路F22. 0+UCCUCCRLTDA20301 12 23 34 45 5F1 . 0F1F1 . 0R1R2R3D1D2C1C2C4C3C5ui22k22k680F22R41K100K100K100K7 . 4K1501+UCCD1D2F5F22F20.22F FF2000F1 . 0TDA20301 1234 45上頁下頁返回第8章由由TDA2030構(gòu)成的構(gòu)成的OTL電路電路8.2 直流穩(wěn)壓電源8.2.1 單相橋式整流電路8.2.2 濾波電路濾波電路8.2.3 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路第8章上頁下頁

5、返回概述u1半導體直流電源的原理方框圖半導體直流電源的原理方框圖電源變壓器 整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路u2uRuFuououFuRu2u1第8章上頁下頁返回ttttt00000u2D1D2D3D4RLu1+u0+u1在正半周時：在正半周時： D1、D3導通，導通，D2、D4截止截止8.2.1 8.2.1 單相橋式整流電路u2=2U2sint,第8章上頁下頁u2u0 （i0）ttU0=? I0=?UDRM=？思考： 返回u1在負半周時：在負半周時： D2、D4導通，導通，D1、D3截止截止D理想元件U0=0.9U2U0=0.9U2/RLUDRM=2 U200負載上得到的脈動電壓：負載上得到的脈動電

6、壓：整流電壓的平均值整流電流的平均值 二極管承受的最高 反向電壓:UDRM=?UDRM=2U2uoU0第8章上頁下頁返回t= 0.9U2U0RLI0 = 0.9U2RLID =12I0= 0.45U2RL=U222U0 =1 02U2sint dt0u2D1D2D3D4+RL二極管承受的最高反向電壓：第8章上頁下頁返回UDRM=2 U2變壓器二次側(cè)的電流：i2U2RLI2 =1.11 IL 8.2.2 濾波電路濾波電路電容濾波單相半波整流濾波電路u2 =2U2sint第8章上頁下頁RL=RL0u2正半周上升段，D導通，C充電. u0 跟隨 u2變化tttu2u0u0返回TrDu2u0RLCu1

7、+u u2 2正半周下降段的開始，正半周下降段的開始，D D仍導仍導通，通，u u0 0跟隨跟隨 u u2 2變化。變化。C C繼續(xù)充電繼續(xù)充電u2繼續(xù)下降，u2uC ,D截止，C放電， u0按指數(shù)函數(shù)衰減 直到直到 u2上升到上升到 u0 ，D D再次導再次導通，進入下一周期通，進入下一周期000為了得到較為平直的輸出電壓：一般要求：RLC(35)T/2 T交流電源的周期U0 = U2 (半波）1.2U2 (全波）第8章上頁下頁返回tu0UDRM=2U2？L濾波 RC濾波 LC濾波 型濾波RLLCRRLCRLLRLRLRCCCLC第8章上頁下頁其他形式的濾波電路其他形式的濾波電路返回I0CU

8、iR4UBE1UBE2UzUfR3R1RpR2T1T2RL+UO8.2.3 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路基準電壓取樣環(huán)節(jié)第8章上頁下頁1 1. .串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的工作原理串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的工作原理返回放大環(huán)節(jié)調(diào)整環(huán)節(jié)UCE1I0CUiR4UBE1UCE2UBE2UzUfR3R1RpR1 R2 R2T1T2RL+穩(wěn)壓原理：U0UBE2IB2IC2UCE2U0UCE1Ic1IB1UBE1第8章上頁下頁返回UO = Ui - UCE1URRRRRUP(22210Z + UBE2）串聯(lián)型穩(wěn)壓電路其它形式第8章上頁下頁UiTI0U0UzDzUfR2R1R3+返回2. 集成穩(wěn)壓電路輸出電壓固定式兩種穩(wěn)壓器：CW7800系

9、列（輸出正電壓）CW7900系列（輸出負電壓）CW7800系列穩(wěn)壓器的外形管腳。輸出電壓有：5v、6V 、 8V、 12V 、15V、 18V、 24V。123第8章上頁下頁返回-CW7800UiCiCo123+-+U0固定輸出的接法1 2 3 UiU0地CW7800集成穩(wěn)壓器的幾種應用1. 提高輸出電壓CW7800CW79000.33F2.2F0.1F1F132-U0+U02. 正負電壓同時輸出第8章上頁下頁返回CW7805UiCiUzC0U0+3213211外形管腳1 2 3 1 2 3 調(diào)節(jié)輸出輸入調(diào)節(jié)輸出輸入CW117CW137CW117和 CW137系列穩(wěn)壓器輸出電壓可調(diào)的基本電路U

10、0UiIR1R2I1 CW117+_+Ci312C0RLC第8章上頁下頁返回-CW117UiCiCo312+-+固定輸出的接法Ro1.25VU0=1.25(1+R2R1)上頁下頁返回第8章030V連續(xù)可調(diào)穩(wěn)壓電源連續(xù)可調(diào)穩(wěn)壓電源220V35V6.3V2CZ12B4D2CP1050F/10VF/10VC220F/50VF/50V0.33F FR1680DZ1.25V+321+URR120RP3K1F FRL+UOaCW1178.3.2 可控整流電路8.3.1 晶閘管第8章上頁下頁返回8.3 功率半導體器件和功率半導體器件和變流器變流器*8.3.3 交流調(diào)壓和變頻電路*8.3.4 直流調(diào)壓電路PN

11、PN8.3.1 8.3.1 晶閘管晶閘管 基本結(jié)構(gòu)A陽極AK陰極G控制極GKAGK第8章上頁下頁返回符號第8章上頁下頁EAEGKTGLA 晶閘管實驗電路示意圖返回當AK加正向電壓、GK不加電壓時燈不亮，說明T不導通當AK、GK都加正向電壓時,燈亮，說明T導通。將EG撤除時燈依舊亮，說明T仍導通。將EA撤除時,燈不亮，說明T截止。AGK晶閘管導通必須同時具備兩個條件晶閘管導通必須同時具備兩個條件: :1.1.晶閘管陽極電路加正向電壓晶閘管陽極電路加正向電壓; ;2.2.控制極電路加適當?shù)恼螂妷??？刂茦O電路加適當?shù)恼螂妷?。?章上頁下頁結(jié)論結(jié)論返回控制極只需加觸發(fā)脈沖即可。控制極只需加觸發(fā)脈沖

12、即可。T2T1IGEGREAP2N1P1工作原理分析：P1N1N2P2AGK思考題：晶閘管和二極管、三極管原理的區(qū)別?N1P2N2第8章上頁下頁返回K+AT1P2GP1P2IAN1N2IKIGN1T2-2 IG12IGIGIGUBRUBOIUIHIG0=0IG1IG2第8章上頁下頁+_+_沒有導通時的特性導通時的特性晶閘管的伏安特性返回UP1N1N2P2AGK控制極未加正向電壓時控制極未加正向電壓時控制極加正向電壓時控制極加正向電壓時0晶閘管的主要參數(shù)第8章上頁下頁返回正向轉(zhuǎn)折電壓 UBO反向轉(zhuǎn)折電壓 UBR正向平均電流 UF維持電流 IH上頁下頁返回第8章絕緣門極雙極型晶體管（絕緣門極雙極型

13、晶體管（IGBT） IGBT是一種MOSFET與GTR（大功率雙極型晶體管）的復合器件。CGEIGBT原理示意圖和符號CGE門極發(fā)射極集電極 IGBT是一種既能控制 其導通又能控制其關斷的功率半導體器件，當門極加上一定的正向電壓時管子導通，而當門極加反向電壓時，管子則被關斷。8.3.2 可控整流電路第8章上頁下頁返回 變流電路有四種基本類型： 整流（ACDC)、逆變（DCAC)、直流調(diào)壓（DCDC)、交流調(diào)壓及變頻（ACAC) 可控整流電路的主電路結(jié)構(gòu)形式： 單相半波、單相橋式、三相半波、三相橋式等 可控整流電路的功能： 將交流電變換成電壓大小可調(diào)的直流電1 1、單相半波可控整流電路、單相半波

14、可控整流電路電阻性負載u =2Usint第8章上頁下頁uuGu0uTtttt返回uTRcuTu0uG+00002. 單相全控橋式整流電路單相全控橋式整流電路T1T2T4T3RL第8章上頁下頁返回uL+i0u2u1+G1G2G3G4+u =2UsintutttuGuLtuG第8章上頁返回下頁uG1uG4uG2uG3uG1uG4iLuL導通角導通角 控制角導通角單相橋式全控整流電路波形圖單相橋式全控整流電路波形圖0000整流輸出電壓與電流的平均值整流輸出電壓與電流的平均值當=0（=180）時晶閘管在正半周全導通 UL= 0.9U2當=180（=0）時晶閘管關斷 UL= 0負載中整流電流的平均值為I

15、L=ULRL= 0.9U2RL1+cos2第8章上頁1=12U2(1+cos)=0.9U21+cos2UL=2U2Sint dt返回下頁上頁下頁第8章直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源返回*8.3.3 交流調(diào)壓和變頻電路交流調(diào)壓就是改變交流電壓有效值的大小，但其頻率不變。uL單相交流調(diào)壓電路上頁下頁第8章T1T2G1G2RLu1+tu10tuL0uG0t1.1.交流調(diào)壓：交流調(diào)壓：返回上頁下頁第八章2sin21sin21121UtdtUUL交流電壓的有效值交流電壓的有效值返回上頁下頁2. 交流變頻交流變頻第八章 將一種頻率的交流電變成另一種頻率的交流電。應用于交流電動機的調(diào)速、中頻電源、高頻電源等領域。

16、變頻方式：變頻方式：直接變頻交直交方式兩種變頻電源返回第八章上頁下頁ACDCAC整流逆變交交直直交方式交方式ET1T2T3T4uLRLuLtT1T4導通導通T2T3導通導通無源逆變的工作原理原理返回0第八章上頁下頁返回并聯(lián)逆變器原理圖并聯(lián)逆變器原理圖Ld3三相整流電路三相整流電路CLsrsUdT1T2T4T3L1L2L3L4第八章上頁下頁返回直接將工頻交流電變換成所需頻率的交流電。單相單相直接變頻電路T2iu2u2u+LuLRT1T3T4直接變頻直接變頻第八章上頁下頁返回*8.3.4 直流調(diào)壓電路 直流調(diào)壓電路也稱斬波調(diào)壓器，它可以將大小固定的直流電壓變換為大小可調(diào)的直流電壓。降壓型斬波器原理如下圖:LuLdIGBT+EGD+Lu+LRtLuLuOonTIGBT導通導通offTIGBT截止截止負載側(cè)的直流電壓：負載側(cè)的直流電壓：ETTTuoffononL第八章上頁下頁返回 還有一種升壓斬波器，它是利用電感儲能釋放還有一種升壓斬波器，它是利用電感儲能釋放時產(chǎn)生的電壓來提高