第4章 直流電源

第4

章直流電源第4

章直流電源第4章直流電源

第1節(jié)

單相整流電路第2節(jié)

三相整流電路第3節(jié)

濾波電路

第4節(jié)

穩(wěn)壓電源第5節(jié)

集成穩(wěn)壓器重點(diǎn)串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)壓原理集成穩(wěn)壓電路第1節(jié)單相整流電路整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路u1u2u3u4uo整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路1.變壓將交流電源變換為符合整流需要的交流電壓；2.整流交流→直流脈動(dòng)電壓;3.濾波直流脈動(dòng)電壓→平滑直流電壓;4.穩(wěn)壓穩(wěn)定輸出電壓半波、全波、橋式、倍壓整流等小功率單相三相半波、全波、橋式等

大功率三相供電平任務(wù)

利用二極管的單向?qū)щ娦?，交?/p>

直流1.正弦電壓正負(fù)半周二極管的通斷分析,電流通過(guò)路徑2.交流電壓有效值U2與直流電壓平均值Uo的定量關(guān)系3.二極管參數(shù)選擇第1節(jié)單相整流電路電路類(lèi)型分析要點(diǎn)單相半波整流電路單相半波整流電路正半周u2>0時(shí),二極管導(dǎo)通忽略二極管正向壓降

u0=u2波形相同。二極管導(dǎo)通/截止i0u1u2aTbDRLu0+--_+負(fù)半周u2<0時(shí),二極管截止：

u0=0第1節(jié)單相整流電路1.工作原理二極管上的平均電流ID=Io=Uo/RL二極管上承受的最高電壓?jiǎn)蜗喟氩ㄕ麟娐返?節(jié)單相整流電路2.輸出電壓定量計(jì)算直流平均值3.二極管參數(shù)計(jì)算ID和URM二極管上的平均電流：oDI21I=u2RLu2u0的平均值U0：二極管上承受的最高電壓：2RMU22U=單相全波整流電路單相全波整流電路整流工作過(guò)程u1+-+-+-+-輸出電壓波形第1節(jié)單相整流電路+-u2正半周時(shí)電流通路D1-RL-D3u1u2TD4D2D1D3RLuou2負(fù)半周時(shí)電流通路D2-RL-D4-+單相橋式整流電路單相橋式整流電路第1節(jié)單相整流電路u2uD4,uD2uD3,uD1uoU0=0.9U2二極管上承受的最高電壓:2RMU2U=二極管上的平均電流:oDI21I=單相橋式整流電路第1節(jié)單相整流電路uo的平均值Uo幾種常見(jiàn)的硅整流橋單相橋式整流電路第1節(jié)單相整流電路平均電流(ID)與反向峰值電壓(URM)是選擇整流管的主要依據(jù)。例如，在橋式整流電路中，每個(gè)二極管只有半周導(dǎo)通。因此，流過(guò)每只整流二極管的平均電流ID

是負(fù)載平均電流的一半。

二極管截止時(shí)兩端承受的最大反向電壓：整流電路中整流管的選擇單相橋式整流電路第1節(jié)單相整流電路例：已知交流電壓U1=220V，負(fù)載電阻RL=50

，采用單相橋式整流電路供電，要求輸出電壓Uo=24V，試問(wèn)：（1）如何選擇二極管？（2）求整流變壓器的變比及容量。解：?jiǎn)蜗鄻蚴秸麟娐返?節(jié)單相整流電路

考慮到變壓器副繞組及二極管上的壓降，變壓器副邊電壓一般應(yīng)高出5%～10%，即取

試分析圖示橋式整流電路中的二極管D2

或D4斷開(kāi)時(shí)負(fù)載電壓的波形。如果D2

或D4

接反，后果如何？如果D2

或D4因擊穿或燒壞而短路，后果又如何？uiuo+_+_u2+_RLD2D4D1D3單相橋式整流電路第1節(jié)單相整流電路解答第2節(jié)三相整流電路三相橋式整流電路三相橋式整流電路

4電路組成D1

、D3、D5構(gòu)成共陰極組，D2

、D4

、D6負(fù)構(gòu)成共陽(yáng)極組。工作原理根據(jù)二極管的優(yōu)先導(dǎo)通性質(zhì)進(jìn)行分析：共陰極中陽(yáng)極電位最高的二極管優(yōu)先導(dǎo)通，共陽(yáng)極中陰極電位最低的二極管優(yōu)先導(dǎo)通。同一時(shí)間每一組只有一個(gè)二極管導(dǎo)通，其余四只二極管承受反向電壓而截止。0~t1期間，u2c>u2a>u2b，D4、D5優(yōu)先導(dǎo)通，D1、D3和D2、D6性承受反壓而截止，uo=ucb，電流通路為：c→D5→RL→D4→b。一個(gè)周期內(nèi)每個(gè)二極管導(dǎo)通1/3周期。三相橋式整流電路第2節(jié)三相整流電路Uo=2.34U2

平均電壓：平均電流：二極管的平均電流：二極管承受的最高反向電壓：第2節(jié)三相整流電路三相橋式整流電路參數(shù)計(jì)算【注意】整流電路中的二極管是作為開(kāi)關(guān)運(yùn)用的，整流電路既有交流量，又有直流量輸入（交流）——用有效值或最大值；輸出（交直流）——用平均值；整流管正向電流——用平均值；整流管反向電壓——用最大值?！咀⒁狻空麟娐分械亩O管是作為開(kāi)關(guān)運(yùn)用的，整流電路既有交流量，又有直流量輸入（交流）——用有效值或最大值；輸出（交直流）——用平均值；整流管正向電流——用平均值；整流管反向電壓——用最大值。幾種常見(jiàn)的整流電路第2節(jié)三相整流電路三相橋式整流電路作業(yè)：P2184.7.14.7.2交流電經(jīng)整流電路整流后輸出的是脈動(dòng)直流，其中既有直流成分又有交流成份。濾波電路利用儲(chǔ)能元件電容兩端的電壓(或通過(guò)電感中的電流)不能突變的特性,將電容與負(fù)載RL并聯(lián)(或?qū)㈦姼信c負(fù)載RL串聯(lián))，濾掉整流電路輸出電壓中的交流成份，保留其直流成份，達(dá)到平滑輸出電壓波形的目的。第3節(jié)濾波電路濾波原理第3節(jié)濾波電路電容濾波電路電容濾波電路a橋式整流電容濾波電路u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCu2tuot設(shè)t1時(shí)刻接通電源t1整流電路為電容充電充電結(jié)束au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCuc電容濾波電路第3節(jié)濾波電路RL未接入時(shí)沒(méi)有電容時(shí)的輸出波形u2tuot無(wú)濾波電容時(shí)的波形加入濾波電容時(shí)的波形充電放電au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC電容濾波電路第3節(jié)濾波電路RL接入（且RLC較大）時(shí)uotu2上升，u2大于電容上的電壓uc，u2對(duì)電容充電，uo=uc

u2時(shí)間常數(shù)

=(RL//Rint)Cu2下降，u2小于電容上的電壓。二極管承受反向電壓而截止。電容C通過(guò)RL放電，uc按指數(shù)規(guī)律下降，時(shí)間常數(shù)

=RLC放電時(shí)間常數(shù)

遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于充電時(shí)間常數(shù)，濾波效果取決于放電，其值愈大，濾波效果愈好。電容濾波電路第3節(jié)濾波電路電容濾波電路第3節(jié)濾波電路

Uo有所提高：通常橋式整流取若空載據(jù)

選電解電容器原則：則選二極管原則：因有沖擊電流流過(guò)二極管通常半波整流取在橋式整流電路與負(fù)載間串入一電感L，就構(gòu)成了電感濾波電路u2u1RLLu0對(duì)直流分量:XL=0相當(dāng)于短路,電壓大部分降在RL上。對(duì)諧波分量:f越高,XL越大,電壓大部分降在電感L上。因此,在輸出端得到比較平滑的直流電壓。第3節(jié)濾波電路電感濾波電路電感濾波電路濾波原理

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(RL較小)的場(chǎng)合。缺點(diǎn)是電感鐵芯笨重,體積大,易引起電磁干擾。U0=0.9U2

當(dāng)忽略電感線圈的直流電阻時(shí)，輸出平均電壓約為：電感濾波電路第3節(jié)濾波電路電感濾波的特點(diǎn)在RC濾波電路或電感濾波后面再接一電容。從而構(gòu)成RC-

型，其性能及應(yīng)用場(chǎng)合分別與電容濾波和電感濾波相似。u0Ru2u1C1C2u0′RL第3節(jié)濾波電路RC-

濾波電路RC-

濾波電路u0u2u1C1C2u0′RL第3節(jié)濾波電路LC-

濾波電路LC-

濾波電路作業(yè)：P2184.7.64.7.7第4節(jié)串聯(lián)型穩(wěn)壓電路電路結(jié)構(gòu)的一般形式電路結(jié)構(gòu)的一般形式T+_UI+_+_UO比較放大基準(zhǔn)取樣URFUO+_C2RL調(diào)整元件由基準(zhǔn)電壓、比較放大、取樣電路和調(diào)整元件四部分組成。調(diào)整元件T與負(fù)載串聯(lián)，通過(guò)全部負(fù)載電流。比較放大器可以是單管放大電路，差動(dòng)放大電路，集成運(yùn)算放大器。調(diào)整元件可以是單個(gè)功率管，復(fù)合管或用幾個(gè)功率管并聯(lián)。基準(zhǔn)電壓可由穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路組成。取樣電路取出輸出電壓UO的一部分和基準(zhǔn)電壓相比較。因調(diào)整管與負(fù)載接成射極輸出器形式，為深度串聯(lián)電壓負(fù)反饋，故稱(chēng)之為串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路。+_+_T+_UIUO比較放大基準(zhǔn)取樣URFUO+_C2RL調(diào)整元件第4節(jié)串聯(lián)型穩(wěn)壓電路電路結(jié)構(gòu)的一般形式R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB2第4節(jié)串聯(lián)型穩(wěn)壓電路一種實(shí)用的串聯(lián)式穩(wěn)壓電路一種實(shí)用的串聯(lián)式穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓原理當(dāng)UI增加或輸出電流減小使U0升高時(shí)U0UB2UBE2=（UB2-UZ）U0UC2UCE1輸出電壓的確定和調(diào)節(jié)范圍第4節(jié)串聯(lián)型穩(wěn)壓電路一種實(shí)用的串聯(lián)式穩(wěn)壓電路R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB2第5節(jié)集成穩(wěn)壓電源概述概述從外形上看，集成串聯(lián)型穩(wěn)壓電路有三個(gè)引腳，分別為輸入端、輸出端和公共端，因而稱(chēng)為三端穩(wěn)壓器。W78XX、W79XX。固定式穩(wěn)壓電路W78XX三端穩(wěn)壓器——穩(wěn)定正電壓輸出電壓有七個(gè)等級(jí)：5V、6V、9V、12V、15V、18V和24V。如W7805，輸出+5V；W7809，輸出+9VW79XX三端穩(wěn)壓器——穩(wěn)定負(fù)電壓第5節(jié)集成穩(wěn)壓電源W117、W217、W317。輸出電流有三個(gè)等級(jí)：

1.5A,、0.5A（M）和0.1A（L）。如W7805，輸出+5V；最大輸出電流為1.5A；W78M05，輸出+5V；最大輸出電流為0.5A；W78L05，輸出+5V；最大輸出電流為0.1A。可調(diào)式穩(wěn)壓電路概述金屬封裝塑料封裝不同封裝形式、正負(fù)電源管腳號(hào)不同。第5節(jié)集成穩(wěn)壓電源三端穩(wěn)壓器的外形三端穩(wěn)壓器的外形第5節(jié)集成穩(wěn)壓電源三端穩(wěn)壓器的應(yīng)用三端穩(wěn)壓器的應(yīng)用輸出為固定電壓的電路輸入端：1、3輸出端：2、3C1：0.33

F，防振蕩CO：1

F，穩(wěn)定UOVD3RL+C12W78××+CO1UO—+Ui—+W7800接線圖若輸出電壓較高，接一保護(hù)二極管VD，以保護(hù)集成穩(wěn)壓器內(nèi)部的調(diào)整管。輸入端：3、1輸出端：2、1C1：2.2

FCO：1

FW7900接線圖VDUO1RL+C12W79××+CO3Ui—+—+第5節(jié)集成穩(wěn)壓電源三端穩(wěn)壓器的應(yīng)用W78XXCIUI+_UO123+_CIW79XX12COCO3UO輸出正負(fù)電壓的電路第5節(jié)集成穩(wěn)壓電源三端穩(wěn)壓器的應(yīng)用COW78XXCIUI+_+_UO123UXXUZRDZUXX:W78XX固定輸出電壓UO=UXX