《电子技术基础 中国通信学会普通高等教育十二五 规划教材立项项目 教学课件 PPT 作者 姜桥 第6章 直流稳压电源》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电子技术基础 中国通信学会普通高等教育十二五 规划教材立项项目 教学课件 PPT 作者 姜桥 第6章 直流稳压电源(46页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、6.1 单相整流电路,6.1.1 直流稳压电源的组成,第6章 直流稳压电源,6.1.2 单相半波整流电路,1.电路组成及工作原理,6.1.2 单相半波整流电路,2.主要参数的计算,(1)输出电压平均值Uo,(2)直流电流IO及通过二极管的平均电流ID,(3)二极管承受的最高反向电压URM,6.1.3 单相桥式全波整流电路,1.电路组成及工作原理,为了克服半波整流电路的缺点,实际应用中常采用全波整流电路,最常用的形式是桥式整流电路。它由四个二极管接成电桥形式,如图6.1.4(a)所示,图(b)是简化电路。,6.1.3 单相桥式全 波整流电路,(1)输出电压平均值Uo (6.1.4) (2)直流电
2、流Io (6.1.5) (3)二极管的平均电流ID 因为每两个二极管串联轮换导通半个周期,因此,每个二极管中流过的平均电流只有负载电流的一半,即 (6.1.6),2.主要参数的计算,6.1.3 单相桥式全波整流电路,2.主要参数的计算,(4)二极管承受的最高反向电压URM (6.1.7),在选购整流二极管时,为了使用安全需留有一定的裕量,一般应使二极管的额定电流IDM2ID,二极管的最大反向电压URWM2URM。,6.1.3 单相桥式全波整流电路,6.2.1 电容滤波电路,1.电路组成及工作原理,6.2 滤波电路,2.主要参数的计算,6.2.1 电容滤波电路,(1)滤波电容容量的确定,实际工作
3、中,为了获得较平滑的输出电压,通常根据下式确定滤波电容的容量,式中,T为交流电的周期。,(2)输出电压平均值Uo,当满足式 时,输出电压的平均值为,6.2.1 电容滤波电路,(3)二极管承受的最高反向电压URM,对于桥式整流、电容滤波电路,URM=U2,和没有滤波电容时一样。对于单相半波整流、电容滤波电路,当负载开路时,URM=2U2(最高)。,(4)二极管的平均电流ID,桥式整流、电容滤波电路中流过二极管的平均电流是负载电流的一半,即,因为放电时间常数越大,二极管的导通时间就越短,冲击电流就越大。所以选择二极管时应选择最大整流电流IF较大的管子,一般取IF 2ID。,【例6.2.1】已知单相
4、桥式整流电容滤波电路,负载为电阻性。现采用220V、50Hz交流供电。要求输出直流电压Uo30V,负载电流IO150mA。试求电源变压器副边电压u2的有效值,选择整流二极管及滤波电容器。,6.2.1 电容滤波电路,解:(1)变压器二次侧电压的有效值,(2)选择整流二极管,6.2.1 电容滤波电路,因此根据ID和URM,可选用4只2CZ52B整流二极管,其最大整流电流为100mA,最大反向工作电压为50V。,(3)选择滤波电容,由已知,Uo30V,IO150mA,可求得负载电阻,所以,6.2.1 电容滤波电路,若考虑电网电压波动10%,则电容器承受的最高电压为,故选用电容器标称值为250F/50
5、 V的电解电容器。,电容滤波电路一般用于要求输出电压较高,负载电流较小并且变化也较小的场合。如果在大电流负载情况,也就是负载电阻RL很小的情况下,可采用电感滤波电路。,6.2.2 电感滤波,电感滤波主要是利用电感中电流不能突变的特性,使负载电压波形平滑的,故电感应与负载串联。因为通过负载的电流平滑了,输出电压的波形也就平稳了。图6.2.2所示为单相桥全波整流、电感滤波电路。,6.3.1 并联型稳压电路,1.电路组成及稳压原理,硅稳压管组成的并联型稳压电路如图6.3.1所示,经整流滤波后得到的直流电压作为稳压电路的输入电压Ui,限流电阻R和稳压管DZ组成稳压电路,因为稳压管与负载并联故名并联型稳
6、压电路。,6.3 直流稳压电路,6.3.1 并联型稳压电路,稳压原理,(1)设RL不变,(2)设电网电压不变,反之亦然,反之亦然,在实际使用中,上述两个过程是同时存在的,而两种调整也同样存在。负载两端的电压经过稳压管的自动调节(与限流电阻R配合)都能基本上维持稳定。,6.3.1 并联型稳压电路,2.稳压电路参数确定,(1)确定稳压管参数,一般取,(2)确定限流电阻R,设稳压管允许的最大工作电流为IZmax,最小工作电流为IZmin;电网电压最高时的整流输出电压为Uimax,最低时为Uimin;负载电流的最小值为IOmin,最大值为IOmax;则要使稳压管能正常工作,必须满足下列关系:,1.电路
7、组成及稳压原理,6.3.2 串联型直流稳压电路,串联型直流稳压电路如图6.3.2所示,其中,Ui是经整流滤波后的不稳定输入电压,Uo为可调节大小的稳定输出电压。,硅稳压管组成的并联型稳压电源只适用于输出电压不需调节,负载电流小,要求不甚高的场合。为了加大输出电流,使输出电压可以调节,常采用串联型直流稳压电路。,6.3.2 串联型直流稳压电路,由图6.3.2可见,假如由于某种原因(如电网电压波动或负载电流变化等)使输出电压Uo增大,电路包括四个组成部分:,采样电路;基准电压源; 放大电路;调整管,6.3.2 串联型直流稳压电路,2.输出电压的调节范围,该电路通过调节电位器R2的滑动触点位置,便可
8、在一定范围内调节输出电压UO大小。 在图6.3.2中,因为U= UF,U=UZ,又因为“虚短”,即U=U,所以有,解得,当R2的滑动触点调至最上端时,UO达到最小值,此时,当R2的滑动触点调至最下端时,UO达到最大值,此时,【例6.3.1】电路如图6.3.2。设稳压管工作电压UZ=6V,采样电路中R1=R2=R3,估算稳压电路输出电压UO的调节范围。,6.3.2 串联型直流稳压电路,所以该电路的输出电压能在9V18V之间调节。,6.3.3 三端集成稳压器及其应用,1.三端固定式集成稳压器,(1)型号及封装形式,常用的三端固定集成稳压器有W7800系列(输出固定正电压)和W7900(输出固定负电
9、压)系列,其外型如图6.3.3所示。型号中78表示输出为正电压值,79表示输出为负电压值,00表示输出电压的稳定值,输出电压等级主要有5V、6V、9V、12V、15V、18V和24V。,6.3.3 三端集成稳压器及其应用,(2)三端固定式集成稳压器典型应用,6.3.3 三端集成稳压器及其应用, 基本应用电路,三端固定式集成稳压器最基本的应用电路如图6.3.4所示。整流滤波后得到的直流电压Ui接在输入端和公共端之间,在输出端即可得到稳定的输出电压UO。为使三端稳压器能正常工作,Ui与UO之差应大于23V,且Ui35V。,6.3.3三端集成稳压器及其应用, 提高输出电压的电路,图6.3.5所示电路
10、能够使输出电压高于固定输出电压。图中U为W78稳压器的固定输出电压,显然输出电压 Uo=U+UZ,6.3.3三端集成稳压器及其应用, 能同时输出正、负电压的电路, 扩大输出电流的电路,6.3.3三端集成稳压器及其应用,6.3.3三端集成稳压器及其应用,2. 三端可调集成稳压器,(1)型号组成及封装形式,常用的三端可调集成稳压器W317和W337,外形如图6.3.7所示。型号中第一位数字为3时,表示为民品(1为军品,2为工业、半军品),第二位和第三位数字17表示输出为正电压值,37表示输出为负电压值。,6.3.3三端集成稳压器及其应用,6.3.3三端集成稳压器及其应用,(2)基本应用电路,三端可
11、调集成稳压器的基本应用电路如图6.3.9所示,输出电压近似由下式决定,6.3.3 三端集成稳压器及其应用,【例6.3.2】由W317组成的可调稳压电路如图6.3.8所示。已知R1=240。为了获得1.25V37V的输出电压,试求RP的最大阻值。,解:Rp的大小可根据 和输出电压的调节范围来确定,当滑动端位于最下方时,RP=0,Uo=1.25V;当滑动端位于最上方时,RP最大,Uo=37V,则有,解得 RP6.86K,6.3.4 稳压电源的质量指标,1.电压调整率SV,2.电流调整率SI,3.输出电阻RO,4.温度系数ST,6.4 晶闸管及可控整流电路,6.4.1 晶闸管的基本特性,晶闸管又称可
12、控硅(SCR),是一种大功率半导体可控元件。,1.晶闸管的结构和符号,6.4.1 晶闸管的基本特性,2.晶闸管的工作特点,晶闸管的工作特点: (1)欲使晶闸管导通需具备两个条件: 应在晶闸管的阳极与阴极之间加上正向电压。 应在晶闸管的控制极与阴极之间也加上正向电压和电流。 (2)晶闸管一旦导通,控制极便失去控制作用,故晶闸管为半控型器件,控制极只需加一个正的触发脉冲。 (3)为使导通后的晶闸管关断,必须使其阳极电流减小到一定数值(维持电流IH)以下,这只有用使阳极电压减小到零或反向的方法来实现。 (4)当门极末加触发电压时,晶闸管具有正向阻断能力。,6.4.1 晶闸管的基本特性,6.4.1 晶
13、闸管的基本特性,3.晶闸管的伏安特性,晶闸管的伏安特性是指晶闸管阳极与阴极间电压UAK和晶闸管阳极电流IA之间的关系曲线,见图6.4.4。,6.4.1 晶闸管的基本特性,4.晶闸管的主要参数,(1)额定电压 (2)额定通态平均电流IT (3)通态平均电压UT (4)维持电流IH (5)门极触发电流IG (6)门极触发电压UG,6.4.2 单相半控桥式可控整流电路,1.电路组成和工作原理,组成:单相半控桥式电阻性负载整流电路的主电路如图6.4.6所示,其中有两个桥臂用二极管,另两个桥臂用晶闸管,故称为半控桥(若四个桥臂均采用晶闸管,则称为全控桥)。,6.4.2 单相半控桥式可控整流电路,工作原理
14、:,单相半控桥电阻性负载整流电路的工作情况如图6.4.7所示。在u2的正半周,当在t1时刻触发T1,则T1触发导通。在u2的负半周,当在t2时刻触发T2,则T1触发导通。,从波形图6.4.7可以看出,改变控制角的大小,可以改变输出电压平均值大小。,2.基本的数量关系,6.4.2 单相半控桥式可控整流电路,(1)输出电压平均值Uo与输出电流平均值Io 输出电压平均值Uo为,输出电流平均值Io为,6.4.2 单相半控桥式可控整流电路,(2)晶闸管的电压和电流,由工作原理分析可知,晶闸管所承受的最高正向电压UFM、最高反向电压URM和二极管所承受的最高反向电压均等于电源电压的最大值,即,流过每个晶闸
15、管的电流平均值IdT和二极管的电流平均值IdD都等于负载电流平均值的一半,即,6.4.3 单结晶体管触发电路,产生和控制触发信号的电路称为触发电路。触发电路的种类很多,在此仅介绍常用的单结晶体管触发电路。,1.单结晶体管的结构和特性,单结晶体管也称为双基极晶体管,因为它有一个发射极和两个基极。它的外形和普通三极管相似,内部结构如图6.4.8(a)所示。,6.4.3 单结晶体管触发电路,用实验的方法可以得出单结管的伏安特性,如图6.4.9所示。,在图6.4.9 (a)中,式中=Rb1/(Rb1+Rb2),称为分压比,与管子结构有关,一般在0.30.9之间。,6.4.3 单结晶体管触发电路,UP:单结晶体管的峰点电压,UP=UD+UBB,UV:单结晶体管的谷点电压 UV =UD+UAmin 谷点电压UV是单结管导通的最小发射极电压。,峰点电压UP是单结管未导通前的最大发射极电压。,在图6.4.9 (b)中,6.4.3 单结晶体管触发电路,2.单结晶体管触发电路,6.4.3 单结晶体管触发电路,3.单结晶体管同步触发电路,