电工电子技术基础

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1、电工电子电工电子机电学院机电学院电工电子技术基础电工电子技术基础武汉职业技术学院机械工程系武汉职业技术学院机械工程系第第9 9章章 集成运算放大器集成运算放大器1电工电子电工电子机电学院机电学院目目 录录1.1 电路和电路模型电路和电路模型1.2 电路基本物理量电路基本物理量1.3 电阻元件、电感元件和电容元件电阻元件、电感元件和电容元件1.4 电压源、电流源及其等效变换电压源、电流源及其等效变换1.5 基尔霍夫定律基尔霍夫定律1.6 复杂电路的分析和计算复杂电路的分析和计算目目 录录9.1 9.1 直流稳压电源的组成直流稳压电源的组成9.2 9.2 整流电路整流电路9.3 9.3 滤波电路滤

2、波电路9.4 9.4 稳压电路稳压电路2电工电子电工电子机电学院机电学院电源变压器电源变压器: 将交流电网电压将交流电网电压u1变为合适的交流变为合适的交流电压电压u2。整整 流流 电电 路路滤滤 波波 电电 路路稳稳 压压 电电 路路u1u2u3u4uo整整 流流 电电 路路滤滤 波波 电电 路路稳稳 压压 电电 路路整流电路整流电路: 将交流电压将交流电压u2变为脉动的直流电压变为脉动的直流电压u3。滤波电路滤波电路: 将脉动直流电压将脉动直流电压u3转变为平滑的直流转变为平滑的直流电压电压u4。稳压电路稳压电路: 清除电网波动及负载变化的影响清除电网波动及负载变化的影响,保保持输出电压持

3、输出电压u0的稳定。的稳定。 9.1 直流稳压电源的组成直流稳压电源的组成3电工电子电工电子机电学院机电学院9.2 9.2 整流电路整流电路4电工电子电工电子机电学院机电学院9.2.1 9.2.1 单相半波整流电路单相半波整流电路u20:导通导通i0u1u2aTbDRLu0忽略二极管正向压忽略二极管正向压降：降： u0=u2i0=u0 /RL5电工电子电工电子机电学院机电学院u20 0 时时D D1 1,D,D3 3导通导通D D2 2,D,D4 4截止截止电流通路电流通路: :由由+ +经经D D1 1R RL LD D3 3- -u u2 20 0 时时D D2 2,D,D4 4导通导通D

4、 D1 1,D,D3 3截止截止电流通路电流通路: :由由- -经经D D2 2R RL LD D4 4+ +输出是脉动的直流电压！输出是脉动的直流电压！u2桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形uD4,uD2uD3,uD1u2D4D2D1D3RLu0+-12电工电子电工电子机电学院机电学院负载电压负载电压 U0的平均值的平均值:负载上的负载上的(平均平均)电流电流:(io )13电工电子电工电子机电学院机电学院 单向全波整流电路单向全波整流电路+变压器副边中变压器副边中心抽头，感应心抽头，感应出两个相等的出两个相等的电压电压u u2 2当当u2正半周时，

5、正半周时， D1导通，导通，D2截止。截止。当当u2负半周时，负半周时， D2导通，导通，D1截止。截止。14电工电子电工电子机电学院机电学院全波整流电压波形全波整流电压波形u2uLuD1 t 2 3 4 0uD215电工电子电工电子机电学院机电学院uL 2 0 tIL= UL /RL =0.9 U2 / RL （2）输出电流平均值）输出电流平均值IL ：（1）输出电压平均值）输出电压平均值UL：IL16电工电子电工电子机电学院机电学院17电工电子电工电子机电学院机电学院18电工电子电工电子机电学院机电学院9.3 滤波电路滤波电路滤波原理滤波原理:交流电压经整流电路整流后输出的是脉交流电压经整

6、流电路整流后输出的是脉动直流，其中既有直流成分又有交流成份。动直流，其中既有直流成分又有交流成份。滤波电路利用储能元件滤波电路利用储能元件电容电容两端的电压两端的电压(或或通过通过电感电感中的电流中的电流)不能突变的特性不能突变的特性, 将将电容电容与负载与负载RL并联并联(或将或将电感电感与负载与负载RL串联串联)，滤，滤掉整流电路输出电压中的交流成份，保留其掉整流电路输出电压中的交流成份，保留其直流成份，达到平滑输出电压波形的目的。直流成份，达到平滑输出电压波形的目的。19电工电子电工电子机电学院机电学院u1u2u1abD4D2D1D3RLu0SCRL未接入时未接入时u2t设设t1时刻接时

7、刻接通电源通电源t1充电结束充电结束忽略整流电路内阻忽略整流电路内阻u0t没有电容时的输没有电容时的输出波形出波形1. 电容滤波电容滤波20电工电子电工电子机电学院机电学院u1u2u1abD4D2D1D3RLu0SCRL接入（且接入（且RLC较大）时较大）时 u2tuot电容通过电容通过RL放电，放电，在整流电路电压小在整流电路电压小于电容电压时，二于电容电压时，二极管截止，整流电极管截止，整流电路不为电容充电，路不为电容充电，uo会逐渐下降。会逐渐下降。21电工电子电工电子机电学院机电学院近似估算近似估算: UL=1.2U2(b) 流过二极管瞬时电流很大流过二极管瞬时电流很大整流管导电时间越

8、短整流管导电时间越短 iD的峰值电流越大的峰值电流越大电容滤波电路的特点：电容滤波电路的特点：(a) UL与与RLC的的 关系：关系：RLC 愈大愈大 C放电愈慢放电愈慢 UL(平均值平均值)愈大愈大RLC 较大较大一般取：一般取：(T:电源电压的周期电源电压的周期)u2tuc= uL22电工电子电工电子机电学院机电学院输出波形随负载电阻输出波形随负载电阻 RL 或或 C 的变化而改变的变化而改变, Uo 和和S 也随之改变。也随之改变。如如: RL 愈小愈小( IL 越大越大), Uo下降多下降多, S 增大。增大。结论：结论：电容滤波电路适用于输出电压较高，负载电流电容滤波电路适用于输出电

9、压较高，负载电流较小且负载变动不大的场合。较小且负载变动不大的场合。(c) 输出特性输出特性(外特性外特性)uo电容电容滤波滤波纯电阻负载纯电阻负载1.4U20.9U20IL23电工电子电工电子机电学院机电学院24电工电子电工电子机电学院机电学院电感滤波电路电感滤波电路电路结构电路结构: 在桥式整流电路与负载间串入一电感在桥式整流电路与负载间串入一电感L。输出电压平均值输出电压平均值: UL=0.9U2谐波分量谐波分量: f 越高，越高，XL 越大越大,电压大部分降在电感上。电压大部分降在电感上。 因此，因此，在输出端得到比较平滑的直流电压。在输出端得到比较平滑的直流电压。直流分量直流分量:

10、XL=0 相当于短路相当于短路,电压大部分降在电压大部分降在RL上上25电工电子电工电子机电学院机电学院电感滤波的特点电感滤波的特点整流管导电角较大，峰值电流很小，输出特整流管导电角较大，峰值电流很小，输出特性比较平坦，适用于低电压大电流性比较平坦，适用于低电压大电流(RL较小较小)的场的场合。缺点是电感铁芯笨重，体积大，易引起电磁合。缺点是电感铁芯笨重，体积大，易引起电磁干扰。干扰。u2u1RLLuo26电工电子电工电子机电学院机电学院 其它滤波电路其它滤波电路LC滤波电路滤波电路RC型滤波电路型滤波电路27电工电子电工电子机电学院机电学院9.4 稳压电路稳压电路稳压电路的作用稳压电路的作用

11、: :交流交流电压电压脉动脉动直流电压直流电压整流整流滤波滤波有波纹的有波纹的直流电压直流电压稳压稳压直流直流电压电压28电工电子电工电子机电学院机电学院9.4.1 9.4.1 稳压二极管稳压电路的工作原理稳压二极管稳压电路的工作原理稳压原理稳压原理利用稳压管的反向击穿特性。利用稳压管的反向击穿特性。 由由于于反反向向特特性性陡陡直直，较较大大的的电电流流变变化化，只只会会引引起起较较小小的电压变化。的电压变化。+UDziLRz-oU-+RUIZILI29电工电子电工电子机电学院机电学院(1) (1) 当输入电压变化时当输入电压变化时UiUZUoUoURIIZ+UDziLRz-oU-+RUIZ

12、ILI30电工电子电工电子机电学院机电学院(2)(2)当负载电压变化时当负载电压变化时稳压过程：稳压过程： UoURUoIZI+UDziLRz-oU-+RUIZILI31电工电子电工电子机电学院机电学院9.4.2 稳压电路参数确定稳压电路参数确定 （1）限流电阻的计算。稳压电路要输出稳定电压，必须保证稳压管正常工作。因此必须根据电网电压和负载电阻RL的变化范围,正确地选择限流电阻R的大小。从两个极限情况考虑，则有 当Ui为最小值，Io达到最大值时，即 Ui=Uimin，Io=Iomax,这时IR=(Uimin-UZ)/R。 则IZ=IR-Iomax为最小值。为了让稳压管进入稳压区，此时IZ值应

13、大于IZmin， 即IZ=(Uimin-UZ)/R-IomaxIZmin,则 32电工电子电工电子机电学院机电学院 当Ui达最大值，Io达最小值时，Ui=Uimax， Io=Iomin,这时IR=(Uimax-UZ)/R，则IZ=IR-Iomin为最大值。为了保证稳压管安全工作，此时IZ值应小于IZmax，即IZ=(Uimax-UZ)/R-IominIZmax，则所以限流电阻R的取值范围为 在此范围内选一个电阻标准系列中的规格电阻。 33电工电子电工电子机电学院机电学院 （2）确立稳压管参数。一般取34电工电子电工电子机电学院机电学院三端集成稳压器三端集成稳压器简介简介35电工电子电工电子机电

14、学院机电学院1端端: 输入端输入端2端端: 公共端公共端3端端: 输出端输出端W7800系列稳压器系列稳压器1端端: 公共端公共端2端端: 输入端输入端3端端: 输出端输出端W7900系列稳压器系列稳压器36电工电子电工电子机电学院机电学院分类分类:型号后型号后XX两位数字两位数字代表输出电压值代表输出电压值W78系列系列(输出正电压输出正电压) W79系列系列(输出负电压输出负电压)输出电压额定电压值有输出电压额定电压值有:5V、9V、12V 、18V、 24V等等 。37电工电子电工电子机电学院机电学院 一、输出为固定电压的电路一、输出为固定电压的电路应用电路应用电路注意：注意：输入与输出端之间的电压不得低于输入与输出端之间的电压不得低于3V！+_W7800系列稳压器系列稳压器 基本接线图基本接线图CoW78XXCIUI+_Uo1321F38电工电子电工电子机电学院机电学院二二 、输出正负电压的电路、输出正负电压的电路正负电压同时输出电路正负电压同时输出电路W78XXCIUI+ _UO132+ _CIW79XX13COCO2UO39电工电子电工电子机电学院机电学院COW78XXCIUI+_+_UO132UXXUZRDZUXX : 为为W78XX固定输出电压固定输出电压 UO = UXX + UZ三、提高输出电压的电路三、提高输出电压的电路40