電工學(xué)第18章

1、下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)第第章章直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源功能：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下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè) 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。 半波半波、全波、全波、橋式橋式和倍壓整流；單相整流和三相和倍壓整流；單相整流和三相整流等。整流等。 二極管的正向?qū)娮铻榱?，反向電阻為無(wú)窮

2、大。二極管的正向?qū)娮铻榱?，反向電阻為無(wú)窮大。利用二極管的單向?qū)щ娦岳枚O管的單向?qū)щ娦韵乱豁?yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)t uDO u 負(fù)半周，負(fù)半周，VaVb，二極，二極管管 1、3 導(dǎo)通，導(dǎo)通，2、4 截止截止 。uouD t tuD1uD3 動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà) ut U2U2U2 下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)4. 參數(shù)計(jì)算參數(shù)計(jì)算LLRURUI9 . 0oo o21DII UU2DRM o11. 1 d) sin(2122mIttII ) d( sin21ttU U0.9 oU下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè) (

3、1) 輸出直流電壓高；輸出直流電壓高； (2) 脈動(dòng)較?。幻}動(dòng)較??； (3) 二極管承受的最大反向電壓較低；二極管承受的最大反向電壓較低； (4) 電源變壓器得到充分利用。電源變壓器得到充分利用。 目前，半導(dǎo)體器件廠已將整流二極目前，半導(dǎo)體器件廠已將整流二極管封裝在一起，制成單相及三相整流管封裝在一起，制成單相及三相整流橋模塊，這些模塊只有輸入交流和輸橋模塊，這些模塊只有輸入交流和輸出直流引線。減少接線，提高了可靠出直流引線。減少接線，提高了可靠性，使用起來(lái)非常方便。性，使用起來(lái)非常方便。+下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)單相橋式整流電路，已知交流電網(wǎng)電壓為單相橋式整

4、流電路，已知交流電網(wǎng)電壓為 220V，負(fù)載電阻負(fù)載電阻 RL = 50 ，負(fù)載電壓，負(fù)載電壓Uo=100V，試求變壓器，試求變壓器的變比和容量，并選擇二極管。的變比和容量，并選擇二極管。V 1119 . 01009 . 0o UU A122121oD IIV 17212222DRM UU A250110Loo RUI 考慮到變壓器副繞組及二極管上的壓降，變壓器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)高出副邊電壓一般應(yīng)高出 5%10%，即取，即取 U = 1.1 111 122 V下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)例例1：?jiǎn)蜗鄻蚴秸麟娐?，已知交流電網(wǎng)電壓

5、為單相橋式整流電路，已知交流電網(wǎng)電壓為 220 V，負(fù)載電阻，負(fù)載電阻 RL = 50 ，負(fù)載電壓，負(fù)載電壓Uo=100V，試求變壓器的變比和容量，并選擇二極管。試求變壓器的變比和容量，并選擇二極管。81122220 .K 變比變比 I = 1.11 Io= 2 1.11 = 2. 2 A S = U I = 122 2.2 = 207. 8 V A變壓器副邊電壓變壓器副邊電壓 U 122 V A1D IV 172DRM U 可選用二極管可選用二極管2CZ11C，其最大整流電流為，其最大整流電流為1A，反向工作峰值電壓為反向工作峰值電壓為300V。下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回

6、上一頁(yè)上一頁(yè)uo+_u+_RLD2D4 D1D3當(dāng)當(dāng)D2或或D4斷開(kāi)后斷開(kāi)后 電路為單相半波整流電路。正半周時(shí)，電路為單相半波整流電路。正半周時(shí)，D1和和D3導(dǎo)導(dǎo)通，負(fù)載中有電流通，負(fù)載中有電流過(guò)，負(fù)載電壓過(guò)，負(fù)載電壓uo o= =u；負(fù)半周時(shí)，；負(fù)半周時(shí)，D1和和D3截止，負(fù)載中無(wú)電流通截止，負(fù)載中無(wú)電流通過(guò)，負(fù)載兩端無(wú)電壓，過(guò)，負(fù)載兩端無(wú)電壓， uo o =0=0。 uo u 2 34tt234oo下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè) 則正半周時(shí)，二極管則正半周時(shí)，二極管D1、D4或或D2、D3導(dǎo)通，電流導(dǎo)通，電流經(jīng)經(jīng)D1、D4或或D2、D3而造成電源短路，電流很大，

7、因而造成電源短路，電流很大，因此變壓器及此變壓器及D1、D4或或D2、D3將被燒壞。將被燒壞。 則正半周時(shí)，情況與則正半周時(shí)，情況與D2或或D4接反類似，電源及接反類似，電源及D1或或D3也將因電流過(guò)大而燒壞。也將因電流過(guò)大而燒壞。uo+_u+_RLD2D4 D1 D3下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)共陰極組中陽(yáng)極電位最高的二極管導(dǎo)通；共陰極組中陽(yáng)極電位最高的二極管導(dǎo)通； D1RLuoD6 D3D5D4D2io Cbau+ o 三相變壓器原繞組接成三三相變壓器原繞組接成三角形，副繞組接成星形角形，副繞組接成星形共陽(yáng)極組共陽(yáng)極組共陰極組共陰極組下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄

8、章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè) 在在 t1 t2 期間期間共陰極組中共陰極組中a點(diǎn)電位最高，點(diǎn)電位最高，D1 導(dǎo)通；導(dǎo)通； 共陽(yáng)極組中共陽(yáng)極組中b點(diǎn)電位最低，點(diǎn)電位最低，D4 導(dǎo)通。導(dǎo)通。 D1RLuoD6 D3D5D4D2io Cbau+ o負(fù)載電壓負(fù)載電壓變壓器副邊電壓變壓器副邊電壓動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)uouaubuC2 t uoott1t2t3t4t5t6t7t8t9下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè) 在在 t2 t3 期間期間共陰極組中共陰極組中a點(diǎn)電位最高，點(diǎn)電位最高，D1 導(dǎo)通；導(dǎo)通； 共陽(yáng)極組中共陽(yáng)極組中c點(diǎn)電位最低，點(diǎn)電位最低，D6 導(dǎo)通。導(dǎo)通。 D1RLuoD6

9、 D3D5D4D2io Cbau+ o負(fù)載電壓負(fù)載電壓變壓器副邊電壓變壓器副邊電壓uouaubuC2 t t1t2t3t4t5t6t7t8t9uoto下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè) 在在 t3 t4 期間期間共陰極組中共陰極組中b點(diǎn)電位最高，點(diǎn)電位最高，D3 導(dǎo)通；導(dǎo)通； 共陽(yáng)極組中共陽(yáng)極組中c點(diǎn)電位最低，點(diǎn)電位最低，D6 導(dǎo)通。導(dǎo)通。 D1RLuoD6 D3D5D4D2io Cbau+ o負(fù)載電壓負(fù)載電壓變壓器副邊電壓變壓器副邊電壓uouaubuC2 t t1t2t3t4t5t6t7t8t9uoto下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè) 在在

10、t4 t5 期間期間共陰極組中共陰極組中b點(diǎn)電位最高，點(diǎn)電位最高，D3 導(dǎo)通；導(dǎo)通； 共陽(yáng)極組中共陽(yáng)極組中a點(diǎn)電位最低，點(diǎn)電位最低，D2 導(dǎo)通。導(dǎo)通。 D1RLuoD6 D3D5D4D2io Cbau+ o負(fù)載電壓負(fù)載電壓變壓器副邊電壓變壓器副邊電壓uouaubuC2 t t1t2t3t4t5t6t7t8t9uoto下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)t1t2t3t4t5t6t7t8t9uoto 在一個(gè)周期中，每個(gè)二極在一個(gè)周期中，每個(gè)二極管只有三分之一的時(shí)間導(dǎo)管只有三分之一的時(shí)間導(dǎo)通（導(dǎo)通角為通（導(dǎo)通角為120）。）。 D1RLuoD6 D3D5D4D2io cbau+

11、 o變壓器副邊電壓變壓器副邊電壓負(fù)載電壓負(fù)載電壓uouaubuC2 t 下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)LL34. 2oRURUI o31DII UU23DRM ) )d(30 sin(231ab26ttU UU2.34 下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè) 交流電壓經(jīng)整流電路整流后輸出的是脈動(dòng)直流，交流電壓經(jīng)整流電路整流后輸出的是脈動(dòng)直流，其中既有直流成份又有交流成份。其中既有直流成份又有交流成份。濾波電路利用儲(chǔ)能元件電容兩端的電濾波電路利用儲(chǔ)能元件電容兩端的電壓壓(或通過(guò)電感中的電流或通過(guò)電感中的電流)不能突變的特性不能突變的特性, 濾掉整流

12、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)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。到平滑輸出電壓波形的目的。 方法：方法：將電容與負(fù)載將電容與負(fù)載RL并聯(lián)并聯(lián)( (或?qū)㈦姼信c負(fù)載或?qū)㈦姼信c負(fù)載RL串串聯(lián)聯(lián)) )。下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè) u uC時(shí)，二極管導(dǎo)通，時(shí)，二極管導(dǎo)通，電源在給負(fù)載電源在給負(fù)載RL供電的供電的同時(shí)也給電容充電，同時(shí)也給電容充電， uC 增加，增加，uo= uC 。 CC+Cici +aDuoubRLio= uC 二極管承受的最高反向電壓為二極管承受的最高反向電壓為 。UU22DRM 動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)uoU

13、2U2u tO tO下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)25)(3LTCR 一般取一般取(1) (1) 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下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)有電容有電容濾波濾波 無(wú)電容濾波無(wú)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

14、較輸出電壓較高、負(fù)載電流較小且負(fù)載變化較小的場(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。uoU2 tOiD tO下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)例：例： 有一單相橋式整流濾波電路，已知交流電源頻有一單相橋式整流濾波電路，已知交流電源頻率率 f=50Hz，負(fù)載電阻，負(fù)載電阻 RL = 200 ，要求直流輸出電，要求直流輸出電壓壓Uo=30V，選擇整流二極管及濾波電容器。，選擇整流二極管及濾波電容器。V 352522DRM UU A0750200302121

15、21LOOD.RUII uRLuo+C解：解：25V1.230 21O .UU可選用二極管可選用二極管2CP11IOM =100mA UDRM =50V 下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)例：例： 有一單相橋式整流濾波電路，已知交流電源頻有一單相橋式整流濾波電路，已知交流電源頻率率 f=50Hz，負(fù)載電阻，負(fù)載電阻 RL = 200 ，要求直流輸出電，要求直流輸出電壓壓Uo=30V，選擇整流二極管及濾波電容器。，選擇整流二極管及濾波電容器。取取 RLC = 5 T/2已知已知RL = 50 S 05. 025015L CR uRLuo+C解：解：2. 選擇濾波電容器選擇

16、濾波電容器F250F102502000.05 0506L R.C可選用可選用C=250 F，耐壓為，耐壓為50V的極性電容器的極性電容器動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)L uRLuo+C 下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè) 濾波效果比濾波效果比LC濾波器更好，濾波器更好，但二極管的沖但二極管的沖擊電流較大。擊電流較大。 比比 形形 LC 濾波器的體積濾波器的體積小、成本低。小、成本低。L uRLuo+C2+C1R uRLu+C2+C1 下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返

17、回上一頁(yè)上一頁(yè)UO = UZ IR = IO + IZUIUZRL (IO ) IR 設(shè)設(shè)UI一定，負(fù)載一定，負(fù)載RL變化變化UO 基本不變基本不變 IR (IRR) 基本不變基本不變 UO (UZ ) IZ +UIRL+CIOUO+uIRRDZIz限流調(diào)壓限流調(diào)壓穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)UO = UZ IR = IO + IZUIUZUI UZ UO 基本不變基本不變 IRR IZ IR +UIRL+CIOUO+uIRRDZIz下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)(1)UZ = UO(2) IZM= (1.5 3) IC

18、(3) UI = (2 3) UO下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè) 由穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路和運(yùn)算放大器可組成恒壓源。由穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路和運(yùn)算放大器可組成恒壓源。UORFR2R1+ RL+UZRDZ+UUORFR2R1+ +RLRDZ+UZ+U反相輸入恒壓源反相輸入恒壓源同相輸入恒壓源同相輸入恒壓源ZFO1URRU ZFO)(11URRU 改變改變 RF 即可調(diào)節(jié)恒壓源的輸出電壓。即可調(diào)節(jié)恒壓源的輸出電壓。下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)UiTR2UZRLUO +R3+UB+DZ+Uf+R11R 1R 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路由基準(zhǔn)電壓、比較放大、取樣電串聯(lián)型穩(wěn)

19、壓電路由基準(zhǔn)電壓、比較放大、取樣電路和調(diào)整元件四部分組成。路和調(diào)整元件四部分組成。調(diào)整調(diào)整元件元件比較比較放大放大基準(zhǔn)基準(zhǔn)電壓電壓取樣取樣電路電路下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè) 當(dāng)由于電源電壓或負(fù)載電阻的變化使輸出電當(dāng)由于電源電壓或負(fù)載電阻的變化使輸出電壓壓UO 升高時(shí)，有如下穩(wěn)壓過(guò)程：升高時(shí)，有如下穩(wěn)壓過(guò)程：O2121fURRRRUU ZUU )(fZuoBUUAU UO Uf UB UO IC UCE 由于引入的是由于引入的是串聯(lián)電壓負(fù)反饋串聯(lián)電壓負(fù)反饋，故稱串聯(lián)型穩(wěn)，故稱串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。壓電路。UITR2UZRLUO +R3+UB+DZ+Uf+R11R 1R

20、下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)Z211BO)(1URRRUU UiTR2UZRLUO +R3+UB+DZ+Uf+R11R 1R 下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)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)，目前已廣泛應(yīng)用。價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用。最簡(jiǎn)單的集成穩(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

21、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)）下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè)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 輸出端輸出端下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè) 輸出電流超過(guò)輸出電流超過(guò) 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)部有過(guò)熱保護(hù)內(nèi)部有過(guò)熱保護(hù) 內(nèi)部有過(guò)流保護(hù)內(nèi)部有過(guò)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)

22、有安全工作區(qū)保護(hù) 負(fù)載輸出電壓容差為負(fù)載輸出電壓容差為 4% 5V、6V、 9V、12V 、 15V、 18V、 24V等等 。下一頁(yè)下一頁(yè)總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁(yè)上一頁(yè) ( 反映當(dāng)負(fù)載電流和環(huán)境溫度不變時(shí)，電網(wǎng)電壓波反映當(dāng)負(fù)載電流和環(huán)境溫度不變時(shí)，電網(wǎng)電壓波動(dòng)對(duì)穩(wěn)壓電路的影響。動(dòng)對(duì)穩(wěn)壓電路的影響。0 0 o 100oo TIIU% UUUS ( 反映當(dāng)輸入電壓和環(huán)境溫度不變時(shí)，輸出電流變反映當(dāng)輸入電壓和環(huán)境溫度不變時(shí)，輸出電流變化時(shí)輸出電壓保持穩(wěn)定的能力，即穩(wěn)壓電路的帶負(fù)載化時(shí)輸出電壓保持穩(wěn)定的能力，即穩(wěn)壓電路的帶負(fù)載能力。能力。00ooI %100 I T UUUS 0.0050.02% 0.11.0%下一頁(yè)下