電工學(xué)(下)電子技術(shù)A講稿

1第18章直流穩(wěn)壓電源電子技術(shù)本章要求：1、掌握單相整流電路的工作原理;2、掌握直流穩(wěn)壓電源的工作原理及簡(jiǎn)單計(jì)算。2濾波整流穩(wěn)壓變壓交流電源負(fù)載直流電源組成框圖OtuOtuOtuOtuOtu電子技術(shù)電源變壓器:將交流電網(wǎng)電壓u1變?yōu)楹线m的交流電壓u2。整流電路:將交流電壓u2變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓u3。濾波電路:將脈動(dòng)直流電壓u3轉(zhuǎn)變?yōu)槠交闹绷麟妷簎4。穩(wěn)壓電路:清除電網(wǎng)波動(dòng)及負(fù)載變化的影響,保持輸出電壓uo的穩(wěn)定。318.1.1單相半波整流電路tO23u2tO23uOtO23iD=iOtO23uDＶRL~220V+uｏ–u2iD+uD–18.1整流電路電子技術(shù)u2>0時(shí):二極管導(dǎo)通，u0=u2u2<0時(shí):二極管截止,u0=04ＶRL~220V+uｏ–u2iD+uD–tO23uO（1）輸出電壓平均值U0：（2）輸出電流平均值Io：主要參數(shù)：電子技術(shù)（3）二極管承受的最高反向電壓：(即變壓器副邊電壓u2的最大值）5(4)變壓器副邊電流有效值I

整流二極管的選擇:

平均電流ID與最高反向電壓UDRM

是選擇整流二極管的主要依據(jù)。選管時(shí)應(yīng)滿足：

IOM

ID

，URWMUDRM

電子技術(shù)單相全波整流電路+–+–原理：+–+–變壓器副邊中心抽頭，感應(yīng)出兩個(gè)相等的電壓u2當(dāng)u2正半周時(shí)，D1導(dǎo)通，D2截止。當(dāng)u2負(fù)半周時(shí)，D2導(dǎo)通，D1截止。電子技術(shù)6全波整流電壓波形u2uLuD1t2340uD2電子技術(shù)7uL20tIL=UL/RL=0.9u2

/RL

主要參數(shù)：（2）輸出電流平均值IL：（1）輸出電壓平均值UL：IL電子技術(shù)8uD20t（3）流過(guò)二極管的平均電流：ID

=IL/2（4）二極管承受的最高反向電壓：電子技術(shù)910V3RLV4V2V1u1u2ioRLV4V3V2V1+uou2u1輸入正半周1.工作原理輸入負(fù)半周+uo18.1.2單相橋式整流電路電子技術(shù)112.波形tOtOtOtO2323Im2233uOu2uDiD=iO電子技術(shù)123.參數(shù)估算1)

整流輸出電壓平均值3)

二極管平均電流4)

二極管最大反向電壓電子技術(shù)u2uL2）輸出電流平均值:IL=UL/RL=0.9u2

/RL

134.簡(jiǎn)化畫法+uoRLio~+u25.整流橋把四只二極管封裝在一起稱為整流橋~~電子技術(shù)14例1：?jiǎn)蜗鄻蚴秸麟娐?，已知交流電網(wǎng)電壓為220V，負(fù)載電阻RL=50，負(fù)載電壓Uo=100V，試求變壓器的變比和容量，并選擇二極管。

可選用二極管2CZ11C，其最大整流電流為1A，反向工作峰值電壓為300V。解：因?yàn)镮O=UO/RL=100/50=2A所以ID=1/2IO=1A變壓器副邊電壓U2’=UO/0.9=100/0.9=111V考慮到變壓器繞組及管子上的損耗，通常設(shè)計(jì)變壓器副邊電壓U2=1.1*U2’=1.1*111=122V則：電子技術(shù)15變壓器副邊電流有效值

I=1.11Io=21.11=2.2A

變壓器容量

S=UI=122

2.2=207.8VA變壓器副邊電壓U

2122V電子技術(shù)16例2：

試分析圖示橋式整流電路中的二極管D2或D4斷開時(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？

uo+_~u+_RLD2D4D1D3

uo

u

π2π3π4πtwtwπ2π3π4πoo解：當(dāng)D2或D4斷開后電路為單相半波整流電路。正半周時(shí)，D1和D3導(dǎo)通，負(fù)載中有電流過(guò)，負(fù)載電壓uo=u；負(fù)半周時(shí)，D1和D3截止，負(fù)載中無(wú)電流通過(guò)，負(fù)載兩端無(wú)電壓，uo=0。電子技術(shù)17uo+_~u+_RLD2D4D1D3

如果D2或D4接反則正半周時(shí)，二極管D1、D4或D2、D3導(dǎo)通，電流經(jīng)D1、D4或D2、D3而造成電源短路，電流很大，因此變壓器及D1、D4或D2、D3將被燒壞。

如果D2或D4因擊穿燒壞而短路則正半周時(shí)，情況與D2或D4接反類似，電源及D1或D3也將因電流過(guò)大而燒壞。電子技術(shù)18

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。濾波原理：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,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。方法：將電容與負(fù)載RL并聯(lián)(或?qū)㈦姼信c負(fù)載RL串聯(lián))。18.2濾波器電子技術(shù)19io+

uo=ucRLV1V4V3V2+u18.2.1電容濾波器(C濾波器)1.電路和工作原理C電子技術(shù)V導(dǎo)通時(shí)給C充電，V截止時(shí)C向RL

放電；濾波后

uo

的波形變得平緩，平均值提高。電容充電電容放電（1）空載（RL=∞）時(shí)：u2tuLtuc=uLu2＞uC時(shí)：二極管導(dǎo)通，C充電u2＜uC時(shí)：二極管截止，C放電。由于RL=∞，無(wú)放電回路，所以u(píng)C保持。2.波形及輸出電壓電子技術(shù)20（2）接入RL（且RLC較大）時(shí)u2tiDtu2＞uC時(shí)：二極管導(dǎo)通，C充電u2＜uC時(shí)：二極管截止，C放電。二極管中的電流uc=uL電子技術(shù)2122近似估算:Uo=1.2U2(全波,橋式）(b)流過(guò)二極管瞬時(shí)電流很大整流管導(dǎo)電時(shí)間越短iD的峰值電流越大電容濾波電路的特點(diǎn)：(a)Uo與RLC的

關(guān)系：RLC愈大C放電愈慢UL(平均值)愈大RLC較大一般?。?T:電源電壓的周期)u2tiDtuc=uo單相半波整流:Uo=U2電子技術(shù)23單相橋式整流單相半波整流有電容濾波無(wú)電容濾波電路截止二極管的最高反向電壓電子技術(shù)24

單相橋式電容濾波整流，交流電源頻率f=50Hz，負(fù)載電阻RL=40，要求直流輸出電壓

UO=20V，選擇整流二極管及濾波電容。[解]1.選二極管電流平均值：承受最高反壓：電子技術(shù)例:25選二極管應(yīng)滿足：IF(23)

ID可選：2CZ55C(IF=1A，URM=100V)或

1A、100V

整流橋2.選濾波電容可選：

1250F，耐壓50V的電解電容。電子技術(shù)26

例:有一單相橋式整流濾波電路，已知交流電源頻率f=50Hz，負(fù)載電阻RL=200，要求直流輸出電壓Uo=30V，選擇整流二極管及濾波電容器。uRLuo++––~+C解：1.選擇整流二極管流過(guò)二極管的電流變壓器副邊電壓的有效值二極管承受的最高反向電壓可選用二極管2CP11IOM=100mAUDRM=50V

電子技術(shù)27例:有一單相橋式整流濾波電路，已知交流電源頻率f=50Hz，負(fù)載電阻RL=200，要求直流輸出電壓Uo=30V，選擇整流二極管及濾波電容器。uRLuo++––~+C解：2.選擇濾波電容器取RLC=5T/2已知RL=50可選用C=250F，耐壓為50V的極性電容器電子技術(shù)28電路結(jié)構(gòu):

在橋式整流電路與負(fù)載間串入一電感L。輸出電壓平均值:Uo=0.9U2對(duì)交流分量:

f

越高，XL越大,電壓大部分降在電感上。

因此，在輸出端得到比較平滑的直流電壓。對(duì)直流分量:

XL=0相當(dāng)于短路,電壓大部分降在RL上電子技術(shù)18.2.2電感電容濾波器(LC濾波器)

o

頻率越高，電感越大，濾波效果越好29L

C1RL~+u2

C2C1、C2

對(duì)交流容抗小L

對(duì)交流感抗很大負(fù)載電流小時(shí)18.2.3型濾波器

電子技術(shù)

R愈大，C2愈大，濾波效果愈好。但R大將使直流壓降增加，主要適用于負(fù)載電流較小而又要求輸出電壓脈動(dòng)很小的場(chǎng)合。3018.3直流穩(wěn)壓電源穩(wěn)壓電路（穩(wěn)壓器）是為電路或負(fù)載提供穩(wěn)定的輸出電壓的一種電子設(shè)備。

穩(wěn)壓電路的輸出電壓大小基本上與電網(wǎng)電壓、負(fù)載及環(huán)境溫度的變化無(wú)關(guān)。理想的穩(wěn)壓器是輸出阻抗為零的恒壓源。實(shí)際上，它是內(nèi)阻很小的電壓源。其內(nèi)阻越小，穩(wěn)壓性能越好。

穩(wěn)壓電路是整個(gè)電子系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，也可以是一個(gè)獨(dú)立的電子部件。電子技術(shù)31穩(wěn)壓電路的作用:交流電壓脈動(dòng)直流電壓整流濾波有波紋的直流電壓穩(wěn)壓直流電壓電子技術(shù)321.穩(wěn)壓原理——利用穩(wěn)壓管的反向擊穿特性。

由于反向特性陡直，較大的電流變化，只會(huì)引起較小的電壓變化。18.3.1穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路

電子技術(shù)33穩(wěn)壓原理：(1)當(dāng)輸入電壓變化時(shí)UiUZUoUoURIIZ由圖知：電子技術(shù)34(2)當(dāng)負(fù)載電流變化時(shí)穩(wěn)壓過(guò)程：

ILUoURUoIZIR電子技術(shù)352、穩(wěn)壓管的選擇電子技術(shù)3618.3.2恒壓源電子技術(shù)RLRDZUZ+-U+2反相輸入：UO=-（RF/R1）*UZ37電子技術(shù)RLRDZUZ+-U+2同相輸入：UO=（1+RF/R1）*UZ恒壓源的輸出電壓是可調(diào)的，并引入電壓負(fù)反饋使輸出電壓更為穩(wěn)定。388Uo+UIRLV1+UCE并聯(lián)型穩(wěn)壓電路—調(diào)整管與負(fù)載并聯(lián)串聯(lián)型穩(wěn)壓電路—調(diào)整管與負(fù)載串聯(lián)+UI取樣電路調(diào)整管比較放大電路基準(zhǔn)電壓UZUF一、結(jié)構(gòu)和穩(wěn)壓原理18.3.3串聯(lián)型穩(wěn)壓電路電子技術(shù)39穩(wěn)壓的實(shí)質(zhì)：UCE

的自動(dòng)調(diào)節(jié)使輸出電壓恒定8+Uo+UIR2RLR1R1UFUZR2RP電子技術(shù)UO

UfUBICUCEUOUCE+-UB+-40電子技術(shù)二、輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍8+Uo+UIR2RLR1R1UFUZR2RP41W7800

系列(正電源)W7900系列(負(fù)電源)5V/6V/9V/12V/15V/18V/24V78、79系列的型號(hào)命名輸出電流78L

××/79L××—輸出電流100mA78M××/9M××—輸出電流500mA78××/79××—輸出電流1.5A輸出電壓18.3.4集成穩(wěn)壓電源電子技術(shù)一、三端集成穩(wěn)壓器421端:輸入端2端:公共端3端:輸出端123W7805

輸出

5V，最大電流

1.5AW78M05

輸出

5V，最大電流

0.5AW78L05

輸出

5V，最大電流

0.1A例如：W7905

輸出-

5V，最大電流

1.5A電子技術(shù)43封裝W7805123UIUOGNDW7905123UIUOGND符號(hào)W7800++213W790013_2_塑料封裝金屬封裝電子技術(shù)44二、W7800的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和基本應(yīng)用電路內(nèi)部結(jié)構(gòu)+UI取樣電路調(diào)整電路保護(hù)電路基準(zhǔn)電壓比較放大啟動(dòng)電路+UO電子技術(shù)45基本使用方法+20V+15V注意：輸入電壓Ui一般應(yīng)比輸出電壓端Uo高3V以上。C1、C2的作用：防止自激振蕩，減小高頻噪聲、改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)。0.33F1F電子技術(shù)46輸出正、負(fù)電壓的電路~24V~24V~220