電力電子技術(shù)13春

第9章電力電子技術(shù)9.1電力電子器件9.2整流電路9.3直流變換電路9.4逆變電路9.5交流變換電路本章要求：1.了解晶閘管的基本構(gòu)造、工作原理、特性曲線和主要參數(shù)；2.了解單相可控整流電路的可控原理和整流電壓與電流的波形，了解單結(jié)晶閘管及其觸發(fā)電路；3.了解逆變電路、變頻電路和交流調(diào)壓電路及斬波電路的工作原理和應(yīng)用。第9章電力電子技術(shù)9.1電力電子器件(1)不控器件器件的導(dǎo)通和關(guān)斷無(wú)可控功能。如整流二極管(D)。(2)半控器件器件的導(dǎo)通可控,但關(guān)斷不可控。如普通晶閘管(T)。(3)全控器件器件的導(dǎo)通和關(guān)斷均具可控的功能。如可關(guān)斷晶閘管(GTO)

、功率晶體管(GTR)

、功率場(chǎng)效晶體管(VDMOS)及絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。9.1.1電力電子器件的分類電力電子器件的符號(hào)電力電子器件的主要性能指標(biāo)電壓、電流、工作頻率。KGATKADKGAGTOGSDVDMOSBECGTRGECIGBT9.1.2晶閘管

晶閘管是在晶體管基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種大功率半導(dǎo)體器件。它的出現(xiàn)使半導(dǎo)體器件由弱電領(lǐng)域擴(kuò)展到強(qiáng)電領(lǐng)域。晶閘管也像半導(dǎo)體二極管那樣具有單向?qū)щ娦?，但它的?dǎo)通時(shí)間是可控的，主要用于整流、逆變、調(diào)壓及開關(guān)等方面。優(yōu)點(diǎn)：

體積小、重量輕、效率高、動(dòng)作迅速、維修簡(jiǎn)單、操作方便、壽命長(zhǎng)、容量大（正向平均電流達(dá)千安、正向耐壓達(dá)數(shù)千伏）。（Silicon

ControlledRectifier）G控制極1.基本結(jié)構(gòu)K陰極陽(yáng)極

AP1P2N1N2晶閘管具有三個(gè)PN結(jié)。(b)結(jié)構(gòu)KGA(a)符號(hào)晶閘管的結(jié)構(gòu)及符號(hào)四層半導(dǎo)體三個(gè)

PN

結(jié)晶閘管的實(shí)物圖P1P2N1N2K

GA晶閘管相當(dāng)于PNP和NPN型兩個(gè)晶體管的組合PPNNNPAGK+KA

T2T1_P2N1N2IGIAP1N1P2IKG2.工作原理在極短時(shí)間內(nèi)使兩個(gè)三極管均飽和導(dǎo)通，此過(guò)程稱觸發(fā)導(dǎo)通。形成正反饋過(guò)程EA>0、EG>0AKGEA+_RT1T2EG_+EA+_RT1T2EGA_+K晶閘管導(dǎo)通后，去掉EG，依靠正反饋，仍可維持導(dǎo)通狀態(tài)。2.工作原理EA>0、EG>0形成正反饋過(guò)程G晶閘管導(dǎo)通的條件：(1)晶閘管陽(yáng)極電路(陽(yáng)極與陰極之間)施加正向電壓。(2)晶閘管控制電路(控制極與陰極之間)加正向電壓或正向脈沖(正向觸發(fā)電壓)。

晶閘管導(dǎo)通后，控制極便失去作用。

依靠正反饋，晶閘管仍可維持導(dǎo)通狀態(tài)。晶閘管關(guān)斷的條件：

(1)必須使可控硅陽(yáng)極電流減小，直到正反饋效應(yīng)不能維持。

(2)將陽(yáng)極電源斷開或者在晶閘管的陽(yáng)極和陰極間加反向電壓。正向特性反向特性URRMUFRMIG2>IG1>IG0UBRIFUBO正向轉(zhuǎn)折電壓IHOUIIG0IG1IG2+_+_反向轉(zhuǎn)折電壓正向平均電流維持電流U3.伏安特性4.主要參數(shù)(1)正向重復(fù)峰值電壓UDRM晶閘管控制極開路且正向阻斷情況下,可以重復(fù)加在晶閘管兩端的正向峰值電壓。一般UDRM

比正向轉(zhuǎn)折電壓UBO低100V。(2)反向重復(fù)峰值電壓URRM晶閘管控制極開路時(shí),可以重復(fù)加在晶閘管兩端的反向峰值電壓。一般URRM

比反向轉(zhuǎn)折電壓|UBO|低100V。(3)正向平均電流IF環(huán)境溫度為40°C及標(biāo)準(zhǔn)散熱條件下，晶閘管處于全導(dǎo)通時(shí)可以連續(xù)通過(guò)的工頻正弦半波電流的平均值。IFt2如果正弦半波電流的最大值為Im,則普通晶閘管IF為1A—1000A。(4)維持電流

IH在規(guī)定的環(huán)境和控制極斷路時(shí)，晶閘管維持導(dǎo)通狀態(tài)所必須的最小電流。晶閘管型號(hào)及其含義導(dǎo)通時(shí)平均電壓組別共九級(jí),用字母A~I表示0.4~1.2V額定電壓,用百位或千位數(shù)表示取UFRM或URRM較小者額定正向平均電流(IF)（晶閘管類型）P--普通晶閘管K--快速晶閘管S--雙向晶閘管晶閘管KP普通型如KP5-7表示額定正向平均電流為5A,額定電壓為700V。雙向晶閘管特點(diǎn)：相當(dāng)于兩個(gè)晶閘管反向并聯(lián)，兩者共用一個(gè)控制極。

晶閘管雙向觸發(fā)導(dǎo)通。

UA2>UA1時(shí)控制極相對(duì)于A1加正脈沖，uGA1>0，晶閘管正向?qū)?，電流從A2流向A1。

UA2<UA1時(shí)

控制極相對(duì)于A1加負(fù)脈沖，uGA1<0，晶閘管反向?qū)?，電流從A1流向A2。工作原理：(a)結(jié)構(gòu)圖(b)GA1PNPNA2NNN(b)符號(hào)控制極第二電極TA2GA1第一電極可關(guān)斷晶閘管符號(hào)：KGAGTO特點(diǎn)：控制極加正觸發(fā)信號(hào)，晶閘管導(dǎo)通；控制極加負(fù)觸發(fā)信號(hào)，晶閘管關(guān)斷。GTO全控示意圖KGAiGiAREAiGiA9.1.3功率晶體管、功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管

和絕緣柵雙極晶體管1.功率晶體管2.功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管3.絕緣柵雙極晶體管這種晶體管主要作為功率開關(guān)使用。這種場(chǎng)效應(yīng)管的漏極電流較大，可達(dá)幾百A；耐壓較高，漏-源電壓可達(dá)千伏；效率較高、速度較快。這種晶體管綜合了功率晶體管和功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管的優(yōu)點(diǎn)，具有較高的電壓與電流和工作頻率，其關(guān)斷時(shí)間可縮短到40ns。uDO1單相半波整流電路1)工作原理u

正半周，Va>Vb，二極管D導(dǎo)通；2)工作波形

u負(fù)半周，Va<Vb，二極管D截止。–++–aTrDuoubRLioutOuoO9.2整流電路9.2.1不可控整流電路3)參數(shù)計(jì)算(1)整流電壓平均值Uo(2)整流電流平均值Io(3)流過(guò)每管電流平均值ID(4)每管承受的最高反向電壓UDRM(5)變壓器副邊電流有效值I4)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

半波整流電路的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用的元件少。缺點(diǎn)：只利用了電源的半個(gè)周期，所以電源利用率低，輸出的直流成分比較低；輸出波形的脈動(dòng)大；變壓器電流含有直流成分，容易飽和。故半波整流只用在要求不高，輸出電流較小的場(chǎng)合。2單相橋式整流電路2)工作原理u

正半周，Va>Vb，二極管D1、D3

導(dǎo)通，D2、D4

截止。3)工作波形uD2uD41)電路結(jié)構(gòu)－uouDttRLuiouo1234ab+–+–－u2)工作原理3)工作波形uD2uD41)電路結(jié)構(gòu)RLuiouo1234ab+–+–u

正半周，Va>Vb，二極管1、3導(dǎo)通，2、4截止。u

負(fù)半周，Va<Vb，二極管2、4導(dǎo)通，1、3截止。uouDttuD1uD3－－u4)參數(shù)計(jì)算(1)整流電壓平均值Uo(2)整流電流平均值Io(3)流過(guò)每管電流平均值ID(4)每管承受的最高反向電壓UDRM(5)變壓器副邊電流有效值I(1)輸出直流電壓高；

(2)脈動(dòng)較??；

(3)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。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，提高了可靠性，使用起來(lái)非常方便。橋式整流電路的優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)蜗嗾髂K三相整流模塊解：變壓器副邊電壓有效值例1：?jiǎn)蜗鄻蚴秸麟娐罚阎涣麟娋W(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。流過(guò)每只二極管電流平均值每只二極管承受的最高反向電壓整流電流的平均值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

U=1.1111122V例1：?jiǎn)蜗鄻蚴秸麟娐罚阎涣麟娋W(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。

I=1.11Io=21.11=2.2A

變壓器副邊電流有效值變壓器容量

S=UI=122

2.2=207.8VA變壓器副邊電壓U

122V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。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。

uo

u

π2π3π4πtwtwπ2π3π4πoo

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。uo+_~u+_RLD2D4D1D33三相橋式整流電路2)工作原理在每一瞬間共陰極組中陽(yáng)極電位最高的二極管導(dǎo)通；共陽(yáng)極組中陰極電位最低的二極管導(dǎo)通。1)電路D1RLuoD6D3D5D4D2io

Cbau++––o三相變壓器原繞組接成三角形，副繞組接成星形共陽(yáng)極組共陰極組在t1~

t2

期間共陰極組中a點(diǎn)電位最高，D1導(dǎo)通；共陽(yáng)極組中b點(diǎn)電位最低，D4導(dǎo)通。負(fù)載兩端的電壓為線電壓uab。D1RLuoD6D3D5D4D2io

Cbau++––

o負(fù)載電壓2)工作原理變壓器副邊電壓uouaubuC2uoot1t2t3t4t5t6t7t8t9在t2~

t3

期間共陰極組中a點(diǎn)電位最高，D1導(dǎo)通；共陽(yáng)極組中c點(diǎn)電位最低，D6導(dǎo)通。負(fù)載兩端的電壓為線電壓uaC。D1RLuoD6D3D5D4D2io

Cbau++––

o負(fù)載電壓2)工作原理變壓器副邊電壓uouaubuC2t1t2t3t4t5t6t7t8t9uoo在t3~

t4

期間共陰極組中b點(diǎn)電位最高，D3導(dǎo)通；共陽(yáng)極組中c點(diǎn)電位最低，D6導(dǎo)通。負(fù)載兩端的電壓為線電壓ubC。D1RLuoD6D3D5D4D2io

Cbau++––

o負(fù)載電壓2)工作原理變壓器副邊電壓uouaubuC2t1t2t3t4t5t6t7t8t9uoo在t4~

t5

期間共陰極組中b點(diǎn)電位最高，D3導(dǎo)通；共陽(yáng)極組中a點(diǎn)電位最低，D2導(dǎo)通。負(fù)載兩端的電壓為線電壓uba。D1RLuoD6D3D5D4D2io

Cbau++––

o負(fù)載電壓2)工作原理變壓器副邊電壓uouaubuC2t1t2t3t4t5t6t7t8t9uoot1t2t3t4t5t6t7t8t9uoo2.工作原理結(jié)論：

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)通（導(dǎo)通角為120°）。D1RLuoD6D3D5D4D2iocbau++––

o變壓器副邊電壓負(fù)載電壓負(fù)載兩端的電壓為線電壓。uouaubuC23)參數(shù)計(jì)算(1)整流電壓平均值Uo(2)整流電流平均值Io(3)流過(guò)每管電流平均值ID(4)每管承受的最高反向電壓UDRM9.2.2可控整流電路

1.單相半波可控整流電路(1)電阻性負(fù)載

u>0時(shí)：若uG=0，晶閘管不導(dǎo)通，u

<0時(shí):晶閘管承受反向電壓不導(dǎo)通,

uO=0,uT=u，故稱可控整流?？刂茦O加觸發(fā)信號(hào)，晶閘管承受正向電壓導(dǎo)通，uuoRL+–+uT+––TiotO工作原理t12u

<

0時(shí):

可控硅承受反向電壓不導(dǎo)通即：晶閘管反向阻斷加觸發(fā)信號(hào)，晶閘管承受正向電壓導(dǎo)通tOu

>0時(shí):tOtO接電阻負(fù)載時(shí)單相半波可控整流電路電壓、電流波形控制角t1tOt22tO導(dǎo)通角整流輸出電壓及電流的平均值由公式可知：改變控制角，可改變輸出電壓UO。(2)電感性負(fù)載與續(xù)流二極管

當(dāng)電壓u過(guò)零后，由于電感反電動(dòng)勢(shì)的存在，晶閘管在一段時(shí)間內(nèi)仍維持導(dǎo)通，失去單向?qū)щ娮饔?。uuOR+–+uT+––T?LeL?在電感性負(fù)載中,當(dāng)晶閘管剛觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)，電感元件上產(chǎn)生阻礙電流變化的感應(yīng)電勢(shì)(極性如圖)，電流不能躍變，將由零逐漸上升(見(jiàn)波形)。tOtOt1tOt22tO工作波形u>0時(shí)：

D反向截止，不影響整流電路工作。u

<0時(shí)：

D正向?qū)?晶閘管承受反向電壓關(guān)斷,電感元件L釋放能量形成的電流經(jīng)D構(gòu)成回路(續(xù)流),負(fù)載電壓uO波形與電阻性負(fù)載相同(見(jiàn)波形圖)。電感性負(fù)載(加續(xù)流二極管)uuOR+–+uT+––LTioDio+–tO工作波形(加續(xù)流二極管)iLttOtO22.單相半控橋式整流電路(1)電路(2)工作原理T1和D2承受正向電壓。T1控制極加觸發(fā)電壓,則T1和D2導(dǎo)通，電流的通路為T1、T2晶閘管D1、D2晶體管aRLD2T1b電壓u為正半周時(shí)：此時(shí)，T1和D2均承受反向電壓而截止。io+–+–T1T2RLuOD1D2au+–bT2和D1承受正向電壓。T2控制極加觸發(fā)電壓,則T2和D1導(dǎo)通，電流的通路為電壓u為負(fù)半周時(shí)：bRLD1T2a此時(shí)，T1和D2均承受反向電壓而截止。io+–+–T1T2RLuOD1D2au+–btOttOtO(3)工作波形2(4)輸出電壓及電流的平均值兩種常用可控整流電路電路特點(diǎn)該電路只用一只晶閘管，且其上無(wú)反向電壓。2.晶閘管和負(fù)載上的電流相同。(1)uTD2D1D4uORLD3+-+-電路特點(diǎn)1.電路接入電感性負(fù)載時(shí)，二極管D1、D2起續(xù)流作用。2.由于T1的陽(yáng)極和T2的陰極相連，兩管控制極必須加獨(dú)立的觸發(fā)信號(hào)。(2)T1T2D1D2uuORL+-+-3單結(jié)晶體管觸發(fā)電路1.單結(jié)晶體管B2第二基極B1N歐姆接觸電阻P發(fā)射極E第一基極PN結(jié)N型硅片(a)示意圖單結(jié)晶體管結(jié)構(gòu)示意圖及其表示符號(hào)(b)符號(hào)(1)結(jié)構(gòu)B2EB1(2)工作原理UE<

UBB+UD=UP時(shí)PN結(jié)反偏，IE很??；PN結(jié)正向?qū)?IE迅速增加。UE

UP時(shí)

–分壓比(0.5~0.9)UP

–峰點(diǎn)電壓UD–

PN結(jié)正向?qū)▔航礏2B1UBBEUE+_+_RP+_+_等效電路測(cè)量單結(jié)晶體管的實(shí)驗(yàn)電路由圖可求得RERB1RB2AUBBEUE+_RP+_+_B2B1RE(3)單結(jié)晶體管的伏安特性UV、IV(谷點(diǎn)電壓、電流):維持單結(jié)管導(dǎo)通的最小電壓、電流。

UP(峰點(diǎn)電壓)：

單結(jié)管由截止變導(dǎo)通

所需發(fā)射極電壓。IpIVoIEUEUP峰點(diǎn)電壓UV谷點(diǎn)電壓V負(fù)阻區(qū)截止區(qū)飽和區(qū)UE>UP后，大量空穴注入基區(qū)，致使IE增加、UE反而下降，出現(xiàn)負(fù)阻-負(fù)阻區(qū)。P(1)UE<UP時(shí)單結(jié)管截止；UE>UP時(shí)單結(jié)管導(dǎo)通，UE<UV時(shí)恢復(fù)截止。單結(jié)晶體管的特點(diǎn)(2)晶體管的峰點(diǎn)電壓UP與外加固定電壓UBB及分壓比

有關(guān)，峰點(diǎn)電壓UP或分壓比不同，則峰值電壓UP不同。(3)不同單結(jié)晶體管的谷點(diǎn)電壓UV和谷點(diǎn)電流IV都比一樣。谷點(diǎn)電壓大約在2~5V之間。常選用

稍大一些，UV稍小的單結(jié)晶體管，以增大輸出脈沖幅度和移相范圍。B2EB12.單結(jié)晶體管觸發(fā)電路(1)振蕩電路單結(jié)晶體管弛張振蕩電路單結(jié)晶體管弛張振蕩電路利用單結(jié)管的負(fù)阻特性及RC電路的充放電特性組成頻率可調(diào)的振蕩電路。ugR2R1RUuCE+C+__+_50100k3000.47F(2)振蕩過(guò)程分析設(shè)通電前uC=0。接通電源U,電容C經(jīng)電阻R充電。電容電壓uC逐漸升高。當(dāng)uC

UP時(shí),單結(jié)管導(dǎo)通,電容C放電,R1上得到一脈沖電壓。UpUVUp-UDuCtugt電容放電至uC

Uv時(shí)，單結(jié)管重新關(guān)斷，使uO0。ugR2R1RUuCE+C+__+_50100k3000.47F注意：R值不能選的太小，否則單結(jié)管不能關(guān)斷，電路亦不能振蕩。uCttuOuPuV(b)電壓波形主電路觸發(fā)電路(3)單結(jié)管觸發(fā)的半控橋式整流電路u1+RLR1R2RPCRuZT1D1D2T2u2+–uC++–RuL+ug+u+1)整流削波U2M削波UZU2MtOtt整流Ru2+–+–uO+–uZ2)觸發(fā)電路UZUP-UDR1R2RPCuC+Rug+uZ+ttttUVUpRLT1D1D2T2uL+3)輸出電壓uL

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))。9.2.3濾波電路1電容濾波器

1)電路結(jié)構(gòu)2)工作原理

u>uC時(shí)，二極管導(dǎo)通，電源在給負(fù)載RL供電的同時(shí)也給電容充電，uC

增加，uo=uC

。

u<uC時(shí)，二極管截止，電容通過(guò)負(fù)載RL

放電，uC按指數(shù)規(guī)律下降，uo=uC

。+Cici–++–aDuoubRLio=uC

3)工作波形二極管承受的最高反向電壓為。uoutOtO4)電容濾波電路的特點(diǎn)(T—電源電壓的周期)(1)輸出電壓的脈動(dòng)程度與平均值Uo與放電時(shí)間常數(shù)RLC有關(guān)。

RLC

越大電容器放電越慢輸出電壓的平均值Uo越大，波形越平滑。近似估算?。?/p>

Uo

=1.2U(

橋式、全波）

Uo

=1.0U（半波）當(dāng)負(fù)載RL開路時(shí)，UO

為了得到比較平直的輸出電壓(2)外特性曲線有電容濾波1.4U無(wú)電容濾波0.45UUooIO結(jié)論

采用電容濾波時(shí)，輸出電壓受負(fù)載變化影響較大，即帶負(fù)載能力較差。因此電容濾波適合于要求輸出電壓較高、負(fù)載電流較小且負(fù)載變化較小的場(chǎng)合。(3)流過(guò)二極管的瞬時(shí)電流很大選管時(shí)一般取：

IOM=2ID

RLC

越大ＵO

越高，IO

越大整流二極管導(dǎo)通時(shí)間越短iD

的峰值電流越大。uotOiDtO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。流過(guò)二極管的電流二極管承受的最高反向電壓變壓器副邊電壓的有效值uRLuo++––~+C解：1.選擇整流二極管可選用二極管2CP11IOM=100mAURWM=50V

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。取RLC=5T/2已知RL=50uRLuo++––~+C解：2.選擇濾波電容器可選用C=250F，耐壓為50V的極性電容器2電感電容濾波器1)電路結(jié)構(gòu)L

uRLuo++––~+C2)濾波原理對(duì)直流分量:XL=0，L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L上。因此,在負(fù)載上得到比較平滑的直流電壓。當(dāng)流過(guò)電感的電流發(fā)生變化時(shí)，線圈中產(chǎn)生自感電勢(shì)阻礙電流的變化,使負(fù)載電流和電壓的脈動(dòng)減小。

LC濾波適合于電流較大、要求輸出電壓脈動(dòng)較小的場(chǎng)合，用于高頻時(shí)更為合適。3形濾波器形LC濾波器

濾波效果比LC濾波器更好，但二極管的沖擊電流較大。

比形LC濾波器的體積小、成本低。LuRLuo++––~+C2+C1形RC濾波器RuRLuo++––~+C2+C1

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。交直流收擴(kuò)兩用機(jī)電源N1N3C20.047FD2D3D4D12CZ12A×4N2FU23A2000F/50V+C1–24VFU11A直流24V交流～220V如圖電源輸出電壓為24V,電流為1.8A。變壓器副繞組N3的電壓約為20V,C2起抑制高頻干擾作用；副繞組N2的電壓為5.5V，供照明指示燈用。直流24V電池的極性可任意接入。9.3直流變換電路

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。一、穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路2、工作原理UO

=UZ

IR=IO+IZUIUZRL(IO)IR設(shè)UI一定，負(fù)載RL變化UO

基本不變IR

(IRR)基本不變UO

(UZ

)IZ1、電路+–UIRL+CIOUO+–+–uIRRDZIz限流調(diào)壓穩(wěn)壓電路9.3.1線性直流穩(wěn)壓電路二、串聯(lián)型穩(wěn)壓電路1、電路結(jié)構(gòu)串聯(lián)型穩(wěn)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。調(diào)整元件比較放大基準(zhǔn)電壓取樣電路UiTR3UZRLUO+–R4++––+UB+–DZ+–Uf+–R2R1當(dāng)由于電源電壓或負(fù)載電阻的變化使輸出電壓UO

升高時(shí)，有如下穩(wěn)壓過(guò)程：2、穩(wěn)壓過(guò)程由電路圖可知UOUfUBUOICUCE由于引入的是串聯(lián)電壓負(fù)反饋，故稱串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。TUOUiR3UZRL+–R4++––+UB+–DZ+–Uf+–R2R13、輸出電壓及調(diào)節(jié)范圍

輸出電壓UiTR3UZRLUO+–R4++––+UB+–DZ+–Uf+–R2R1三、集成穩(wěn)壓電源單片集成穩(wěn)壓電源，具有體積小,可靠性高,使用靈活,價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。最簡(jiǎn)單的集成穩(wěn)壓電源只有輸入，輸出和公共引出端,故稱之為三端集成穩(wěn)壓器。1.分類XX兩位數(shù)字為輸出電壓值三端穩(wěn)壓器輸出固定電壓輸出可調(diào)電壓輸出正電壓78XX輸出負(fù)電壓79XX（1.25~37V連續(xù)可調(diào)）2.外形及引腳功能W7800系列穩(wěn)壓器外形1—輸入端3—公共端2—輸出端78xxW7900系列穩(wěn)壓器外形1—公共端3—輸入端2—輸出端79xx塑料封裝3.性能特點(diǎn)（7800、7900系列）輸出電流超過(guò)1.5A（加散熱器）不需要外接元件內(nèi)部有過(guò)熱保護(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)輸出電壓容差為4%輸出電壓額定值有:

5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等。4.主要參數(shù)(1)電壓調(diào)整率SU(穩(wěn)壓系數(shù))

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。(2)電流調(diào)整率SI

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)載能力。0.005~0.02%0.1~1.0%(3)輸出電壓UO

(6)最大輸入電壓UiM

(7)最大功耗PM

(4)最大輸出電流IOM

(5)最小輸入、輸出電壓差(Ui-UO

)min

輸出為固定正電壓時(shí)的接法如圖所示。(1)

輸出為固定電壓的電路輸入與輸出之間的電壓不得低于3V！5.三端固定輸出集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用COW7805CiUi+_+_UO123

0.1~1F1F為了瞬時(shí)增減負(fù)載電流時(shí)，不致引起輸出電壓有較大的波動(dòng)。即用來(lái)改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)。用來(lái)抵消輸入端接線較長(zhǎng)時(shí)的電感效應(yīng)，防止產(chǎn)生自激振蕩。即用以改善波形。(2)同時(shí)輸出正、負(fù)電壓的電路23220V

24V+C

24V+CW7815Ci+15V123CiW79151COCO–15V1F1F0.33F0.33F1000F1000FUXX:

為W78XX固定輸出電壓UO=UXX+UZ（3）提高輸出電壓的電路COW78XXCiUI+_+_UO123UXXUZRDZ+_+_IO=I2+IC（4）提高輸出電流的電路當(dāng)IO較小時(shí)，UR較小，T截止，IC=0。COW78XXCiUI+_+_UO123RURICI2IOT+–當(dāng)IO>

IOM時(shí)，UR較大，T導(dǎo)通，IO=IOM+IC

R可由功率管T的UBE和穩(wěn)壓器的IOM確定,即RUBE/IOM。6.三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用流過(guò)調(diào)整端電流<100μA，在要求不高的場(chǎng)合它在R2上的壓降可以忽略2、1兩端電壓為1.25V—

基準(zhǔn)電壓COCW117CiUi+_+_UO321AdjR1R22401μF0.1μF1

BuckConverter電感電流：

連續(xù)

(CCM-ContinuousCurrentMode)

臨界

斷續(xù)(DCM-DiscontiuousCurrentMode)電壓紋波、諧波、內(nèi)阻……9.3.2開關(guān)直流穩(wěn)壓電路電流的不同狀態(tài)1★電流連續(xù)狀態(tài)：穩(wěn)定狀態(tài)下：——直流變壓器2

BoostConverter

電感電流：

連續(xù)臨界斷續(xù)

電壓紋波電流的不同狀態(tài)1★電流連續(xù)狀態(tài)：穩(wěn)定狀態(tài)下：★電流臨界狀態(tài)：臨界電流平均值：19.4逆變電路能夠?qū)崿F(xiàn)DC-AC變換的電路稱為逆變電路。逆變器UDDCuO

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