直流穩(wěn)壓電源82443課件

第

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章直流穩(wěn)壓電源12.4晶閘管及可控整流電路12.1整流電路12.2濾波器12.3直流穩(wěn)壓電源濾波整流穩(wěn)壓變壓交流電源負載OtuOtuOtuOtuOtu下圖是半導體直流電源的原理方框圖,它表示把交流電變換為直流電的過程。圖中各環(huán)節(jié)的功能如下：1.整流變壓器將交流電源電壓變換為符合整流需要的電壓。2.整流電路將交流電壓變換為單向脈動電壓。整流電路中最常用的是單相橋式整流電路它由四個二極管D1D4

接成電橋的形式構(gòu)成。12.1整流電路RLioD4D3D2D1~+u+uo3.濾波器：

減小整流電壓的脈動程度。4.穩(wěn)壓環(huán)節(jié)：在交流電源電壓波動或負載變動時，使直流輸出電壓穩(wěn)定。為符合整流需要的電壓。RLD4D3D2ioD1在u的負半周，D2和D4導通，D1和D3截止(相當于開路)，電流的通路如圖中綠色箭頭所示。~+u+uo+–在一個周期內(nèi)，通過電阻的電流方向相同，在負載上得到的是全波整流電壓uo。totototo2323Im2233uD1uD3uD4uD2uOuuDiO

由于二極管的正向壓降很小，因此可認為uO的波形和u的正半波是相同的。輸出電壓的平均值為式中U是變壓器二次電壓u的有效值。截止管所承受的最高反向電壓為下圖是單相橋式整流電路的簡化畫法+uoRLio~+u[例1]已知負載電阻RL=80，負載電壓UO=110V。今采用單相橋式整流電路，交流電源電壓為380V。(1)如何選用晶體二極管？(2)求整流變壓器的變比及容量。[解](1)負載電流每個二極管通過的平均電流變壓器二次側(cè)電壓的有效值為電容充電電容放電二極管導通時給電容充電，二極管截止時電容向負載放電；12.2.1電容濾波器(C濾波器)電容濾波器的組成和工作原理，如下圖所示。RLD1D4D3D2ioC濾波后輸出電壓uo的波形變得平緩，平均值提高。12.2濾波器~+uo=uc+u經(jīng)C濾波后uO的波形tuOtt't

tO2可見放電時間常數(shù)=RLC越大，脈動越小，輸出電壓平均值越高，一般要求式中T是uO的周期。這時，UO1.2U

[例

1]有一單相橋式電容濾波整流電路，已知交流電源頻率f=50Hz，負載電阻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。[解]

(1)選擇整流二極管流過二極管的電流取UO=1.2U，所以變壓器二次側(cè)電壓的有效值為二極管所承受的最高反向電壓因此可選用2CZ52B型二極管，其最大整流電流為100mA，反向工作峰值電壓為50V。(2)選擇濾波電容器選用C=250F，耐壓為50V的極性電容器。12.3直流穩(wěn)壓電源12.3.1穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路RLCRIRIZDZIo+Uo+UI~+引起電壓不穩(wěn)定的原因是交流電源電壓的波動和負載電流的變化，下面分析在這兩種情況下的穩(wěn)壓作用。

(1)當交流電源電壓增加而使整流輸出電壓UI隨著增加時，負載電壓Uo也要增加。Uo即為穩(wěn)壓管兩端的反向電壓。當負載電壓Uo稍有增加時，穩(wěn)壓管的電流IZ就顯著增加，因此限流電阻R上的壓降增加，以抵償UI的增加，從而使Uo保持近似不變。(2)當電源電壓保持不變，而負載電流增大時，電阻R上的壓降增大，負載電壓Uo因而下降。只要Uo下降一點，穩(wěn)壓管電流IZ就顯著減小，使通過電阻R的電流和電阻上的壓降保持近似不變，因此負載電壓Uo也就近似穩(wěn)定不變。選擇穩(wěn)壓管時一般取UZ=Uo，UI=(2~3)Uo[例1]有一穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路，負載電阻RL由開路變到3k，交流電壓經(jīng)整流濾波后得出UI=30V。今要求輸出直流電壓UO=12V，試選擇穩(wěn)壓管DZ。[解]根據(jù)輸出電壓UO=12V的要求，負載電流最大值可選擇穩(wěn)壓管2CW60，其穩(wěn)定電壓UZ=(11.5~12.5)V，其穩(wěn)定電流IZ=5mA，最大穩(wěn)定電流IZM=19mA。12.3.2集成穩(wěn)壓電源本節(jié)主要介紹W7800系列(輸出正電壓)和W7900系列(輸出負電壓)，它們的電路符號如下圖所示:W7800++231W790013_2_這種穩(wěn)壓器只有輸入端、輸出端和公共端三個引出端，故也稱為三端集成穩(wěn)壓器。W7800系列1為輸入端，2為輸出端，3為公共端；W7900系列3為輸入端，2為輸出端，1為公共端。W7800系列輸出固定的正電壓有5V，8V，12V，15V，18V，24V多種。例如W7812的輸出電壓為12

V。W7900系列輸出固定負電壓，其參數(shù)與W7800基本相同。~24V~24V~220VW7815W7915132321++CC1000F1000FCi0.33FCi0.33FCO1FCO1F+15V15V(1)同時輸出正、負電壓的電路(2)提高輸出電壓的電路輸出電壓UO=U+UZW78132CiCO

DZ+UO+UI+U+UZ(3)擴大輸出電流的電路可采用外接功率管T的方法來擴大輸出電流。一般I3很小，可忽略不計，則可得出TICW78123CiCOI2RI3I1+UO+UIIRIBIO設(shè)=10，UBE=0.3V，R=0.5，I2=1A，由上式可算出IC=4A，輸出電流IO=I2+IC=5A，比I2擴大了。(4)輸出電壓可調(diào)的電路W78CiCO+UI+U+++UOR1R2R3R4可見移動電位器滑動端，改變電阻R2和R1的比值，便可調(diào)節(jié)輸出電壓UO的大小。返回2.工作原理S(c)S(a)S(b)可用下面的實驗來說明晶閘管的工作原理。(1)晶閘管導通(燈亮)必須同時具備兩個條件：第一，在陽極與陰極之間加正向電壓；第二，控制極和陰極之間也要加正向電壓(實際上加正觸發(fā)脈沖)。

(2)晶閘管導通后,斷開控制極[圖(b)所示]，晶閘管繼續(xù)導通，即晶閘管一旦導通后，控制極就失去控制作用(這對普通晶閘管而言)。

(3)要使從導通轉(zhuǎn)為阻斷(截止)，必須切斷陽極電源，或在陽極與陰極之間加反向電壓，或?qū)㈦娏鳒p小到某一數(shù)值(維持電流

IH)以下。3.伏安特性導通阻斷OIHIAUAUBRUBOIG0>IG1

>IG2++從正向特性看，當UA<UBO時，晶閘管處于阻斷狀態(tài)，只有很小的漏電流通過。當UA增大到某一數(shù)值時，晶閘管由阻斷狀態(tài)突然導通，這時所對應的電壓稱為正向轉(zhuǎn)折電壓UBO。IG越大，UBO越低。晶閘管導通后，就有較大電流通過，但管壓降只有1V左右。從反向特性看，晶閘管處于阻斷狀態(tài)，只有很小的反向漏電流通過，當反向電壓增大到某一數(shù)值時，使晶閘管反向?qū)?擊穿)，所對應的電壓稱為反向轉(zhuǎn)折電壓UBR。晶閘管的型號及其含義如下:KP—導通時平均電壓組別(小于100A不標)，共9級，用A~1字母表示0.4~1.2V額定電壓，用其百位數(shù)或千位數(shù)表示額定正向平均電流(A)普通型晶閘管整流輸出電壓的平均值可以用控制角表示，即顯然，導通角

越大(控制角

越小)輸出電壓越高。晶閘管所需的觸發(fā)脈沖由專門的觸發(fā)電路提供。

[例1]有一純電阻負載，需要可調(diào)的直流電源：電壓UO=0~180V，電流IO=0~6A?，F(xiàn)采用單相半控橋式整流電路，試求交流電壓的有效值，并選擇整流元