第25講直流電源(1)改

第二十五講第十章教學(xué)要求重點(diǎn)與難點(diǎn)1、掌握半波和全波整流電路的工作原理和輸出電壓的計(jì)算；2、掌握濾波電路的工作原理和輸出電壓的計(jì)算；3、理解穩(wěn)壓電路的主要性能指標(biāo)的定義；4、掌握硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的工作原理及限流電阻的計(jì)算；5、掌握串聯(lián)穩(wěn)壓電路的工作原理和輸出電壓的計(jì)算，掌握集成穩(wěn)壓電源的應(yīng)用；6、了解開關(guān)穩(wěn)壓電源的工作原理及性能。重點(diǎn)：全波整流電路，電容濾波電路，硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路，串聯(lián)穩(wěn)壓電路，集成穩(wěn)壓電源的應(yīng)用。難點(diǎn)：全波整流、電容濾波電路工作波形分析，開關(guān)穩(wěn)壓電源的工作原理。本次課教學(xué)要求1、掌握半波和全波整流電路的工作原理和輸出電壓的計(jì)算；2、掌握濾波電路的工作原理和輸出電壓的計(jì)算，各種基本濾波器的特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合；3、理解穩(wěn)壓電路的主要性能指標(biāo)的定義；4、掌握硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的工作原理及限流電阻的計(jì)算。第10章直流電源10.1直流電源的組成及各部分的作用

10.2單相整流電路10.3濾波電路10.4穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路

10.5線性穩(wěn)壓電路10.6開關(guān)型穩(wěn)壓電路10.1直流電源的組成及各部分的作用結(jié)構(gòu)圖改變電壓值通常為降壓交流變脈動(dòng)的直流減小脈動(dòng)1)負(fù)載變化輸出電壓基本不變；2)電網(wǎng)電壓變化輸出電壓基本不變。。

直流電源是能量轉(zhuǎn)換電路，一般是將220V（或380V）50Hz的交流電轉(zhuǎn)換為直流電。半波整流全波整流

在分析電源電路時(shí)要特別考慮的兩個(gè)問題：允許電網(wǎng)電壓波動(dòng)±10％，且負(fù)載有一定的變化范圍。10.2單相整流電路10.2.1半波整流電路10.2.2橋式整流電路對(duì)整流電路要研究清楚以下問題：1.電路的工作原理：二極管工作狀態(tài)、波形分析2.輸出電壓和輸出電流的平均值：輸出為脈動(dòng)的直流電壓3.整流二極管的選擇：二極管承受的最大整流平均電流和最高反向工作電壓1.工作原理10.2.1半波整流電路PP.316-318u2的正半周，D導(dǎo)通，A→D→RL→B，uO=u2。u2的負(fù)半周，D截止，承受反向電壓，為u2；uO=0。2.輸出電壓的計(jì)算10.2.1半波整流電路（續(xù)）考慮到電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍為±10％，二極管的極限參數(shù)應(yīng)滿足：3.二極管的選擇設(shè)變壓器副邊電壓有效值為U2，輸出平均電壓1.工作原理10.2.2橋式整流電路

PP.318-320u2的正半周A→D1→RL→D3→B，uO=u2u2的負(fù)半周B→D2→RL→D4→A，uO=-u2四只管子如何接？集成的橋式整流電路稱為整流橋。若接反了呢？單相橋式整流電路工作原理演示2.輸出電壓的計(jì)算10.2.2橋式整流電路

（續(xù)）3.二極管的選擇10.2.2橋式整流電路

（續(xù)）考慮到電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍為±10％，二極管的極限參數(shù)應(yīng)滿足：+AC-~+~-~+-~幾種常見的硅整流橋外形10.3濾波電路10.3.1電容濾波電路10.3.2電感濾波電路10.3.3復(fù)式濾波電路1.工作原理10.3.1電容濾波電路PP.321-322充電放電速度與正弦波下降速度相同按指數(shù)規(guī)律下降濾波后，輸出電壓平均值增大，脈動(dòng)變小?？紤]變壓器和整流電路的內(nèi)阻1.工作原理（續(xù)）C越大，RL越大，τ放電將越大，曲線越平滑，脈動(dòng)越小。內(nèi)阻使2.二極管的導(dǎo)通角10.3.1電容濾波電路

（續(xù)）導(dǎo)通角無(wú)濾波電容時(shí)θ＝π。有濾波電容時(shí)θ<π，且二極管平均電流增大，故其峰值很大！θ小到一定程度，難于選擇二極管！為什么？end橋式整流、電容濾波工作原理演示3.電容的選擇及UO（AV）的估算10.3.1電容濾波電路

（續(xù)）若負(fù)載開路UO（AV）＝？。2的耐壓值應(yīng)大于1.12UC電容濾波電路波形實(shí)測(cè)10.3.2電感濾波電路

PP.322-323

當(dāng)回路電流減小時(shí)，感生電動(dòng)勢(shì)的方向阻止電流的減小，從而增大二極管的導(dǎo)通角。電感對(duì)直流分量的電抗為線圈電阻，對(duì)交流分量的感抗為ωL。適于大電流負(fù)載！電感濾波電路波形實(shí)測(cè)10.3.2復(fù)式濾波電路

PP.323-324為獲得更好的濾波效果，可采用復(fù)式濾波電路。電感應(yīng)與負(fù)載串聯(lián)，電容應(yīng)與負(fù)載并聯(lián)。小電流濾波效果好，(2)感性濾波電路(1)容性濾波電路輸出電壓高，濾波電路的比較Uo≈1.2U2，優(yōu)點(diǎn)：整流管導(dǎo)電通角小。負(fù)載特性差，有浪涌電流，缺點(diǎn)：輸出電壓較高，負(fù)載電流較小且負(fù)載變動(dòng)不大的場(chǎng)合。應(yīng)用：大電流濾波效果好。負(fù)載特性好，Uo≈0.9U2，優(yōu)點(diǎn)：整流管導(dǎo)電角大，輸出電壓低，無(wú)浪涌電流，缺點(diǎn)：輸出電壓較低，負(fù)載電流較大且負(fù)載變動(dòng)較大的場(chǎng)合。應(yīng)用：體積大，笨重，成本高，易引起電磁干擾。體積小，輕便，成本低。*倍壓整流電路的工作原理（1）二倍壓整流電路分析時(shí)的兩個(gè)要點(diǎn)：設(shè)①負(fù)載開路，②電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。u2負(fù)半周，u2加C1上電壓對(duì)C2充電：P→D2→C2→A，最終u2正半周C1充電：A→D1→C1→B，最終Pu2的第一個(gè)正半周：u2、C1、D1構(gòu)成回路，C1充電到：u2的負(fù)半周：u2、C2、D2、C1構(gòu)成回路，C2最終將充電到：（2）多倍壓整流電路同理，其它各電容最終也將充電到：討論一已知變壓器副邊電壓有效值為10V，電容足夠大，判斷下列情況下輸出電壓平均值UO（AV）≈？1.正常工作；2.C開路；3.RL開路；4.D1和C同時(shí)開路。討論二

整流電路如圖所示，分別求解下列兩種情況下輸出電壓的波形和平均值、整流二極管的最大整流電流和最高反向工作電壓。1.變壓器副邊電壓有效值U21＝U22＝20V；2.U21＝22V、U22＝22V。10.4穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路10.4.1穩(wěn)壓電路的主要性能指標(biāo)10.4.2穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路10.4.1

穩(wěn)壓電路的性能指標(biāo)PP.326-3271.輸出電壓2.輸出電流3.穩(wěn)壓系數(shù)表明電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)電路的穩(wěn)壓性能。在負(fù)載電流不變時(shí)，輸出電壓相對(duì)變化量與輸入電壓變化量之比。4.輸出電阻表明負(fù)載電流變化時(shí)電路的穩(wěn)壓性能。在電網(wǎng)電壓不變時(shí)，負(fù)載變化引起的輸出電壓的變化量與輸出電流的變化量之比。5.紋波電壓測(cè)試出輸出電壓的交流分量。1.穩(wěn)壓管的伏安特性和主要參數(shù)10.4.2穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路

PP.324-328穩(wěn)定電壓UZ：穩(wěn)壓管的擊穿電壓最小穩(wěn)定電流IZmin：使穩(wěn)壓管工作在穩(wěn)壓狀態(tài)的最小電流最大耗散功率PZM：允許的最大功率，PZM=IZMUZ動(dòng)態(tài)電阻rz：工作在穩(wěn)壓狀態(tài)時(shí)，rz＝ΔU/ΔI2.穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的工作原理3.性能指標(biāo)（1）輸出電壓UO＝UZ（2）輸出電流△IO<IZmax－IZmin（3）穩(wěn)壓系數(shù)（4）輸出電阻電路簡(jiǎn)單成本低，輸出電壓不可調(diào)，輸出電流變化范圍較小，穩(wěn)壓性能有待進(jìn)一步提高。特點(diǎn)4.穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)（1）UI的選擇UI＝（2～3）UZ（2）穩(wěn)壓管的選擇UZ＝UO

IZM－IZ>ILmax－ILmin（3）限流電阻的選擇保證穩(wěn)壓管既穩(wěn)壓（此時(shí)考慮瞬時(shí)值）又不損壞（此時(shí)考慮平均值），即電網(wǎng)電壓最低且負(fù)載電流最大時(shí)，穩(wěn)壓管的電流最小。電網(wǎng)電壓最高且負(fù)載電流最小時(shí)，穩(wěn)壓管的電流最大。若求得Rmin>Rmax，怎么辦？穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的計(jì)算舉例P328例10.4.1說明：教材中，對(duì)于輸入電壓的最小值，沒有考慮濾波后電壓的紋波，及脈動(dòng)系數(shù)。脈動(dòng)系數(shù)的定義是：本例中，如果考慮濾波電路輸出電壓的脈動(dòng)系數(shù)為0.0