中北大學(xué)模電直流電源實(shí)用教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1中北大學(xué)模電直流電源中北大學(xué)模電直流電源第一頁(yè)，共73頁(yè)。濾波濾波整流整流穩(wěn)壓穩(wěn)壓變壓變壓交交流流電電源源負(fù)負(fù)載載組成組成(z (z chn)chn)框框圖圖第1頁(yè)/共73頁(yè)第二頁(yè)，共73頁(yè)。OtuOtuOtuOtuOtu220 V單向單向(dn xin)脈動(dòng)電壓脈動(dòng)電壓合適的合適的交流交流(jioli)電壓電壓濾濾 波波穩(wěn)穩(wěn) 壓壓第2頁(yè)/共73頁(yè)第三頁(yè)，共73頁(yè)。 11.2.1 基本概念基本概念 11.2.2 單相單相(dn xin)半波半波整流電路整流電路11.2.3 單相單相(dn xin)橋橋式整流電路式整流電路11.2.4 倍壓整流電路倍壓整流電路第3頁(yè)/共73頁(yè)第四頁(yè)，共7

2、3頁(yè)。 11.2.1 基本概念基本概念 整流整流(zhngli)電路的任務(wù)是利用二極管電路的任務(wù)是利用二極管的單向?qū)щ娦园颜?、?fù)交變的電壓變成單方的單向?qū)щ娦园颜⒇?fù)交變的電壓變成單方向脈動(dòng)的直流電壓。向脈動(dòng)的直流電壓。 整流電路有單相整流，屬于小功率整流（通常指由整流電路有單相整流，屬于小功率整流（通常指由單相交流電源供電，功率在一千瓦以內(nèi)），其中包括單相交流電源供電，功率在一千瓦以內(nèi)），其中包括(boku)半波整流、全波整流、橋式整流、倍壓整流等半波整流、全波整流、橋式整流、倍壓整流等。另外還有三相整流（屬于大功率整流）及多相整流（。另外還有三相整流（屬于大功率整流）及多相整流（屬于大功率

3、整流）。屬于大功率整流）。 第4頁(yè)/共73頁(yè)第五頁(yè)，共73頁(yè)。11.2.2 單相單相(dn xin)半波半波整流電路整流電路1、電路、電路(dinl)原原理理)sin(222tUu tO 2 3 u222U tO 2 3 uO22U 0 2O)(d)sin(221ttUU 245. 0U tO 2 3 iD= iO tO 2 3 uD22U 2RM2UU L2OD45. 0RUII RL220 V+ uu2iD+ uD第5頁(yè)/共73頁(yè)第六頁(yè)，共73頁(yè)。2、主要參數(shù)、主要參數(shù)1）、輸出）、輸出(shch)電壓平均值電壓平均值 O(AV)2 012sin()d()2UUtt 245. 0U 2）、

4、輸出）、輸出(shch)電流平均值電流平均值2O(AV)L0.45UIR3）、脈動(dòng)）、脈動(dòng)(midng)系數(shù)系數(shù))(AVOOLMUUS 第6頁(yè)/共73頁(yè)第七頁(yè)，共73頁(yè)。3、二極管極限參數(shù)、二極管極限參數(shù)(cnsh)選選擇擇1）、最大整流）、最大整流(zhngli)平均電流平均電流2）、最高反向）、最高反向(fn xin)工作電壓工作電壓2DO(AV)L0.45UIIR2max2UUR tO 2 3 uD22U 第7頁(yè)/共73頁(yè)第八頁(yè)，共73頁(yè)。【例【例11-1】 在單向半波整流電路中，已知變壓器副邊電壓有效值在單向半波整流電路中，已知變壓器副邊電壓有效值=30V，負(fù)載電阻，負(fù)載電阻=100，

5、試問(wèn)，試問(wèn):1、負(fù)載電阻上的電壓平均值和電流平均值各為多少、負(fù)載電阻上的電壓平均值和電流平均值各為多少?2、電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍、電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍(fnwi)是是10%，二極管承受的最大反向電壓和流過(guò)的最大電流平均值各為多少，二極管承受的最大反向電壓和流過(guò)的最大電流平均值各為多少?解：1、負(fù)載電阻上電壓(diny)平均值 0.45=0.4530V=13.5V )(AVOU流過(guò)負(fù)載電阻的電流(dinli)平均值A(chǔ)ARUILAVOAVO135. 01005 .13)()(2、二極管承受的最大反向電壓 VVUUR7 .463021 . 121 . 12max二極管流過(guò)的最大平均電流AAIIAVOAVD1

6、5. 0135. 01 . 11 . 1)()(第8頁(yè)/共73頁(yè)第九頁(yè)，共73頁(yè)。V3RLV4V2V1u1u2ioRLV4V3V2V1+uo u2u111.2.3、單相、單相(dn xin)橋式橋式整流電路整流電路輸入輸入(shr)正正半周半周1. 1. 工作工作(gngzu)(gngzu)原理原理輸入負(fù)半周輸入負(fù)半周+uo 動(dòng)畫演示動(dòng)畫演示第9頁(yè)/共73頁(yè)第十頁(yè)，共73頁(yè)。 波形波形(b xn) tO tO tO tO 2 3 2 3 Im 2 2 3 3 uOu2uDiD= iO22U22UU2第10頁(yè)/共73頁(yè)第十一頁(yè)，共73頁(yè)。2. 參數(shù)參數(shù)(cnsh)估算估算1) 整流輸出整流輸出(

7、shch)電電壓平均值壓平均值)(d)sin(21 0 OttUU 229 . 022UU to to to to 2 3 2 3 Im 2 2 3 3 uOu2uDiD = iO22U22UU22) 2) 整流整流(zhngli)(zhngli)輸出電輸出電流平均值流平均值()2()0.9O AVO AVLLUUIRR3)3) 脈動(dòng)系數(shù)脈動(dòng)系數(shù)67. 032)(AVDOLMUUS第11頁(yè)/共73頁(yè)第十二頁(yè)，共73頁(yè)。1）最大整流）最大整流(zhngli)平平均電流均電流LOOD221RUII 2) 最高反向最高反向(fn xin)工工作電壓作電壓2RM2UU L245. 0RU 3. 二極管

8、極限參數(shù)二極管極限參數(shù)(cnsh)選擇選擇221 . 1UUR to to to to 2 3 2 3 Im 2 2 3 3 uOu2uDiD = iO22U22UU2第12頁(yè)/共73頁(yè)第十三頁(yè)，共73頁(yè)。4. 簡(jiǎn)化簡(jiǎn)化(jinhu)畫法畫法+uo RLio+u2 5. 整流橋整流橋把四只二極管封裝把四只二極管封裝在一起在一起(yq)稱為整流橋稱為整流橋 第13頁(yè)/共73頁(yè)第十四頁(yè)，共73頁(yè)。【例【例11-3】 某電子裝置要求電壓值為某電子裝置要求電壓值為15V的直流電源，已知負(fù)載電阻等于的直流電源，已知負(fù)載電阻等于100 ，試問(wèn)：，試問(wèn)：1、如果選用單相橋式整流電路，則變壓器副邊電壓應(yīng)為多大

9、？整流二極管的正向平均電流最大反向、如果選用單相橋式整流電路，則變壓器副邊電壓應(yīng)為多大？整流二極管的正向平均電流最大反向(fn xin)峰值電壓等于多少？輸出電壓的脈動(dòng)系數(shù)峰值電壓等于多少？輸出電壓的脈動(dòng)系數(shù)S等于多少？等于多少？2、如果改用單相半波整流電路，則、如果改用單相半波整流電路，則 ， ， 和和S各是多少？各是多少？ 解：1、由電路(dinl)條件可知 ：VVUUAVO7 .169 . 0159 . 0)(2根據(jù)給定(i dn)條件，可得輸出直流電流為： mAAARUILAVOAVO15015. 010015)()(由公式可得 mAmAIIAVOAVD751502121)()(VUU

10、RM6 .237 .16222 )(AVDIRMU2U第14頁(yè)/共73頁(yè)第十五頁(yè)，共73頁(yè)。此時(shí)(c sh)脈動(dòng)系數(shù)為： %6767. 0S2、 如改用單相(dn xin)半波整流電路，則 VVUUAVO3 .3345. 01545. 0)(2mAIIAVOAVD150)()(VUURM1 .473 .33222%15757. 1S 第15頁(yè)/共73頁(yè)第十六頁(yè)，共73頁(yè)。利用(lyng)橋式整流電路實(shí)現(xiàn)正、負(fù)電源 第16頁(yè)/共73頁(yè)第十七頁(yè)，共73頁(yè)。三相整流三相整流(zhngli)電路及其波形電路及其波形 第17頁(yè)/共73頁(yè)第十八頁(yè)，共73頁(yè)。11.2.4、倍壓整流、倍壓整流(zhngli)

11、電電路路1二倍壓整流二倍壓整流(zhngli)電路電路2多倍壓整流多倍壓整流(zhngli)電路電路第18頁(yè)/共73頁(yè)第十九頁(yè)，共73頁(yè)。 11.3.1 電容電容(dinrng)濾波濾波 11.3.2 其他其他(qt)濾波電路濾波電路第19頁(yè)/共73頁(yè)第二十頁(yè)，共73頁(yè)。io + uo= uc RLV1V4V3V2+u 11.3.1 電容濾波電容濾波(lb)電電路路1. 電路電路(dinl)和工和工作原理作原理C第20頁(yè)/共73頁(yè)第二十一頁(yè)，共73頁(yè)。io + uo= uc RLV1V4V3V2+u V 導(dǎo)通時(shí)給導(dǎo)通時(shí)給 C 充電充電(chng din)，V 截止時(shí)截止時(shí) C 向向 RL 放電

12、；放電；濾波濾波(lb)(lb)后后 uo uo 的波形變得平緩，平均值提高。的波形變得平緩，平均值提高。電容電容(dinrng)充電充電電容電容放電放電C第21頁(yè)/共73頁(yè)第二十二頁(yè)，共73頁(yè)。2. 波形波形(b xn)及主及主要參數(shù)要參數(shù)2O2U U 當(dāng)當(dāng) RL = 時(shí)：時(shí)：O tuO 2 22U當(dāng)當(dāng) RL 為有限為有限(yuxin)值值時(shí)：時(shí)：2O229 . 0UUU 通常通常(tngchng)取取RC 越大越大 UO 越大越大2)53(LTCR RL = 為獲得良好濾波效果，一般?。簽楂@得良好濾波效果，一般?。? (T 為輸入交流電壓的周期為輸入交流電壓的周期) )UO = 1.2U2

13、（1）輸出電壓平均值輸出電壓平均值 第22頁(yè)/共73頁(yè)第二十三頁(yè)，共73頁(yè)。（2）整流）整流(zhngli)二極管的導(dǎo)通角二極管的導(dǎo)通角加濾波電容后，只有當(dāng)電容充電(chng din)時(shí)，二極管才導(dǎo)通，因此，每只二極管的導(dǎo)通角都小于180o。而且，RC的值愈大，濾波效果愈好，導(dǎo)通角將愈小。 二極管的導(dǎo)通角 U 第51頁(yè)/共73頁(yè)第五十二頁(yè)，共73頁(yè)。（4）輸出電）輸出電壓可調(diào)穩(wěn)壓壓可調(diào)穩(wěn)壓(wn y)電路電路W78 C1 C2+UI + U +UO R1R2R3R48 UU( (虛短虛短) )O211433URRRURRR URRRRRU43312O)1(可產(chǎn)生小于可產(chǎn)生小于 U 的輸出的輸出

14、(shch)電壓電壓 UO第52頁(yè)/共73頁(yè)第五十三頁(yè)，共73頁(yè)。（5）恒流源電路）恒流源電路(dinl)+UI = 10V W7805+UO RRLIQIO0.1 F0.33 F10 Q23OIRUI A5 . 0 第53頁(yè)/共73頁(yè)第五十四頁(yè)，共73頁(yè)。一、典型一、典型(dinxng)產(chǎn)品型號(hào)產(chǎn)品型號(hào)命名命名CW117/217/317系列系列(xli)(正電源正電源)CW137/237/337系列系列(xli)(負(fù)電源負(fù)電源)工作溫度工作溫度CW117( (137) ) - -55 150 CCW217( (237) ) - -25 150 CCW317( (337) ) 0 125 C可

15、調(diào)式三端穩(wěn)壓器可調(diào)式三端穩(wěn)壓器第54頁(yè)/共73頁(yè)第五十五頁(yè)，共73頁(yè)?；鶞?zhǔn)基準(zhǔn)(jzhn)電壓電壓1.25 V輸出輸出(shch)電流電流L 型型 輸出輸出(shch)電流電流 100 mAM 型型 輸出電流輸出電流 500 mA第55頁(yè)/共73頁(yè)第五十六頁(yè)，共73頁(yè)。二、二、CW117 內(nèi)部結(jié)構(gòu)和基本應(yīng)用內(nèi)部結(jié)構(gòu)和基本應(yīng)用(yngyng)電路電路內(nèi)內(nèi)部部結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)調(diào)整電路基準(zhǔn)電路誤差放大啟動(dòng)電路偏置電路電路保護(hù)電路電路IREFUIUOADJ外外形形引引腳腳CW1171 2 3UIUOADJCW1371 2 3UIUOADJ 50 A第56頁(yè)/共73頁(yè)第五十七頁(yè)，共73頁(yè)。基本基本(jbn)應(yīng)用

16、電路應(yīng)用電路Uo CW3173C2+UiC1C30.1 F10 F33 FR1R2C4I REF0.1 FV1V2V1 防止輸入防止輸入(shr)端短端短路時(shí)路時(shí)C4 反向放電損壞穩(wěn)壓器反向放電損壞穩(wěn)壓器V2 防止輸出端短路防止輸出端短路(dunl)時(shí)時(shí)C2 通通過(guò)調(diào)整端放電損壞穩(wěn)壓器過(guò)調(diào)整端放電損壞穩(wěn)壓器UREF = 1.25 V使使 UREF 很穩(wěn)定很穩(wěn)定I REF 50 A第57頁(yè)/共73頁(yè)第五十八頁(yè)，共73頁(yè)。2REF211REFO)(RIRRRUU )/1(25. 112RR R1 = UREF/ IQ = 125 靜態(tài)電流靜態(tài)電流(dinli) IQ(約約10 mA)從輸出端從輸出

17、端流出，流出， RL 開路時(shí)流過(guò)開路時(shí)流過(guò) R1R2 = 0 2.2 k 時(shí)，時(shí)，UO = 1.25 24 V第58頁(yè)/共73頁(yè)第五十九頁(yè)，共73頁(yè)。11.6開關(guān)開關(guān)(kigun)穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路 引言引言11.6.1 串聯(lián)開關(guān)串聯(lián)開關(guān)(kigun)型穩(wěn)壓電路型穩(wěn)壓電路11.6.2 并聯(lián)開關(guān)并聯(lián)開關(guān)(kigun)型穩(wěn)壓電路型穩(wěn)壓電路第59頁(yè)/共73頁(yè)第六十頁(yè)，共73頁(yè)。線性穩(wěn)壓電路線性穩(wěn)壓電路(dinl)的的缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：調(diào)整管管調(diào)整管管(un un)耗大耗大電源效率低電源效率低(40% 60%)改進(jìn)改進(jìn)(gijn)思路：思路：使調(diào)整管使調(diào)整管截止截止( (電流小電流小) ) 飽和飽和( (管壓

18、降小管壓降小) )第60頁(yè)/共73頁(yè)第六十一頁(yè)，共73頁(yè)。開關(guān)穩(wěn)壓開關(guān)穩(wěn)壓(wn y)電路的優(yōu)電路的優(yōu)點(diǎn)：點(diǎn)：效率高效率高( (80% 90%) )體積小、重量輕體積小、重量輕穩(wěn)壓穩(wěn)壓(wn y)范圍寬范圍寬開關(guān)開關(guān)(kigun)穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路的缺點(diǎn)：的缺點(diǎn)：電路電路復(fù)雜復(fù)雜對(duì)電網(wǎng)要求不高對(duì)電網(wǎng)要求不高對(duì)電子設(shè)備對(duì)電子設(shè)備干擾較大干擾較大輸出電壓含輸出電壓含較大紋波較大紋波第61頁(yè)/共73頁(yè)第六十二頁(yè)，共73頁(yè)。調(diào)整調(diào)整(tiozhng)管管取樣取樣(qyng)電路電路開關(guān)調(diào)整開關(guān)調(diào)整(tiozhng)管控制管控制組成框圖組成框圖濾波濾波+UI +Uo RLV18A8C基準(zhǔn)電壓三角波發(fā)生器R

19、1R2V2LC+UREFuFuAuTuBuEiLIO頻率固定頻率固定的三角波的三角波誤差放大誤差放大續(xù)流續(xù)流11.6.1 串聯(lián)開關(guān)型穩(wěn)壓電路串聯(lián)開關(guān)型穩(wěn)壓電路第62頁(yè)/共73頁(yè)第六十三頁(yè)，共73頁(yè)。工作工作(gngzu)波形波形OOOOUOtttOttuTuAuBuEiLuoIOtofftonUI脈寬調(diào)制式脈寬調(diào)制式 ( (PWM) )第63頁(yè)/共73頁(yè)第六十四頁(yè)，共73頁(yè)。onIOtTUU +UI V1LuEIO+Uo RL8A8CV2C+UREFuFuAuTuBiL= DUITtDon 占空比占空比第64頁(yè)/共73頁(yè)第六十五頁(yè)，共73頁(yè)。+UI +Uo RLV18A8CR1R2V2LC+U

20、REFuFuAuTuBuEiLIO穩(wěn)壓穩(wěn)壓(wn y)原理原理UIUOuFuA占空比占空比 UOD = 50 %當(dāng)當(dāng) uF = UREF ，uA = 0，UO 為預(yù)定為預(yù)定(ydng)標(biāo)稱值標(biāo)稱值第65頁(yè)/共73頁(yè)第六十六頁(yè)，共73頁(yè)。+UI +Uo RLV1R1R2LC+UREFuFuB控控 制制電電 路路V2+UI +Uo RLV1LC+uBV2+UI +Uo RLV1LC+uBV2iL高電平高電平iO低電平低電平uBtofftonT IoffonO)1(UttU 截止截止(jizh)截截止止iL11.6.2 并聯(lián)開關(guān)型穩(wěn)壓并聯(lián)開關(guān)型穩(wěn)壓(wn y)電路電路第66頁(yè)/共73頁(yè)第六十七頁(yè)，共73頁(yè)。小小 結(jié)