數(shù)電直流穩(wěn)壓電源PPT課件

1、 半導(dǎo)體直流電源由整流變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路等環(huán)節(jié)組成。 整流變壓器Tr：將交流電源電壓u1變換為符合整流要求的交流電壓u2。 濾波電路：將單向脈動(dòng)直流電壓u3變換為脈動(dòng)較小的直流電壓u4。 整流電路：將交流電壓u2變換為單向脈動(dòng)的直流電壓u3。 穩(wěn)壓電路：在交流電源電壓波動(dòng)及負(fù)載變化時(shí)，使直流輸出電壓uo穩(wěn)定。整 流 電 路濾 波 電 路穩(wěn) 壓 電 路u1u2u4uou3Tr 第1頁/共37頁1 整流電路 整流電路的作用是將交流電壓變換為單向脈動(dòng)的直流電壓。常見的小功率整流電路有：?jiǎn)蜗喟氩?、全波、橋式和倍壓整流等，這些整流電路主要應(yīng)用在電子儀器中。在要求整流功率較大的場(chǎng)合，采用

2、單相整流電路，會(huì)造成三相電網(wǎng)負(fù)載的不平衡，影響供電質(zhì)量，這時(shí)應(yīng)采用三相橋式整流電路。 在整流電路中，整流元件為二極管，為分析問題簡(jiǎn)單起見，可把二極管當(dāng)作理想元件來處理，即二極管的正向?qū)娮铻榱?，反向電阻為無窮大。第2頁/共37頁1 單相半波整流電路忽略二極管正向壓降，則 uo=u+-所以 uo=0-+u0時(shí)：二極管正向?qū)?，io0u0時(shí)：D1、D3正向?qū)?，D2、D4反向截止，io0 ，uo=u0 D4D2D1D3RLabuTruoio+-第5頁/共37頁u0 ，uo=-u0 D4D2D1D3RLabuTruoio-+第6頁/共37頁ttu23uo、io的波形與平均值 tUusin2:設(shè)UU

3、Uo9 . 045. 02LLooRURUI9 . 0uoio第7頁/共37頁D4D2D1D3RLabuTruoiooDII21UUDRM2二極管的平均電流二極管的最高反向電壓第8頁/共37頁例已知負(fù)載電阻RL=80，負(fù)載電壓Uo=110V，采用橋式整流電路，交流電源電壓為380V，如何選擇整流二極管？解)(4 . 180110ARUILoo)(7 . 021AIIoD)(1229 . 01109 . 0VUUoUUo9 . 0)(18913421 . 11222VUDRM 可選用2CZ11C型二極管，其最大整流電流為1A，反向工作峰值電壓為300V。 考慮到變壓器副繞組及管子上的壓降，變壓器

4、的副邊電壓大約要比計(jì)算值高出10%，所以第9頁/共37頁2 濾波電路 交流電壓經(jīng)整流后輸出的是單向脈動(dòng)的直流電壓，其中既含有直流成分又含有交流成份。濾波電路的作用是利用電容元件兩端電壓不能躍變或電感元件中電流不能躍變的特性, 將電容元件與負(fù)載并聯(lián)或?qū)㈦姼性c負(fù)載串聯(lián)，濾掉整流輸出電壓中的交流成份，保留其直流成份，達(dá)到輸出電壓平滑的目的。第10頁/共37頁1 單相半波帶電容濾波的整流電路uouaTrbDRLC+uCtu23tUusin2:設(shè)D導(dǎo)通D截止tuo第11頁/共37頁D截止C放電tuoObcaD導(dǎo)通C充電d Oa段：D導(dǎo)通，電源對(duì)C充電，uo=uC=u； ab段：從a點(diǎn)開始，u和uC都

5、開始下降，u按正弦規(guī)律下降，uC按指數(shù)規(guī)律下降，開始uC下降速度大于u，所以D導(dǎo)通，uo=uC=u； bc段：從b點(diǎn)開始， u下降速度大于uC ，所以D截止， uo=uC，按指數(shù)規(guī)律變化，變化快慢決定于=RLC； cd段：uuC，D又導(dǎo)通，uo=uC=u，重復(fù)上一周期。uouaTrbDRLC+uCtu23tUusin2:設(shè)第12頁/共37頁tuoOtuo無電容濾波帶電容濾波 帶電容濾波時(shí)， uo的脈動(dòng)大為減小，其平均值Uo增大。uouaTrbDRLC+uC第13頁/共37頁tuoOtuo無電容濾波帶電容濾波 在空載時(shí)：UuuCo2 隨著負(fù)載的增大（ RL ），放電時(shí)間常數(shù)=RLC ，放電加快，

6、所以Uo 。UUUo4 . 12uouaTrbDRLC+uC通常規(guī)定：?jiǎn)蜗喟氩◣щ娙轂V波的整流電路單相全波帶電容濾波的整流電路UUoUUo2 . 1第14頁/共37頁單相半波帶電容濾波整流電路的特點(diǎn)一般取25)-(3CTRL(T：電源電壓的周期)(2) 流過二極管的瞬時(shí)電流很大 =RLC愈大Uo愈大負(fù)載電流的平均值愈大整流管導(dǎo)通角愈小iD的峰值也就愈大。(1) 輸出電壓Uo與時(shí)間常數(shù) =RLC有關(guān) =RLC愈大電容C放電愈慢Uo(uo的平均值)愈大。第15頁/共37頁(3) 二極管承受的最高反向電壓UUDRM22(4)、輸出外特性Uo與Io的關(guān)系曲線Uo帶電容濾波1.4U0.45UIo無電容濾

7、波 帶電容濾波的整流電路，其外特性較差，或者說帶負(fù)載能力較差。電容濾波電路適用于輸出電壓較高，負(fù)載電流較小且變化也較小的場(chǎng)合。uouaTrbDRLC+uCio第16頁/共37頁2 電感濾波電路電路結(jié)構(gòu)： 在整流電路與負(fù)載之間串聯(lián)一個(gè)電感L就構(gòu)成了電感濾波電路。uouTrbRLLau第17頁/共37頁（1）濾波原理 對(duì)u的直流分量：f=0，XL=0 ，相當(dāng)于短路，電壓大部分降在RL上；對(duì)u的交流分量：f越高，XL越大，電壓大部分降在XL上。因此， uo主要是u的直流成分，uo是比較平滑的直流電壓。Uo=0.9U 當(dāng)忽略L的直流電阻時(shí)，uo的平均值約為：uouTrbRLLau第18頁/共37頁Lu

8、ouTrbRLau（2）電感濾波的特點(diǎn): 整流管導(dǎo)通角較大，峰值電流很小，輸出外特性比較平坦，適用于低電壓大電流(RL較小)的場(chǎng)合。缺點(diǎn)是電感鐵芯笨重，體積大，易引起電磁干擾。第19頁/共37頁3 復(fù)合濾波電路 單獨(dú)使用電容或電感構(gòu)成的濾波電路，濾波效果不夠理想，為了滿足較高的濾波要求常采用電容和電感組成的LC、CLC-型等復(fù)合濾波電路。這兩種濾波電路適用于負(fù)載電流較大，要求輸出電壓脈動(dòng)較小的場(chǎng)合。LC+C+C+L第20頁/共37頁C+C+LC+C+R 在負(fù)載較輕時(shí)，常采用電阻代替笨重的電感，構(gòu)成CRC-型濾波電路，同樣可以獲得脈動(dòng)很小的輸出電壓。但電阻對(duì)交、直流均有壓降和功率損耗，所以只適用

9、于負(fù)載電流較小的場(chǎng)合。第21頁/共37頁uD1RLuouD2C（無電容濾波）UUo9 . 0（有電容濾波）UUo2 . 1同）（有、無電容濾波，相UURM22UUDo電容濾波，虛焊，則為半波整流帶如果2被短接。短路，則正半周時(shí)電源如果2D源將被短接。如果輸出端短路，則電作業(yè)18.2.2第22頁/共37頁3 穩(wěn)壓電路 經(jīng)整流和濾波后的直流電壓往往還會(huì)隨交流電源電壓的波動(dòng)或負(fù)載的變化而變化。為了得到很穩(wěn)定的直流電壓，直流穩(wěn)壓電源還需在整流、濾波電路之后再加一級(jí)穩(wěn)壓電路。最簡(jiǎn)單的穩(wěn)壓電路是采用穩(wěn)壓管和限流電阻組成。UoUiRRLDZIZIo穩(wěn)壓電路Ui是經(jīng)整流和濾波后的電壓第23頁/共37頁UoUi

10、RRLDZIZIo* 當(dāng)交流電源電壓波動(dòng)而使Ui變化時(shí)Uo= Ui -URIZURURUo=Ui -UR若UiUo = Ui -URIZURUo=Ui -UR若Ui第24頁/共37頁UoUiRRLDZIZIoURURURUo=Ui -URURUo=Ui -URIZURUo=Ui -URUo=Ui -URIZ* 當(dāng)交流電源電壓不變而負(fù)載變化時(shí)若Io若Io第25頁/共37頁D4D2D1D3abuTrUoRRLDZIZIoC+uC一個(gè)完整的半導(dǎo)體直流穩(wěn)壓電源第26頁/共37頁4 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路 由一個(gè)穩(wěn)壓管和一個(gè)電阻組成的穩(wěn)壓電路，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但受穩(wěn)壓管最大穩(wěn)定電流的限制，負(fù)載電流不能太大。另外，輸出

11、電壓不可調(diào)且穩(wěn)定性也不理想。 串聯(lián)型穩(wěn)壓器克服了上述缺點(diǎn)，目前應(yīng)用較為廣泛。UoUiRRLDZIZIo穩(wěn)壓電路第27頁/共37頁UZR1RpR2RaRbUFUiUoR3Io-+UBUCEobabFURRRUU)(FZuoBUUAU第28頁/共37頁UZR1RpR2RaRbUFUiUoR3Io-+UBUCE自動(dòng)調(diào)整過程UoUB UFIC UCE Uo由于是串聯(lián)電壓負(fù)反饋，所以稱為串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。Ui有內(nèi)阻第29頁/共37頁 目前所使用的穩(wěn)壓器已集成化，但以串聯(lián)型穩(wěn)壓電路為其基礎(chǔ)。最具代表性的集成穩(wěn)壓器有W78系列和W79系列。W78123W791231.輸入端2.輸出端（正電壓）3.公共端1.公

12、共端2.輸出端（負(fù)電壓）3.輸入端 W78系列輸出正電壓有5V、6V、8V、9V、10V、12V、15V、18V、24V等多種，若要獲得負(fù)電壓，選用W79系列即可。比如W7805輸出+5V電壓，比如W7905輸出-5V電壓。第30頁/共37頁基本電路W78123UiUoC1C2W79321UiUoC1C2 C1用來抵消輸入端引線過長(zhǎng)引起的電感效應(yīng)，防止產(chǎn)生自激振蕩； C2用來改善穩(wěn)壓器在負(fù)載電流瞬時(shí)變動(dòng)時(shí)，輸出電壓引起的波動(dòng)。幾種應(yīng)用電路：第31頁/共37頁ZXXoUUU提高輸出電壓的電路W78123UiC1UoC2UXXUZDZ第32頁/共37頁擴(kuò)大輸出電流的電路123UiC1UoC2TIRW78IBICI1I2I3IoRRUIIIIIIIIIBERBCo22122)1 ()(2133