YSWG10模擬電子技術(shù)教學(xué)課件

1、第十章第十章直流電源直流電源10.1直流電源的組成直流電源的組成10.2單相整流電路單相整流電路10.3濾波電路濾波電路10.4倍壓整流電路倍壓整流電路10.5硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路10.6串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路10.7集成穩(wěn)壓器集成穩(wěn)壓器10.8開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路10.9可控整流電路可控整流電路10.1直流電源的組成直流電源的組成圖圖 10.1.1直流電源的組成直流電源的組成電網(wǎng)電網(wǎng)電壓電壓電源電源變壓器變壓器整流整流電路電路濾波器濾波器穩(wěn)壓穩(wěn)壓電路電路負(fù)負(fù)載載10.2單相整流電路單相整流電路10.2.1單相半波整流電路單相半波整流電路tU sin22LRU

2、2222U22U優(yōu)點(diǎn)：使用元件少。優(yōu)點(diǎn)：使用元件少。缺點(diǎn)：輸出波形脈動(dòng)大；缺點(diǎn)：輸出波形脈動(dòng)大；直流成分小；變壓器利用率直流成分??；變壓器利用率低。低。圖圖 10.2.110.2.2單相全波整流電路單相全波整流電路+ +- -圖圖 10.2.2全波整流電路全波整流電路圖圖 10.2.3全波整流電路波形圖全波整流電路波形圖22U222U10.2.3單相橋式整流電路單相橋式整流電路22UL22RU22U22UL22RU圖圖 10.2.4圖圖 10.2.5圖圖 10.2.610.2.4整流電路的主要參數(shù)整流電路的主要參數(shù)一、輸出直流電壓一、輸出直流電壓 UO( (A V) )(d2120oO(AV)

3、tuU 二、脈動(dòng)系數(shù)二、脈動(dòng)系數(shù) SO(AV)O1mUUS 三、二極管正向平均電流三、二極管正向平均電流 ID( (A V) )四、二極管最大反向峰值電壓四、二極管最大反向峰值電壓 URM在橋式整流電路中，在橋式整流電路中，輸出直流電壓：輸出直流電壓：2202O(AV)9 . 022)(tdsin21UUtUU 脈動(dòng)系數(shù)：脈動(dòng)系數(shù)：)4cos1542cos342(22OttUu - - - - 67. 02232422O(AV)O1m UUUUS二極管正向平均電流：二極管正向平均電流：O(AV)D(AV)21II 二極管最大反向峰值電壓：二極管最大反向峰值電壓：2RM2UU 表表 10 - 1

4、單相整流電路的主要參數(shù)單相整流電路的主要參數(shù) 主要參數(shù)主要參數(shù)電路形式電路形式UO（AV）/U2SID（AV）/ IO（AV）URM / U2半波整流半波整流0.45157%100%1.41全波整流全波整流0.9067%50%2.83橋式整流橋式整流0.9067%50%1.4110.3濾波電路濾波電路10.3.1電容濾波電路電容濾波電路適用于負(fù)載電流較小的場(chǎng)合。適用于負(fù)載電流較小的場(chǎng)合。濾波電容大，效果好。濾波電容大，效果好。輸出直流電壓為：輸出直流電壓為：2O(AV)2 . 1 UU 脈動(dòng)系數(shù)脈動(dòng)系數(shù) S 約為約為 10% 20%。2)53(LTCR 當(dāng)當(dāng)圖圖 10.3.110.3.2RC

5、- 型濾波電路型濾波電路輸出直流電壓為：輸出直流電壓為：O(AV)LLO(AV)URRRU + + 脈動(dòng)系數(shù)脈動(dòng)系數(shù) S 約為：約為：SRRCS )/(1L2 適用于負(fù)載電流較小的場(chǎng)合。適用于負(fù)載電流較小的場(chǎng)合。圖圖 10.3.410.3.3電感濾波電路和電感濾波電路和 LC 濾波電路濾波電路一、電感濾波器一、電感濾波器適用于負(fù)載電流比較適用于負(fù)載電流比較大的場(chǎng)合。大的場(chǎng)合。二、二、LC 濾波器濾波器輸出直流電壓為：輸出直流電壓為：2O(AV)O(AV)9 . 0 UUU 脈動(dòng)系數(shù)脈動(dòng)系數(shù) S ：SLCS 21 適用于各種場(chǎng)合。適用于各種場(chǎng)合。圖圖 10.3.5圖圖 10.3.610.3.4L

6、C - 型濾波電路型濾波電路圖圖 10.3.7圖圖 10 - 2各種濾波電路的性能比較各種濾波電路的性能比較序號(hào)序號(hào) 性能性能類型類型U O（AV）/U2適用場(chǎng)合適用場(chǎng)合整流管的整流管的沖擊電流沖擊電流外特性外特性1電容濾波電容濾波 1.2小電流小電流大大軟軟2RC - 型濾波型濾波 1.2小電流小電流大大更軟更軟3LC - 型濾波型濾波 1.2小電流小電流大大軟軟4電感濾波電感濾波0.9大電流大電流小小硬硬5LC 濾波濾波0.9適應(yīng)性較強(qiáng)適應(yīng)性較強(qiáng)小小硬硬10.4倍壓整流電路倍壓整流電路10.4.1二倍壓整流電路二倍壓整流電路22UiD1iD222U圖圖 10.4.1二倍壓整流電路二倍壓整流

7、電路10.4.2多倍壓整流電路多倍壓整流電路+- -+- -22U- -+ +u2+ - -222U+ - -222U+ - -222U+ - -222U+ - -222U適用于要求輸出電壓較高、負(fù)載電流較小的場(chǎng)合。適用于要求輸出電壓較高、負(fù)載電流較小的場(chǎng)合。圖圖 10.4.2多倍壓整流電路多倍壓整流電路10.5硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路10.5.1穩(wěn)壓電路的主要指標(biāo)穩(wěn)壓電路的主要指標(biāo)整流濾波電路輸出電壓不穩(wěn)定的主要原因：整流濾波電路輸出電壓不穩(wěn)定的主要原因：負(fù)載變化；負(fù)載變化；電網(wǎng)電壓波動(dòng)。電網(wǎng)電壓波動(dòng)。一、內(nèi)阻一、內(nèi)阻 Ro常數(shù)常數(shù) IOOoUIUR二、穩(wěn)壓系數(shù)二、穩(wěn)壓系數(shù) Sr常數(shù)

8、常數(shù)常數(shù)常數(shù) LLOIIOIIOOr/RRUUUUUUUUS10.5.2硅穩(wěn)壓管的伏安特性硅穩(wěn)壓管的伏安特性 O圖圖 10.5.1硅穩(wěn)壓管的伏安特性硅穩(wěn)壓管的伏安特性IU在反向擊穿區(qū)，流在反向擊穿區(qū)，流過(guò)穩(wěn)壓管的電流發(fā)生很過(guò)穩(wěn)壓管的電流發(fā)生很大變化，兩端電壓基本大變化，兩端電壓基本不變。不變。10.5.3硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路一、電路組成和工作原理一、電路組成和工作原理穩(wěn)壓原理：穩(wěn)壓原理：1. UI 不變，不變，RL 減小減小RLILURUOIZIR=IL+IZ基本不變基本不變2. RL 不變，不變， UI 升高升高UIUOIZURUO=UI - - UR基本不變基本不變UOUO圖圖

9、 10.5.2二、內(nèi)阻和穩(wěn)壓系數(shù)的估算二、內(nèi)阻和穩(wěn)壓系數(shù)的估算1. 內(nèi)阻內(nèi)阻 RoZZIOo/rRrUUR 2. 穩(wěn)壓系數(shù)穩(wěn)壓系數(shù) Sr當(dāng)當(dāng) rZ RL ， rZ uA 時(shí)，時(shí)，uB = + UOPP，調(diào)整管飽和導(dǎo)通，調(diào)整管飽和導(dǎo)通，iE 向負(fù)向負(fù)載提供電流，并將能量?jī)?chǔ)存在電感的磁場(chǎng)中；載提供電流，并將能量?jī)?chǔ)存在電感的磁場(chǎng)中；當(dāng)當(dāng) ut uA 時(shí)，時(shí)，uB = - - UOPP，調(diào)整管截止，調(diào)整管截止， iE = 0，電感，電感釋放能量，產(chǎn)生的電流流過(guò)負(fù)載和二極管。釋放能量，產(chǎn)生的電流流過(guò)負(fù)載和二極管。圖圖 10.8.2結(jié)論：結(jié)論：調(diào)整管處于開(kāi)關(guān)狀態(tài)，發(fā)射極電位是高低交替調(diào)整管處于開(kāi)關(guān)狀態(tài)，發(fā)

10、射極電位是高低交替的脈沖波形，經(jīng)的脈沖波形，經(jīng) LC 濾波電路后，負(fù)載上得到較平滑的輸濾波電路后，負(fù)載上得到較平滑的輸出電壓互感器出電壓互感器 uO。 - -+ +- - 110DCESI0EOd)(d)(1d1TTTTtUtUUTtuTUII10IO1d1DUUTTtUTUT 脈沖波形的占空比。脈沖波形的占空比。TTD1 圖圖 10.8.3圖圖 10.8.2 電路的波形圖電路的波形圖10.9可控整流電路可控整流電路10.9.1晶閘管的基本特性晶閘管的基本特性一、結(jié)構(gòu)與符號(hào)一、結(jié)構(gòu)與符號(hào)圖圖 10.9.2晶閘管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)晶閘管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)陽(yáng)極陽(yáng)極陰極陰極控制極控制極二、工作原理二、工作原理圖

11、圖 10.9.41. 控制極不加電壓，無(wú)論在陽(yáng)極與陰控制極不加電壓，無(wú)論在陽(yáng)極與陰極之間加正向或反向電壓，晶閘管都不導(dǎo)極之間加正向或反向電壓，晶閘管都不導(dǎo)通。通。稱為阻斷稱為阻斷2. 控制極與陰極間加正向電壓，陽(yáng)極控制極與陰極間加正向電壓，陽(yáng)極與陰極之間加正向電壓，晶閘管與陰極之間加正向電壓，晶閘管導(dǎo)通導(dǎo)通。NPNPNPIG1 2IG1IG圖圖 10.9.3結(jié)論：結(jié)論：晶閘管由阻斷變?yōu)榫чl管由阻斷變?yōu)閷?dǎo)通的條件是在陽(yáng)極和陰極之間導(dǎo)通的條件是在陽(yáng)極和陰極之間加正向電壓時(shí)，再在控制極加一個(gè)正的觸發(fā)脈沖；加正向電壓時(shí)，再在控制極加一個(gè)正的觸發(fā)脈沖；晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)榫чl管由導(dǎo)通變?yōu)樽钄嗟臈l件是減小陽(yáng)極

12、電流阻斷的條件是減小陽(yáng)極電流 IA 。晶閘管導(dǎo)通后，管壓降很小，約為晶閘管導(dǎo)通后，管壓降很小，約為 1 V 左右。左右。三、伏安特性和主要參數(shù)三、伏安特性和主要參數(shù)1. 伏安特性伏安特性O(shè)UAKIAUBOABCIHIG= 0正向阻斷特性正向阻斷特性：當(dāng)：當(dāng) IG= 0 ，而，而陽(yáng)極電壓不超過(guò)一定值時(shí)，管子陽(yáng)極電壓不超過(guò)一定值時(shí)，管子處于阻斷狀態(tài)。處于阻斷狀態(tài)。UBO 正向轉(zhuǎn)折電壓正向轉(zhuǎn)折電壓正向?qū)ㄌ匦哉驅(qū)ㄌ匦裕汗茏訉?dǎo)：管子導(dǎo)通后，伏安特性與二極管的通后，伏安特性與二極管的正向特性相似。正向特性相似。IH 維持電流維持電流當(dāng)控制極電流當(dāng)控制極電流 IG 0 時(shí)，時(shí)， 使晶閘管由阻斷變?yōu)閷?dǎo)通

13、所使晶閘管由阻斷變?yōu)閷?dǎo)通所需的陽(yáng)極電壓減小。需的陽(yáng)極電壓減小。IG 增大增大反向特性反向特性：與二極管的反向特性相似。：與二極管的反向特性相似。UBR圖圖 10.9.6晶閘管的伏安特性晶閘管的伏安特性2. 主要參數(shù)主要參數(shù) 斷態(tài)重復(fù)峰值電壓斷態(tài)重復(fù)峰值電壓 UDRM 反向重復(fù)峰值電壓反向重復(fù)峰值電壓 URRM 額定通態(tài)平均電流額定通態(tài)平均電流 IT 額定通態(tài)平均電壓額定通態(tài)平均電壓 UT 維持電流維持電流 IH ： 控制極觸發(fā)電壓控制極觸發(fā)電壓 UGT 控制極觸發(fā)電流控制極觸發(fā)電流 IGT10.9.2單相橋式可控整流電路單相橋式可控整流電路+- -uG在在 u2 正半周，當(dāng)控制極加觸發(fā)正半周，

14、當(dāng)控制極加觸發(fā)脈沖，脈沖，VT1 和和 VD2 導(dǎo)通；導(dǎo)通；在在 u2 負(fù)半周，當(dāng)控制極加觸發(fā)負(fù)半周，當(dāng)控制極加觸發(fā)脈沖，脈沖，VT2和和 VD1 導(dǎo)通；導(dǎo)通； ：控制角；：控制角； ：導(dǎo)電角：導(dǎo)電角一、電路組成及工作原理一、電路組成及工作原理圖圖 10.9.7圖圖 10.9.8二、電路參數(shù)的估算二、電路參數(shù)的估算)(dsin212O(AV)ttUU 2cos19 . 02O(AV) + + UU即：即： 輸出電壓平均值：輸出電壓平均值： 輸出電流平均值：輸出電流平均值：2cos19 . 0L2LO(AV)O(AV) + + RURUI 晶閘管承受的最大反向電壓：晶閘管承受的最大反向電壓：2T

15、M2UU 2cos1222 + + U0 6012018000.40.81.0UO(AV)/U2圖圖 10.9.910.9.3單結(jié)管觸發(fā)電路單結(jié)管觸發(fā)電路 對(duì)觸發(fā)電路的要求：對(duì)觸發(fā)電路的要求： ( (1) ) 觸發(fā)時(shí)，能提供足夠的觸發(fā)脈沖電壓和電流。觸發(fā)時(shí)，能提供足夠的觸發(fā)脈沖電壓和電流。 ( (2) ) 觸發(fā)電路的漏電壓不超過(guò)觸發(fā)電路的漏電壓不超過(guò) 0.25 V。 ( (3) ) 觸發(fā)脈沖的前沿時(shí)間小于觸發(fā)脈沖的前沿時(shí)間小于 10 s。 ( (4) ) 觸發(fā)脈沖要有足夠的寬度。一般要求大于觸發(fā)脈沖要有足夠的寬度。一般要求大于 20 s。 ( (5) ) 控制角的范圍接近或大于控制角的范圍接近或大于 150 。 ( (6) ) 觸發(fā)電路必須與主電路同步。觸發(fā)電路必須與主電路同步。一、單結(jié)管的結(jié)構(gòu)及特性一、單結(jié)管的結(jié)構(gòu)及特性N 型硅片型硅片P 區(qū)區(qū)PN 結(jié)結(jié)eb1b2單結(jié)晶體管單結(jié)晶體管又稱為又稱為雙基極晶雙基極晶體管。體管。( (a) )結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)( (b) )符號(hào)符號(hào)等效電路等效電路圖圖 10.9.10單結(jié)管的結(jié)構(gòu)及符號(hào)單結(jié)管的結(jié)構(gòu)及符號(hào)特性：特性：+- -UA+- -UD+- -UEB1+- -UBBBBBBb2b1b1