電工電子技術(shù) 09 直流穩(wěn)壓電源

9.1整流與濾波電路9.2穩(wěn)壓電路9.3晶閘管及整流電路直流穩(wěn)壓電源第9章9.1整流與濾波電路9.1.1

單相橋式整流電路9.1.2

濾波電路濾波整流穩(wěn)壓變壓交流電源負(fù)載OtuOtuOtuOtuOtu220V單向脈動直流電壓合適的交流電壓濾波穩(wěn)壓直流穩(wěn)壓電源的組成框圖9.1.1單相整流電路一、半波整流tO23u2tO23

uOtO23

iD=iOＶRL~220V+uｏ–u2iD+uD–tO23

uDV3RLV4V2V1u1u2+uoioRLV4V3V2V1+uou2u1輸入正半周1.工作原理2.波形輸入負(fù)半周tOtOtOtO2323Im2233uOu2uDiD=iO+uo二、橋式整流電路3.參數(shù)估算1)

整流輸出電壓平均值2)

二極管平均電流3)

二極管最大反向壓totototo2323Im2233uOu2uDiD

=iO4.簡化畫法+uoRLio~+u25.整流橋把四只二極管封裝在一起稱為整流橋~~單向半波、橋式整流電路的區(qū)別是什么?

單向半波、橋式整流電路中二級管承受的最高反向工作電壓分別是多少？

如何選擇整流二級管？

檢驗學(xué)習(xí)結(jié)果討論題io

+

uo=ucRLV1V4V3V2+u9.1.2濾波電路一、電容濾波電路V導(dǎo)通時給C充電，V截止時C向RL

放電；1.電路和工作原理濾波后

uo

的波形變得平緩，平均值提高。電容充電電容放電C電容濾波電路2.波形及輸出電壓當(dāng)RL=時：OtuO2當(dāng)RL

為有限值時：通常取

UO=1.2U2RC越大UO

越大RL=為獲得良好濾波效果，一般?。?T

為輸入交流電壓的周期)例:

單相橋式電容濾波整流，交流電源頻率f=50Hz，負(fù)載電阻RL=40，要求直流輸出電壓UO=20V，選擇整流二極管及濾波電容。解:1.選二極管選二極管應(yīng)滿足：IF(23)

ID可選：2CZ55C(IF=1A，URM=100V)或1A、100V

整流橋電流平均值：承受最高反壓：2.選濾波電容可選：

1000F，耐壓50V的電解電容。二、電感濾波RLL~+u2整流后的輸出電壓：直流分量被電感L

短路交流分量主要降在L上電感越大，濾波效果越好三、

型濾波L

C1RL~+u2

C2C1、C2

對交流容抗小L對交流感抗很大負(fù)載電流小時練習(xí)為什么要采用濾波電路？

簡述電容濾波電路的工作原理。

檢驗學(xué)習(xí)結(jié)果9.2穩(wěn)壓電路9.2.1

穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路9.2.2

串聯(lián)型穩(wěn)壓電路9.2.3

三端集成穩(wěn)壓器9.2.1穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路RLCRIRIZDZ+UL+UC++uIL+UR穩(wěn)壓電路引起電壓不穩(wěn)定的原因交流電源電壓的波動負(fù)載電流的變化1.電路結(jié)構(gòu)交流電源電壓增加—整流輸出電壓UC增加—負(fù)載電壓增加—穩(wěn)壓管的電流IZ顯著增加—限流電阻R上的壓降增加—負(fù)載電壓保持基本不變。負(fù)載電阻RL不變，交流電源電壓波動時穩(wěn)壓過程RLCRIRIZDZ+UL+UC++uIL+URuUC

ULIZIRURUL

電源電壓不變，負(fù)載電流變化時穩(wěn)壓過程RLCRIRIZDZ+UL+UC++uIL+URRLIL

ULIZIRURUL

電源電壓保持不變，負(fù)載電流增大—電阻R上的壓降增大—負(fù)載電壓下降—穩(wěn)壓管電流顯著減小—通過電阻R的電流和電阻上的壓降保持近似不變—負(fù)載電壓近似不變。8+Uo+UIRLV1+UCE并聯(lián)型穩(wěn)壓電路—調(diào)整管與負(fù)載并聯(lián)串聯(lián)型穩(wěn)壓電路—調(diào)整管與負(fù)載串聯(lián)9.2.2串聯(lián)型穩(wěn)壓電路+UI取樣電路調(diào)整管比較放大電路基準(zhǔn)電壓UZUF一、結(jié)構(gòu)和穩(wěn)壓原理

穩(wěn)壓的實質(zhì)：UCE

的自動調(diào)節(jié)使輸出電壓恒定串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路二、輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍8+Uo+UIR2RLR1R1UFUZR2RP一、固定輸出的三端集成穩(wěn)壓器9.2.3三端集成穩(wěn)壓器Uo=12VW7812123Co++UiCi抵消輸入長接線的電感效應(yīng)，防止自激改善負(fù)載的暫態(tài)響應(yīng),消除高頻噪聲Ci:0.1~1FCo:1FUo

W78××123Co++UiCiUo

W79××321Co++UiCiW78××系列W79××系列提高輸出電壓的電路輸出電壓UO=U+UZW78132

CiCODZ+UO+Ui

+U

+UZR12+UiW783+UOR1R2IQIR2CiCO

+UIR1(1)(2)改變R1、R2可改變輸出電壓二、可調(diào)輸出的三端集成穩(wěn)壓器

LM317的輸出端和調(diào)整端的電壓為1.2V。靜態(tài)電流IQ很小可忽略。UOmin

=

1.2VUo

LM317123C++UiCIR1RPCOIQIR12406.8k++RP調(diào)到最上端時:RP調(diào)到最下端時:輸出電壓調(diào)整范圍為：1.2VUO35.2V封裝CW7805123UIUOGNDCW7905123UIUOGND符號CW7800++213CW790013_2_塑料封裝金屬封裝3129.3晶閘管及整流電路9.3.1

晶閘管9.3.2

單相半波可控整流電路一、晶閘管結(jié)構(gòu)9.3.1晶閘管電力電子技術(shù)晶閘管的結(jié)構(gòu)GP1N1N2N2P2AK

管芯是由半導(dǎo)體材料做成的，是PNPN四層半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。

由管芯引出三個電極，稱陽極A、陰極K和門極G。

具有J1、J2、J3三個PN結(jié)?？捎萌齻€二極管或兩個三極管等效。AP1N1P2N2GKJ1J2J3晶閘管的表示符號KAGGKA晶閘管的外形KP螺旋式平板式外形有螺栓型、平板型和塑封式的封裝。按外部結(jié)構(gòu)分類：晶閘管模塊晶閘管加陽極負(fù)電壓-UA時(即陽極接電源負(fù)極，陰極接電源正極)，因為至少有一個PN結(jié)反偏截止，只能通過很小的反向漏電流，故晶閘管截止。此時，晶閘管的狀態(tài)稱為反向阻斷狀態(tài)。晶閘管加陽極正電壓UA時(即陽極接電源正極，陰極接電源負(fù)極)，若控制極不加電壓，仍有一個PN結(jié)反偏截止，只有很小的正向漏電流，故晶閘管仍然截止。此時，晶閘管的狀態(tài)稱為正向阻斷狀態(tài)。二、晶閘管的工作原理

UGK為正時，V2正偏導(dǎo)通，EC產(chǎn)生的控制極電流IG就是V2的基極電流IB2，它又是三極管V1的基極電流，V1的集電極電流IC1。電流又流入V2的基極，再一次放大。這樣循環(huán)下去，形成了強烈的正反饋，使兩個三極管很快達(dá)到飽和導(dǎo)通，晶閘管導(dǎo)通。晶閘管導(dǎo)通后，導(dǎo)通狀態(tài)完全依靠管子本身的正反饋作用來維持，即使控制極電流消失，晶閘管仍將處于導(dǎo)通狀態(tài)。控制極的作用僅是觸發(fā)晶閘管使其導(dǎo)通，導(dǎo)通之后，控制極就失去了控制作用。導(dǎo)通條件：

除陽極加正向電壓，必須同時在門極與陰極之間加一定的門極電壓，有足夠的門極電流。關(guān)斷條件：

陽極電流小于維持電流IH方法：

將陽極電源斷開、改變晶閘管的陽極電壓的方向等。晶閘管的導(dǎo)通和關(guān)斷條件三、晶閘管電壓電流特性A正向?qū)ㄑ┍罁舸㎡+UA-UA-IIAIHIG2IG1IG=0UboUDSMUDRMURRMURSM晶閘管的導(dǎo)通和截止是由陽極電壓UA，陽極電流IA及控制極電壓UG(電流IG)等決定的，在實際應(yīng)用中常用實驗曲線來表示它們之間的關(guān)系，這曲線稱為晶閘管的電壓電流特性曲線。晶閘管導(dǎo)通后可以通過很大的電流，而它本身的壓降只有1V左右，所以這一段特性曲線(BC段)靠近縱軸而且陡直，與二極管正向特性曲線相似。晶閘管的反向特性與一般二極管相似。四、晶閘管的主要參數(shù)斷態(tài)重復(fù)峰值電壓UDRM

——在門極斷路而結(jié)溫為額定值時，允許重復(fù)加在器件上的正向峰值電壓。反向重復(fù)峰值電壓URRM

——在門極斷路而結(jié)溫為額定值時，允許重復(fù)加在器件上的反向峰值電壓。通態(tài)（峰值）電壓UT——晶閘管通以某一規(guī)定倍數(shù)的額定通態(tài)平均電流時的瞬態(tài)峰值電壓。使用注意：通常取晶閘管的UDRM和URRM中較小的標(biāo)值作為該器件的額定電壓。選用時，一般取額定電壓為正常工作時晶閘管所承受峰值電壓2~3倍。通態(tài)平均電流

IT(AV）——在環(huán)境溫度為40C和規(guī)定的冷卻狀態(tài)下，穩(wěn)定結(jié)溫不超過額定結(jié)溫時所允許流過的最大工頻正弦半波電流的平均值。標(biāo)稱其額定電流的參數(shù)?！褂脮r應(yīng)按有效值相等的原則來選取晶閘管。維持電流IH

——使晶閘管維持導(dǎo)通所必需的最小電流。9.3.2單相半波可控整流電路一、電阻性負(fù)載wwwwtTVTR0a)u1u2uVTudidwt1p2ptttu2uguduVTaq0b)c)d)e)001、電路結(jié)構(gòu)電爐、電焊及白熾燈等均屬于電阻性負(fù)載。組成：由晶閘管KP、負(fù)載電阻Rd和整流變壓器TR。變壓器T起變換電壓和電氣隔離的作用。2、工作原理u2為負(fù)半波→KP承受反向電壓→KP截止→id=0，ud=0，uT=u2

u2的下一個周期工作情況同上所述，循環(huán)往復(fù)?！鶮P截止→ud=0→id=0→因晶閘管和電阻負(fù)載是串聯(lián)連接→id=i2=iT=0，uT=u2

u2仍為正半波→KP承受正向電壓門極有觸發(fā)門極無觸發(fā)u2為正半波→晶閘管KP承受正向電壓3、參數(shù)計算（1）輸出直流電壓平均值Ud（2）輸出直流電流平均值

（3）輸出電壓有效值和電流有效值

例:單相半波可控整流電路，電阻負(fù)載，由220V交流電源直接供電。負(fù)載要求的最高平均電壓為60V，相應(yīng)的平均電流為20A，試計算晶閘管的導(dǎo)通角、晶閘管承受的最大正、反向電壓。解：(1)求出最大輸出時的控制角，得(2)求晶閘管兩端承受的正、反向峰值電壓Umwttwwtwtwu20wt1p2ptug0ud0id0uVT0qab)c)d)e)f)++a)u1TVTRLu2uVTudid二、電感性負(fù)載1、電路結(jié)構(gòu)組成：由晶閘管KP、負(fù)載電阻Rd和整流變壓器TR、電抗器。變壓器T起變換電壓和電氣隔離的作用。電機的勵磁線圈、差電動機電磁離合器的勵磁線圈以及輸出串接平波電抗器屬于電感負(fù)載。2、工作原理u2為正半波→KP承受正向電壓門極無觸發(fā)脈沖→KP截止→id=0，ud=0，uk=u2

u2仍為正半波→KP承受正向電壓門極仍有觸發(fā)脈沖→KP導(dǎo)通→id=，ud=u2，uk=0由于電感Ld