YSWG10模擬電子技術(shù)教學(xué)課件

第十章

直流電源10.1直流電源的組成10.2單相整流電路10.3濾波電路10.4倍壓整流電路10.5硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路10.6串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路10.7集成穩(wěn)壓器10.8開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路10.9可控整流電路10.1直流電源的組成圖

10.1.1

直流電源的組成電網(wǎng)電壓電源變壓器整流電路濾波器穩(wěn)壓電路負(fù)載10.2單相整流電路10.2.1單相半波整流電路優(yōu)點(diǎn)：使用元件少。缺點(diǎn)：輸出波形脈動(dòng)大；直流成分??；變壓器利用率低。圖

10.2.110.2.2單相全波整流電路+-圖

10.2.2

全波整流電路圖

10.2.3

全波整流電路波形圖10.2.3單相橋式整流電路圖

10.2.4圖

10.2.5圖

10.2.610.2.4整流電路的主要參數(shù)一、輸出直流電壓UO(AV)二、脈動(dòng)系數(shù)S三、二極管正向平均電流ID(AV)四、二極管最大反向峰值電壓URM在橋式整流電路中，輸出直流電壓：脈動(dòng)系數(shù)：二極管正向平均電流：二極管最大反向峰值電壓：表10-1單相整流電路的主要參數(shù)

主要參數(shù)電路形式UO（AV）/U2SID（AV）/IO（AV）URM/U2半波整流0.45157%100%1.41全波整流0.9067%50%2.83橋式整流0.9067%50%1.4110.3濾波電路10.3.1電容濾波電路適用于負(fù)載電流較小的場(chǎng)合。濾波電容大，效果好。輸出直流電壓為：脈動(dòng)系數(shù)S

約為10%~20%。圖

10.3.110.3.2

RC-

型濾波電路輸出直流電壓為：脈動(dòng)系數(shù)S約為：適用于負(fù)載電流較小的場(chǎng)合。圖

10.3.410.3.3電感濾波電路和LC濾波電路一、電感濾波器適用于負(fù)載電流比較大的場(chǎng)合。二、LC濾波器輸出直流電壓為：脈動(dòng)系數(shù)S：適用于各種場(chǎng)合。圖

10.3.5圖

10.3.610.3.4

LC-

型濾波電路圖

10.3.7圖10-2各種濾波電路的性能比較序號(hào)

性能類型UO（AV）/U2適用場(chǎng)合整流管的沖擊電流外特性1電容濾波1.2小電流大軟2RC-型濾波1.2小電流大更軟3LC-

型濾波1.2小電流大軟4電感濾波0.9大電流小硬5LC濾波0.9適應(yīng)性較強(qiáng)小硬10.4倍壓整流電路10.4.1二倍壓整流電路iD1iD2圖

10.4.1

二倍壓整流電路10.4.2多倍壓整流電路+-+--+u2+-+-+-+-+-適用于要求輸出電壓較高、負(fù)載電流較小的場(chǎng)合。圖

10.4.2

多倍壓整流電路10.5硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路10.5.1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：·負(fù)載變化；·電網(wǎng)電壓波動(dòng)。一、內(nèi)阻Ro二、穩(wěn)壓系數(shù)Sr10.5.2硅穩(wěn)壓管的伏安特性O(shè)圖

10.5.1

硅穩(wěn)壓管的伏安特性在反向擊穿區(qū)，流過(guò)穩(wěn)壓管的電流發(fā)生很大變化，兩端電壓基本不變。10.5.3硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路一、電路組成和工作原理穩(wěn)壓原理：1.UI

不變，RL

減小RLILURUOIZIR=IL+IZ基本不變2.RL不變，

UI升高UIUOIZURUO=UI-

UR基本不變UOUO圖

10.5.2二、內(nèi)阻和穩(wěn)壓系數(shù)的估算1.內(nèi)阻Ro2.穩(wěn)壓系數(shù)Sr當(dāng)rZ

<<RL，rZ

<<R時(shí)，圖

10.5.2圖

10.5.4三、限流電阻的選擇

1.當(dāng)電網(wǎng)電壓最高和負(fù)載電流最小時(shí)，IZ的值最大，此時(shí)IZ不應(yīng)超過(guò)允許的最大值，即或：

2.當(dāng)電網(wǎng)電壓最低和負(fù)載電流最大時(shí)，IZ的值最小，此時(shí)IZ不應(yīng)低于其允許的最小值，即或：10.6串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路10.6.1電路組成和工作原理采樣電路：R1、R2、R3；放大電路：A；基準(zhǔn)電壓：由VDZ提供；調(diào)整管：VT；穩(wěn)壓過(guò)程：UI或ILUOUFUIdUBEICUCE↑UO圖

10.6.110.6.2輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍由于U+=U-

，UF=UZ，所以當(dāng)R2

的滑動(dòng)端調(diào)至最上端時(shí)，UO為最小值當(dāng)R2

的滑動(dòng)端調(diào)至最下端時(shí)，UO為最大值，則：圖

10.6.1

串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路10.6.3調(diào)整管的選擇一、集電極最大允許電流ICM二、集電極和發(fā)射極之間的最大允許電壓U(BR)CEO三、集電極最大允許耗散功率PCM≥≥≥穩(wěn)壓電路的輸入直流電壓為：變壓器副邊電壓為：10.6.4穩(wěn)壓電路的過(guò)載保護(hù)

R4很小，約為1。負(fù)載電流超過(guò)某一值后，VT2導(dǎo)通，限制VT1中的電流，保護(hù)調(diào)整管。保護(hù)電路的輸出特性：UOILO正常穩(wěn)壓區(qū)限流保護(hù)一、限流型保護(hù)電路圖

10.6.2圖

10.6.3二、截流型保護(hù)電路過(guò)載時(shí)，T2導(dǎo)通，引起正反饋過(guò)程：IC2IB1UOUE2

UBE2IC2使VT2飽和，輸出電壓下降到1V左右。圖

10.6.5負(fù)載故障排除后，IL減小，引起正反饋過(guò)程：UR4

UB2IC2IB1

UOIC2使穩(wěn)壓電路的輸出恢復(fù)到原來(lái)的數(shù)值。UE2UBE210.7集成穩(wěn)壓器10.7.1三端集成穩(wěn)壓器的組成調(diào)整管啟動(dòng)電路基準(zhǔn)電壓放大電路保護(hù)電路采樣電路輸入端輸出端++--UOUI圖

10.7.1

三端集成穩(wěn)壓器的組成10.7.2三端集成穩(wěn)壓器的主要參數(shù)參數(shù)名稱符號(hào)單位參型號(hào)數(shù)值7805780678087812781578187824輸入電壓UIV10111419232733輸出電壓UOV56812151824電壓調(diào)整率SU%/V0.00760.00860.010.0080.00660.010.011電流調(diào)整率SImV40434552525560最小壓差UI-UOV2222222輸出噪聲UNμV10101010101010輸出電阻Rom17171818191920峰值電流IOMA2.22.22.22.22.22.22.2輸出溫漂STmV/C1.01.01.21.51.82.410.7.3三端集成穩(wěn)壓器的應(yīng)用一、三端集成穩(wěn)壓器的外形及電路符號(hào)圖

10.7.2W7800INOUTGNDW7900INOUTGND二、三端集成穩(wěn)壓器應(yīng)用電路1.基本電路VD若輸出電壓較高，接一保護(hù)二極管VD，以保護(hù)集成穩(wěn)壓器內(nèi)部的調(diào)整管。圖

10.7.4

三端集成穩(wěn)壓器基本應(yīng)用電路2.擴(kuò)大輸出電流

VD

的作用：補(bǔ)償三極管的發(fā)射結(jié)電壓，使電路輸出電壓等于三端集成穩(wěn)壓器的輸出電壓。圖

10.7.5

擴(kuò)大三端集成穩(wěn)壓器的輸出電流3.提高輸出電壓圖

10.7.64.使輸出電壓可調(diào)圖

10.7.710.8開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路10.8.1開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路的特點(diǎn)和分類特點(diǎn)：效率高、體積小重量輕、對(duì)電網(wǎng)電壓要求不高、調(diào)整管的控制電路比較復(fù)雜、輸出電壓中紋波和噪聲成分較大。分類：有脈沖寬度調(diào)制型(PWM)、有低壓開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路、高壓開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路；脈沖頻率調(diào)制型(PFM)和混合調(diào)制型；有自激式、他激式；雙極型三極管、MOS場(chǎng)效應(yīng)管和可控硅開(kāi)關(guān)電路等。10.8.2開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路的組成和工作原理開(kāi)關(guān)調(diào)整管脈沖調(diào)制比較放大濾波電路采樣電路基準(zhǔn)電壓+-UIUO+-圖

10.8.1

開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路示意圖一、脈沖寬度調(diào)制式開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路二、工作原理當(dāng)ut

>uA

時(shí)，uB=+UOPP，調(diào)整管飽和導(dǎo)通，iE

向負(fù)載提供電流，并將能量?jī)?chǔ)存在電感的磁場(chǎng)中；當(dāng)ut

<uA

時(shí)，uB=-

UOPP，調(diào)整管截止，iE=0，電感釋放能量，產(chǎn)生的電流流過(guò)負(fù)載和二極管。圖

10.8.2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的脈沖波形，經(jīng)LC濾波電路后，負(fù)載上得到較平滑的輸出電壓互感器uO?！}沖波形的占空比。圖

10.8.3

圖10.8.2電路的波形圖10.9可控整流電路10.9.1晶閘管的基本特性一、結(jié)構(gòu)與符號(hào)圖

10.9.2

晶閘管的結(jié)構(gòu)和符號(hào)陽(yáng)極陰極控制極二、工作原理圖

10.9.4

1.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)通?！Q為阻斷

2.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，晶閘管導(dǎo)通。NPNPNPIGβ1β2IGβ1IG圖

10.9.3結(jié)論：晶閘管由阻斷變?yōu)閷?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；晶閘管由導(dǎo)通變?yōu)樽钄嗟臈l件是減小陽(yáng)極電流IA

。

晶閘管導(dǎo)通后，管壓降很小，約為1V左右。三、伏安特性和主要參數(shù)1.伏安特性O(shè)UAKIAUBOABCIHIG=0正向阻斷特性：當(dāng)IG=0，而陽(yáng)極電壓不超過(guò)一定值時(shí)，管子處于阻斷狀態(tài)。UBO——正向轉(zhuǎn)折電壓正向?qū)ㄌ匦裕汗茏訉?dǎo)通后，伏安特性與二極管的正向特性相似。IH

——維持電流當(dāng)控制極電流IG0時(shí)，使晶閘管由阻斷變?yōu)閷?dǎo)通所需的陽(yáng)極電壓減小。IG

增大反向特性：與二極管的反向特性相似。UBR圖

10.9.6

晶閘管的伏安特性2.主要參數(shù)斷態(tài)重復(fù)峰值電壓UDRM

反向重復(fù)峰值電壓URRM

額定通態(tài)平均電流IT

額定通態(tài)平均電壓

UT

維持電流IH：控制極觸發(fā)電壓UGT

控制極觸發(fā)電流IGT10.9.2單相橋式可控整流電路+-uG在u2正半周，當(dāng)控制極加觸發(fā)脈沖，VT1和VD2導(dǎo)通；在u2負(fù)半周，當(dāng)控制極加觸發(fā)脈沖，VT2和VD1導(dǎo)通；αθ：控制角；：導(dǎo)電角一、電路組成及工作原理圖

10.9.7圖

10.9.8二、電路參數(shù)的估算αθ即：輸出電壓平均值：輸出電流平均值：晶閘管承受的最大反向電壓：0°60°120°180°00.40.81.0UO(AV)/U2圖

10.9.910.9.3單結(jié)管觸發(fā)電路對(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。

(2)

觸發(fā)電路的漏電壓不超過(guò)0.25V。

(3)

觸發(fā)脈沖的前沿時(shí)間小于10s。

(4)

觸發(fā)脈沖要有足夠的寬度。一般要求大于20s。

(5)

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。一、單結(jié)管的結(jié)構(gòu)及特性N型硅片P區(qū)PN結(jié)eb1b2單結(jié)晶體管又稱為雙基