電工學-第8章直流穩(wěn)壓電源97998課件

第8章直流穩(wěn)壓電源8.3直流穩(wěn)壓電源的組成8.5濾波電路8.6穩(wěn)壓電路8.4整流電路

8.1半導體的基礎知識8.2半導體二極管下一章返回主頁18.1半導體的基礎知識導體、半導體、絕緣體。物質按導電能力劃分：半導體的導電性能：價電子參與導電、摻雜增強導電能力、熱敏特性、光敏特性。一、本征半導體

1.什么是本征半導體

是一種完全純凈的、結構完整的半導體晶體。2大連理工大學電氣工程系2.本征半導體的導電特性在絕對零度時，不導電。溫度（或光照）→價電子獲得能量：本征激發(fā)產生自由電子和空穴對。自由電子和空穴均參與導電，

統(tǒng)稱為載流子。溫度→載流子的濃度→導電能力。自由電子釋放能量跳回共價鍵——復合。本征半導體載流子濃度較低，導電能力較弱。3大連理工大學電氣工程系雜質半導體的示意表示法P型半導體N型半導體空間電荷＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－5大連理工大學電氣工程系三、PN結1.PN結的形成擴散運動＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

擴散運動：多數(shù)載流子由于濃度的差別而形成的運動。6大連理工大學電氣工程系＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－內電場PN結多數(shù)載流子的擴散運動繼續(xù)進行，使PN結加寬，內電場增強。內電場越強，多數(shù)載流子的運動越難以進行。內電場越強，少數(shù)載流子的運動越易于進行。7大連理工大學電氣工程系＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－＋＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－－多數(shù)載流子的擴散運動與少數(shù)載流子的漂移運動達到動態(tài)平衡——平衡的PN結。內電場9大連理工大學電氣工程系2.PN結的特性(1)正向偏置(2)反向偏置RＰN外電場ＰNR外電場正向導通I反向截止I≈0

主要特性：單向導電性。10大連理工大學電氣工程系8.2半導體二極管一、普通二極管

ＰN陽極陰極(1)按結構分類

點接觸型、面接觸型。(2)按材料分類硅管、鍺管。(3)按用途不同分類普通管、整流管、開關管等。1.基本結構11大連理工大學電氣工程系UD(2)近似特性UI

OUI

O(3)理想特性3.主要參數(shù)(1)額定正向平均電流（最大整流電流）IF

(2)正向壓降UF(3)最高反向工作電壓UR一般規(guī)定為反向擊穿電壓的1/2或1/3。(4)最大反向電流IRm

13大連理工大學電氣工程系*二、光電二極管（光敏二極管）作用：將光信號轉化為電信號。反向電流隨光照強度的增加而上升。RED

光電二極管電路RED

發(fā)光二極管電路*三、發(fā)光二極管作用：將電信號轉化為光信號。發(fā)光的顏色取決于制造材料。14大連理工大學電氣工程系*四、光電耦合器（光電隔離器）

作用：①電氣隔離；②抗干擾；③系統(tǒng)保護。輸入電路輸出電路15大連理工大學電氣工程系電源變壓器將市電變換為整流所需的交流電壓整流電路將交流電變換為方向不變的直流電濾波電路將脈動直流電變換為平滑的直流電壓穩(wěn)壓電路將不穩(wěn)定的直流電壓變換為穩(wěn)定直流電壓17大連理工大學電氣工程系8.4整流電路+-uOabTr+-u2+-u1RLiOD1D3D2D4u2正半周，D1和D3導通，uO=u2；電流通路：a→D1→RL→D3→b。u2負半周，D2和D4導通，uO=－u2；電流通路：b→D2→RL→D4→a。18大連理工大學電氣工程系＋uO－D4

D3D1

D2RL＋u2－u2ωtOuOiOωtO19大連理工大學電氣工程系[例8.4.1]一橋式整流電路，已知負載電阻RL=240，負載所需直流電壓=12V，電源變壓器一次電壓U1=220V。試求該電路正常工作時的負載電流、二極管平均電流ID和變壓器的電壓比k。[解]負載直流電流IO=UORL=A=0.05A12240ID=IO=×0.05A=0.025A1212二極管平均電流

變壓器的二次電壓U2=

=V=13.33VUo0.9120.9變壓器的電壓比k=

==16.5U2U1

22013.3321大連理工大學電氣工程系8.5濾波電路一、電容濾波電路C＋＋uO－RL＋u2－＋u1－uOωtO√2U2電容放電

當二極管導通時，電容被充電儲能。當二極管截止時，電容放電。濾波電容的選擇：

C≥(3~5)T2RL=1.5~2.52RLf22大連理工大學電氣工程系UCN=√2U2輸出電壓的平均值:

UO=1.2U2（全波）空載輸出直流電壓:濾波電容的耐壓：UCN≥√2U223大連理工大學電氣工程系查附錄，選用2CZ53B4個（IF=300mA，UR=50V）。(2)選擇濾波電容器C≥1.5~2.5RLf1.5~2.5100×50

==(300~500)μFFUCN≥=2×25

V=35.4V2

U2

(3)負載電阻斷路時UO=2

U2

=2×25

V=35.4V(4)電容斷路時UO=0.9U2=0.9×25V=22.5VIF≥2ID=2×0.15A=0.3A，UR≥URm=34.5V25大連理工大學電氣工程系二、電感濾波電路對直流分量:

XL=0，大部分整流電壓降在RL上。對諧波分量:

f

越高，XL越大，電壓大部分降在XL上。＋uO－RLiO＋u2－＋u1－L26大連理工大學電氣工程系＋uO－RLiOC2

＋C1

＋三、復式濾波電路C2

＋C1

＋1.LC－形濾波電路2.RC－形濾波電路L＋uO－RLiORL27大連理工大學電氣工程系

[解](1)Ui＝10V時DZ反向擊穿穩(wěn)壓：UO=UZ=5V。(2)Ui=3V時DZ反向截止：UO=Ui=3V。(3)Ui=－5V時DZ正向導通：UO=0V。(4)ui

=10sin

tV時當0＜ui＜5V時，DZ反向截止：UO=Ui=10sin

tV。當ui＞5V時，DZ反向擊穿穩(wěn)壓：

[例8.6.1]如圖所示電路，設UZ=

5V，正向壓降忽略不計。當直流輸入Ui

=10V、3V、－5V時，Uo=？當輸入為交流ui

=10sin

tV時，分析uO的波形。RDZ

＋Ui－＋UO－5

tuO/VO23UO=UZ=5V。當ui＜0V時，DZ正向導通：UO=0V。29大連理工大學電氣工程系二、穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路+-u2+-u1C＋Ui－RL＋UO－IIORDZIZ穩(wěn)壓過程：UO

→

IZ

→

I

→

IR

UO30大連理工大學電氣工程系三、集成穩(wěn)壓電路分為線性集成穩(wěn)壓電路和開關集成穩(wěn)壓電路。1.三端固定式集成穩(wěn)壓器CW7800系列正電壓穩(wěn)壓器。CW7900系列負電壓穩(wěn)壓器。

13

2輸出電壓規(guī)格：

5V,6V,8V,9V,12V,15V···

31大連理工大學電氣工程系

CW7800接線圖

+-u2+-u1CRL＋UO－7800CiCo123＋32大連理工大學電氣工程系

CW7900接線圖

+-u2+-u1CRL－UO＋7900CiCo321＋33大連理工大學電氣工程系同時輸出正負兩組電壓的接線圖＋5V－5VCW7805Ci123CW790512Co

3＋

Ui－CiCoUO34大連理工大學電氣工程系*3.三端可調式集成穩(wěn)壓器類型：CW117、CW217、CW317(正電壓)CW137、CW237、CW337(負電壓)輸出電流等級：0.1A,0.5A,1.5A軍品級工業(yè)級民品級典型電路：CW21