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文檔簡介

電路與電子模擬技術(shù)第1頁,課件共29頁,創(chuàng)作于2023年2月11.1單相整流電路

1單相半波整流電路

忽略二極管的正向壓降半波整流電壓的平均值負載電流的平均值等于二極管電流的平均值ID

二極管所承受的最高反向電壓ID和URM決定了整流二極管的選擇范圍一般要有1.5~2倍的裕量脈動電壓的直流分量U:變壓器副邊電壓的有效值第2頁,課件共29頁,創(chuàng)作于2023年2月2單相橋式整流電路

u2的正半周,D1、D3導(dǎo)通,D2、D4截止,忽略二極管的正向壓降,uO=u2>0

u2的負半周,D2、D4導(dǎo)通,D1、D3截止,uO=-u2仍大于零

比半波整流電路增加了一倍負載電流的平均值每個二極管只導(dǎo)電半周二極管所承受的最高反向電壓仍為第3頁,課件共29頁,創(chuàng)作于2023年2月~+~-

+–集成硅整流橋:第4頁,課件共29頁,創(chuàng)作于2023年2月11.2濾波電路

將脈動直流電變成較為平滑的直流電,這個過程稱為濾波濾波電路有電容濾波電路和電感濾波電路1電容濾波電路

不接電容時的uouC隨u2的增大上升至最大值(oa段)u2

下降,uC通過RL放電,隨u2下降|u2|>uC后(b點),uC又隨u2的增大上升至最大值(bc段)當u2<uC后,二極管截止,uC通過RL放電,時間常數(shù)τ=RLC(ab段)接入電容后的uouo的脈動比整流后沒有電容濾波時的電壓脈動要小得多,平均值也提高了第5頁,課件共29頁,創(chuàng)作于2023年2月τ越大,uO的下降部分就越平緩確定濾波電容的計算公式RL=∞,即τ=∞時,負載開路,電容無放電回路UO=1.4U2

C=0,即τ=0時,電路不接電容,輸出電壓為橋式整流后的電壓,UO=0.9U2

0.9U2<UO<1.4U2

UO=1.2U2

放電時間常數(shù)越大,二極管導(dǎo)通的時間就越短,沖擊電流就越大二極管導(dǎo)電角(導(dǎo)通時間)第6頁,課件共29頁,創(chuàng)作于2023年2月電容濾波電路的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單,輸出電壓較高,紋波較小缺點有二條:1.RL變化時,電容放電的時間常數(shù)也變化,輸出電壓隨之變化;2.由于電容C的限制,為取得較平滑的輸出電壓,RL應(yīng)取較大的值,從而負載電流較小結(jié)論:電容濾波電路適用于負載電流較小,負載變化不大的場合第7頁,課件共29頁,創(chuàng)作于2023年2月2電感濾波電路

從信號角度分析,橋式整流電路的輸出電壓和電流都是正弦半波,可將它們按付里葉級數(shù)分解為直流分量和交流分量的疊加RL越小,RL上的交流分量就越小,濾波效果就越好電感濾波電路適用于負載電阻較小,負載電流較大的場合對直流分量:

XL=0,電感相當于短路,電壓全部降在RL上對諧波分量:

f

越高,XL越大,電壓大部分降在XL上。第8頁,課件共29頁,創(chuàng)作于2023年2月3.其它濾波電路為進一步改善濾波特性,可將上述濾波電路組合起來使用。LC

濾波電路+uo+-LCu-i+u++u-iC-oRC12RCπ型濾波電路第9頁,課件共29頁,創(chuàng)作于2023年2月穩(wěn)壓管是一種用特殊工藝制造的面接觸型硅二極管6.3.1穩(wěn)壓管的伏安特性

6.3.2穩(wěn)壓管的主要參數(shù)穩(wěn)壓管工作在反向擊穿區(qū),UZ稱為穩(wěn)壓值1.穩(wěn)壓值UZ

穩(wěn)壓管在正常工作時管子兩端的電壓2.穩(wěn)定電流IZ能使穩(wěn)壓管正常工作的最小電流。

I<IZ時穩(wěn)壓效果較差。3.額定功耗PZ穩(wěn)壓管允許的最大平均功率,有的給出最大穩(wěn)定電流IZM,PZ=IZMUZ4.動態(tài)電阻rZrZ指穩(wěn)壓管兩端電壓與電流的變化量之比,定義式為:5.電壓溫度系數(shù)αu

對硅穩(wěn)壓管,穩(wěn)壓值在4V以下的,αu為負值,6V以上的,αu為正值,穩(wěn)壓值在4V到6V之間,αu最小,αu一般不超過0.1%/℃。第10頁,課件共29頁,創(chuàng)作于2023年2月6.3.3穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓管和限流電阻串聯(lián)即構(gòu)成簡單的穩(wěn)壓電路,限流電阻R是穩(wěn)壓電路不可缺少的組成元件。當輸入電壓有波動或負載電流變化時,電路自動通過調(diào)節(jié)R上的壓降來保持輸出電壓基本不變。(1)設(shè)RL不變,UI增大,則U0=UZ也將增大,UZ增大,使IZ增大,IR=IZ+IO及UR隨之增大,從而使UO=UI-UR保持基本不變。此過程可表示為

UI↑→UO(UZ)↑→IZ↑→IR↑→UR↑→UO↓(2)設(shè)UI不變,RL變小,則IO增大,IR=IO+IZ及UR隨之增大,UO=UI-UR=UZ相應(yīng)減小,從而使IZ急劇減小,因而IR=IO+IZ保持基本不變,此過程可表示為RL↓→IO↑→IR↑→UR↑→UO(UZ)↓→IZ↓→IR↓限流電阻R在穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路中是必不可少的元件,為了保證穩(wěn)壓電路可靠地工作,必須適當選擇R的阻值第11頁,課件共29頁,創(chuàng)作于2023年2月設(shè)穩(wěn)壓管允許的最大工作電流為IZmax,最小工作電流為IZmin,輸入電壓最高為UImax,最低為UImin,負載電流最大值為ILmax,最小值為ILmin,要使穩(wěn)壓管能正常工作,必須滿足下列條件:當輸入電壓最大,負載電流最小時,IZ的值最大,但不應(yīng)超過IZmax

當輸入電壓最小,負載電流最大時,IZ的值最小,但不應(yīng)小于IZmin

如兩式不能同時滿足,則說明給定條件已超出穩(wěn)壓管的工作范圍,這時應(yīng)先更換穩(wěn)壓管或改善穩(wěn)壓管的工作條件,再重新選擇限流電阻R。第12頁,課件共29頁,創(chuàng)作于2023年2月11.4串聯(lián)型穩(wěn)壓電路

1電路的組成和工作原理

(1)輸入電壓變化時UiU-UoUoUBIE實質(zhì)是電壓負反饋輸入電壓的增量基本上由三極管承擔(dān),三極管稱為調(diào)整管調(diào)整管與負載串聯(lián),電路稱為串聯(lián)型穩(wěn)壓電路第13頁,課件共29頁,創(chuàng)作于2023年2月(2)負載電阻變化時U-IERLUOUBUo第14頁,課件共29頁,創(chuàng)作于2023年2月2輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍

運放工作在線性區(qū)第15頁,課件共29頁,創(chuàng)作于2023年2月3保護電路

T1為調(diào)整管,T2、R3組成過流保護電路,R3為電流采樣電阻輸出電流在額定范圍內(nèi),UR3較小,T2截止輸出電流超過額定值,UR3增大,T2導(dǎo)通,IC2對I分流,調(diào)整管的基極電流減小,發(fā)射極電流隨之減小,從而保護了調(diào)整管第16頁,課件共29頁,創(chuàng)作于2023年2月4技術(shù)指標

技術(shù)指標特性指標:允許輸入電壓范圍、輸出電壓調(diào)節(jié)范圍和輸出電流等質(zhì)量指標:衡量輸出電壓的穩(wěn)定程度,包括穩(wěn)壓系數(shù)Sr、輸出電阻ro、溫度系數(shù)ST和紋波電壓等穩(wěn)壓系數(shù)

輸出電阻

溫度系數(shù)

紋波電壓:輸出電壓中的交流分量,通常以二次諧波(100HZ)的有效值來衡量,一般為mV數(shù)量級第17頁,課件共29頁,創(chuàng)作于2023年2月11.4集成穩(wěn)壓器三端集成穩(wěn)壓器CW78系列輸出正電壓CW79系列輸出負電壓固定輸出可調(diào)輸出CW317輸出正電壓CW337輸出負電壓固定輸出分5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等七檔。7805表示輸出電壓值為+5V,7912表示輸出電壓值為-12V。最大輸出電流分3A、1.5A、0.5A、0.1A四檔。78T××:3A,78××:1.5A,78M××:0.5A,78L××:0.1A

78、79系列的最高輸入電壓為35V,最小輸入輸出壓差為2.5V穩(wěn)壓器輸入電壓>額定輸出電壓+最小輸入輸出壓差第18頁,課件共29頁,創(chuàng)作于2023年2月1端:輸入端2端:公共端3端:輸出端W7800系列穩(wěn)壓器外形及典型接線圖123+_W7805UI+_Uo132CI0.1~1

FCo1μF+10V+5V注意:輸入與輸出端之間的電壓不得低于2.5V!基本應(yīng)用接法第19頁,課件共29頁,創(chuàng)作于2023年2月1端:公共端2端:輸入端3端:輸出端W7900系列穩(wěn)壓器外形及典型接線圖123–+W7905UI–+Uo231CI0.1~1

FCo1μF-10V-5V第20頁,課件共29頁,創(chuàng)作于2023年2月擴展輸出電壓:UO=U23+UZ方法一:+_W78XXUI+_Uo132+-UZ第21頁,課件共29頁,創(chuàng)作于2023年2月擴展輸出電壓:方法二:運放“虛短”U2=U-=U+

第22頁,課件共29頁,創(chuàng)作于2023年2月擴大輸出電流的電路第23頁,課件共29頁,創(chuàng)作于2023年2月CW317應(yīng)用電路基準電壓U21=1.25V,調(diào)整端電流Iadj很小第24頁,課件共29頁,創(chuàng)作于2023年2月11.5開關(guān)型穩(wěn)壓電路由分立元件組成的串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路以及集成穩(wěn)壓器,其調(diào)整管工作在線性放大區(qū),故也稱為線性穩(wěn)壓電源。線性穩(wěn)壓電源的優(yōu)點是:結(jié)構(gòu)簡單,調(diào)整方便,輸出電壓脈動小。缺點是效率低,一般只有30%~50%,而且常需加裝體積較大的散熱片。造成效率低的原因在于調(diào)整管工作在線性放大區(qū),調(diào)整管上始終存在一定的電流與電壓,不斷地消耗能量。如果我們通過控制脈沖信號讓調(diào)整管工作在飽和區(qū)和截止區(qū),適當調(diào)節(jié)矩形脈沖的占空比,即調(diào)節(jié)調(diào)整管開(飽和導(dǎo)通)和關(guān)(截止)的時間,那么利用儲能元件,也能使電路的輸出電壓穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi),這種電路就稱為開關(guān)型穩(wěn)壓電路。由于調(diào)整管飽和導(dǎo)通時的管壓降UCES和截止時的穿透電流ICEO都很小,調(diào)整管的管耗很小,因此電源效率可提高到80%~90%。由于調(diào)整管功耗低,散熱片可隨之減小,而且許多開關(guān)型穩(wěn)壓電路還可省去50HZ工頻變壓器。另外,開關(guān)頻率通常為幾十千赫,所以濾波電感和電容的容量可大大減小,與同樣功率的線性穩(wěn)壓電源相比,體積和重量都要小很多。第25頁,課件共29頁,創(chuàng)作于2023年2月降壓型開關(guān)穩(wěn)壓電路的工作原理當控制脈沖為高電平(Ton期間)時,調(diào)整管T飽和導(dǎo)通,其發(fā)射極電壓uE等于UI-UCES,此時二極管D截止,電感電流iL隨時間線性增大,它一方面向負載供電,一方面對電容C充電,此時電感L處于儲能狀態(tài)。第26頁,課件共29頁,創(chuàng)作于2023年2月當控制脈沖為低電平(Toff期間)時,調(diào)整管T截止。由于電感電流不能突變,故在L兩端產(chǎn)生一個極性為左負右正的感應(yīng)電動勢,使二極管D導(dǎo)通,此時調(diào)整管的發(fā)射極電壓uE等于-UD(UD為二極管的正向壓降),電感L將原先儲存的能量通過二極管D向負載釋放,使得負載中繼續(xù)有電流流過(續(xù)流二極管由此得名),同時仍給電容充電,iL開始下降,當電流下降到輸出電壓小于電容電壓時,電容開始給負載放電,使負載電壓維持在一定的數(shù)值之上。由于開關(guān)頻率很高,電感L和電容C不斷地儲存能量和釋放能量,在負載上就得到比較平滑的直流電壓第27頁,課件共29頁,創(chuàng)作于2023年2月忽略電感L上

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