第8章直流电源电路1PPT讲稿.ppt
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1、第第8 8章直流电源电路章直流电源电路1 1第1页,共33页,编辑于2022年,星期一内容提要内容提要内内内内容容容容提提提提要要要要直流变换电路的作用:将交流市电整直流变换电路的作用:将交流市电整流成某一适当的直流电,然后将其变流成某一适当的直流电,然后将其变换成高频交流电,利用变压器变换成换成高频交流电,利用变压器变换成不同值得交流电,再整流成多种极性不同值得交流电,再整流成多种极性不同、电压值不同的直流电不同、电压值不同的直流电直流变换电路的优点:变压器和滤波直流变换电路的优点:变压器和滤波器器的体积大为减小,成本随之降低器器的体积大为减小,成本随之降低本章只就整流、稳压、直流变换等问题
2、进本章只就整流、稳压、直流变换等问题进行简单介绍行简单介绍直流电源电路是电子器件单向导电、放直流电源电路是电子器件单向导电、放大、反馈、振荡及调制等各项原理的综大、反馈、振荡及调制等各项原理的综合运用合运用第2页,共33页,编辑于2022年,星期一综述综述第第第第一一一一节节节节:整整整整流流流流电电电电路路路路整流的基本工作原理:利用电子器件整流的基本工作原理:利用电子器件的单向导电特性将具有正、负两个极的单向导电特性将具有正、负两个极性的交流电变换成只有一个极性的直性的交流电变换成只有一个极性的直流电流电变换后的直流电仍有脉动,通常称为纹变换后的直流电仍有脉动,通常称为纹波;将脉动的直流电
3、通过滤波器后可得波;将脉动的直流电通过滤波器后可得到较为平滑的直流电;滤波器又被称为到较为平滑的直流电;滤波器又被称为平滑滤波器平滑滤波器整流电路有单相整流和三相整流,后者通整流电路有单相整流和三相整流,后者通常应用在大功率场合常应用在大功率场合单相整流有半波整流、全波整流、桥式单相整流有半波整流、全波整流、桥式整流和倍压整流等整流和倍压整流等第3页,共33页,编辑于2022年,星期一单相半波整流单相半波整流第第第第一一一一节节节节:整整整整流流流流电电电电路路路路由于二极管的单向导电性,由于二极管的单向导电性,只有一个方向的电流流过负只有一个方向的电流流过负载电阻载电阻负载上的半波电压的平均
4、值即负载上的半波电压的平均值即为整流电压的直流值:为整流电压的直流值:将电网的交流电压将电网的交流电压变换至整流电路所变换至整流电路所需的数值,其初级需的数值,其初级与交流电网相连与交流电网相连整流器件,整流器件,晶体二极管晶体二极管负载负载电流最大电流最大值:值:电流有效电流有效值:值:二极管反向电压二极管反向电压最大值:最大值:第4页,共33页,编辑于2022年,星期一单相全波整流单相全波整流(一一)第第第第一一一一节节节节:整整整整流流流流电电电电路路路路单相半波整流电路的缺点:纹波大,输出单相半波整流电路的缺点:纹波大,输出平均电压较低平均电压较低电源变压器的电源变压器的次级线圈具有次
5、级线圈具有中心抽头中心抽头具有两个整具有两个整流二极管流二极管就每个二极管而言,其导电就每个二极管而言,其导电情况与单相半波整流电路相情况与单相半波整流电路相同;但从负载看,由于两个同;但从负载看,由于两个整流二极管轮流导电,使得整流二极管轮流导电,使得在交流电源的正、负两个半在交流电源的正、负两个半周期间,负载上始终有电流周期间,负载上始终有电流流过,且始终是同一个方向流过,且始终是同一个方向全波整流输出的直流电压和全波整流输出的直流电压和电流均比半波整流电路大一电流均比半波整流电路大一倍,即:倍,即:第5页,共33页,编辑于2022年,星期一单相全波整流单相全波整流(二二)第第第第一一一一
6、节节节节:整整整整流流流流电电电电路路路路流过二极管的电流最大值和流过二极管的电流最大值和负载上的电流最大值相同,负载上的电流最大值相同,但流过二极管的电流平均值但流过二极管的电流平均值只有负载电流平均值的一半只有负载电流平均值的一半二极管承受的最二极管承受的最大反向电压为:大反向电压为:单相全波整流电路利用电源单相全波整流电路利用电源电压的两个半周,从而减小电压的两个半周,从而减小了纹波,提高了输出电压;了纹波,提高了输出电压;但其和半波整流电路的共同但其和半波整流电路的共同缺点是变压器的次级线圈只缺点是变压器的次级线圈只有一半时间导电,设备没有有一半时间导电,设备没有得到充分利用;且其二极
7、管得到充分利用;且其二极管承受的最大反向电压较高承受的最大反向电压较高第6页,共33页,编辑于2022年,星期一单相桥式整流电路单相桥式整流电路第第第第一一一一节节节节:整整整整流流流流电电电电路路路路电路工作原电路工作原理简述理简述故变压器次故变压器次级线圈在正级线圈在正负两个半周负两个半周都有电流流都有电流流过,从而提过,从而提高了设备利高了设备利用率用率二极管的最大反向电压均等于输出的最大电二极管的最大反向电压均等于输出的最大电压,只有全波整流时的一半压,只有全波整流时的一半代价:整流二极管的数目增多;低压整流时代价:整流二极管的数目增多;低压整流时不能忽略整流二极管的正向电压;与全波整
8、不能忽略整流二极管的正向电压;与全波整流相比输出电压降低,工作效率降低流相比输出电压降低,工作效率降低第7页,共33页,编辑于2022年,星期一接有电容滤波器的整流电路接有电容滤波器的整流电路(一一)第第第第一一一一节节节节:整整整整流流流流电电电电路路路路具有电容滤波器的单相半波整流电路的工具有电容滤波器的单相半波整流电路的工作原理作原理(一一)二极管导通时电容被充二极管导通时电容被充电;二极管截止时,电电;二极管截止时,电容对负载电阻放电容对负载电阻放电由于放电时间常数较大,由于放电时间常数较大,因此在接通电源后电容因此在接通电源后电容上总是保持有电压上总是保持有电压分析可知,二极管并不是
9、分析可知,二极管并不是在正半周的全部期间导通,在正半周的全部期间导通,而只是在正半周的峰值附而只是在正半周的峰值附近部分时间导通,故导通近部分时间导通,故导通时间短而截止期长时间短而截止期长可类比于峰值包络检波可类比于峰值包络检波第8页,共33页,编辑于2022年,星期一接有电容滤波器的整流电路接有电容滤波器的整流电路(二二)第第第第一一一一节节节节:整整整整流流流流电电电电路路路路具有电容滤波器的单相半波整流电路的工具有电容滤波器的单相半波整流电路的工作原理作原理(二二)特点:特点:负载电压的纹波减小,负载电压的纹波减小,其物理原因在于电容储其物理原因在于电容储存电荷存电荷输出直流电压提高,
10、因输出直流电压提高,因为二极管截止期间电容对为二极管截止期间电容对负载放电负载放电流过二极管的电流和流流过二极管的电流和流过负载的电流波形不同过负载的电流波形不同二极管最大反向电压二极管最大反向电压增大增大整流器内阻整流器内阻第9页,共33页,编辑于2022年,星期一接有电容滤波器的整流电路接有电容滤波器的整流电路(三三)第第第第一一一一节节节节:整整整整流流流流电电电电路路路路整流电路主要参数对输出电压的影响整流电路主要参数对输出电压的影响固定负载电阻和滤波器电固定负载电阻和滤波器电容的值,变化整流器内阻容的值,变化整流器内阻固定内阻和负载电阻的值,固定内阻和负载电阻的值,减小电容减小电容固
11、定内阻和滤波器电容的固定内阻和滤波器电容的值,减小负载电阻值,减小负载电阻故不能简单认为电容旁故不能简单认为电容旁路了原来无电容滤波器路了原来无电容滤波器时电流中的交流成分时电流中的交流成分事实上,加电容滤波器事实上,加电容滤波器后二极管电流的交流和后二极管电流的交流和直流成分反而有某种程直流成分反而有某种程度的增大度的增大因此不能认为电容增大一因此不能认为电容增大一倍,纹波可以减半;因为倍,纹波可以减半;因为电容加大时,流过整流二电容加大时,流过整流二极管的电流脉冲变窄,其极管的电流脉冲变窄,其交流分量会有些增加交流分量会有些增加第10页,共33页,编辑于2022年,星期一接有电容滤波器的整
12、流电路接有电容滤波器的整流电路(四四)第第第第一一一一节节节节:整整整整流流流流电电电电路路路路具有电容滤波器的单相全波和桥式整流电具有电容滤波器的单相全波和桥式整流电路的工作特点路的工作特点基本工作原理和单相基本工作原理和单相半波整流电路相同半波整流电路相同特点:特点:一个周期内电容被两次充一个周期内电容被两次充电,故纹波减小,直流成分电,故纹波减小,直流成分也增大,但增大不到一倍;也增大,但增大不到一倍;且电容越大,负载电阻越大,且电容越大,负载电阻越大,其间的差别越小其间的差别越小每个二极管的平均电流只每个二极管的平均电流只有负载直流电流的一半有负载直流电流的一半整流二极管所承受的最大整
13、流二极管所承受的最大反向电压仍和无电容滤波器反向电压仍和无电容滤波器的电路相同的电路相同第11页,共33页,编辑于2022年,星期一复式滤波器复式滤波器(一一)复式滤波器是由电容、电感和电阻组成复式滤波器是由电容、电感和电阻组成的平滑滤波器,常见的有四种形式的平滑滤波器,常见的有四种形式第第第第一一一一节节节节:整整整整流流流流电电电电路路路路RCRC滤波器滤波器RCRC滤波器滤波器RCRC滤波器滤波器LCLC滤波器滤波器优点:体积较小,重量较低,价廉优点:体积较小,重量较低,价廉缺点:电流流过电阻时要损失一部分缺点:电流流过电阻时要损失一部分能量,有一定的电压降能量,有一定的电压降由于电感的
14、铜损电阻较小,电压损失由于电感的铜损电阻较小,电压损失较小;但电感的体积大,笨重较小;但电感的体积大,笨重L L形滤波器形滤波器L L形滤波器形滤波器形滤波器形滤波器形滤波器形滤波器第12页,共33页,编辑于2022年,星期一复式滤波器复式滤波器(二二)第第第第一一一一节节节节:整整整整流流流流电电电电路路路路复式滤波器的原理:和负载并联的支路对交复式滤波器的原理:和负载并联的支路对交流纹波呈现的阻抗比负载电阻小,故纹波电流纹波呈现的阻抗比负载电阻小,故纹波电流大部分被其分流;而和负载串联的支路对流大部分被其分流;而和负载串联的支路对交流纹波呈现的阻抗比负载及其相并联的电交流纹波呈现的阻抗比负
15、载及其相并联的电抗的总阻抗大,纹波电压大部分被降在串联抗的总阻抗大,纹波电压大部分被降在串联元件上元件上第13页,共33页,编辑于2022年,星期一复式滤波器复式滤波器(三三)第第第第一一一一节节节节:整整整整流流流流电电电电路路路路选择平滑滤波器元件大小的原则:选择平滑滤波器元件大小的原则:和负载并联的电抗元件对纹波频率呈现的和负载并联的电抗元件对纹波频率呈现的电抗值应比负载电阻小电抗值应比负载电阻小和负载串联的电抗元件对纹波频率呈现的和负载串联的电抗元件对纹波频率呈现的电抗值应远和比负载并联的电抗元件的电抗电抗值应远和比负载并联的电抗元件的电抗值大值大计算时所取纹波频率应按最不利条件考虑,
16、计算时所取纹波频率应按最不利条件考虑,即选取纹波中的最低频率即选取纹波中的最低频率RCRC滤波器中电阻值的选取应兼顾平滑效果滤波器中电阻值的选取应兼顾平滑效果及容许的直流电压降,折中考虑及容许的直流电压降,折中考虑确定确定LCLC滤波器中的电感量和铜损电阻时,滤波器中的电感量和铜损电阻时,应兼顾平滑效果和体积、重量及造价。为避应兼顾平滑效果和体积、重量及造价。为避免铁心饱和,铁心的磁路中应留空气隙免铁心饱和,铁心的磁路中应留空气隙大功率场合下以选用大功率场合下以选用L L型滤波器为宜型滤波器为宜第14页,共33页,编辑于2022年,星期一倍压整流:工作原理倍压整流:工作原理第第第第一一一一节节
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