第十章 直流稳压电源精选文档.ppt
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1、第十章 直流稳压电源本讲稿第一页,共五十七页第十章第十章直流电源直流电源10.1概述概述10.2单相整流及电容滤波电路单相整流及电容滤波电路10.3串联反馈型线性稳压电路串联反馈型线性稳压电路10.4开关型稳压电路开关型稳压电路本讲稿第二页,共五十七页本章重点和考点:本章重点和考点:重点掌握整流、滤波和稳压的流程及参数的计算重点掌握整流、滤波和稳压的流程及参数的计算。本章教学时数:本章教学时数:4学时学时本讲稿第三页,共五十七页本章讨论的问题:本章讨论的问题:1.如何将如何将50Hz、220V的交流电压变为的交流电压变为6V的直流电压?的直流电压?2.220V的交流电压经整流后是否输出的交流电
2、压经整流后是否输出220V的直流电压?的直流电压?3.将市场销售的将市场销售的6V直流电源接到收音机上,为什么有的声直流电源接到收音机上,为什么有的声音清晰,有的含有交流声?音清晰,有的含有交流声?4.对于同样标称输出电压为对于同样标称输出电压为6V的直流电源,在未接收音机时,的直流电源,在未接收音机时,为什么测量输出端子的电压,有的为为什么测量输出端子的电压,有的为6V,而有的为而有的为78V?本讲稿第四页,共五十七页10.1概述概述图图 10.1直流稳压电源的方框图直流稳压电源的方框图电网电网电压电压电源电源变压器变压器整流电整流电路路滤波滤波电路电路稳压稳压电路电路负载负载整流:整流:将
3、交流变为直流的过程。将交流变为直流的过程。滤波:滤波:将脉动的直流电压变为平滑的直流电压。将脉动的直流电压变为平滑的直流电压。本讲稿第五页,共五十七页10.2单相整流及电容滤波电路单相整流及电容滤波电路10.2.1整流电路的分析方法及其基本参数整流电路的分析方法及其基本参数优点:使用元件少。优点:使用元件少。缺缺点点:输输出出波波形形脉脉动动大大;直直流成分小;变压器利用率低。流成分小;变压器利用率低。图图 10.2.2一、工作原理一、工作原理图图 10.2.1单相半波整流电路单相半波整流电路本讲稿第六页,共五十七页二、主要参数二、主要参数1.输出电压平均值输出电压平均值 UO(AV)输出电压
4、平均值就是负载电输出电压平均值就是负载电阻上电压的平均值阻上电压的平均值2.负载电流的平均值负载电流的平均值3.脉动系数脉动系数本讲稿第七页,共五十七页三、二极管的选择三、二极管的选择根据流过二极管电流的平均值和它所承受的最大反向电压根据流过二极管电流的平均值和它所承受的最大反向电压来选择二极管的型号。来选择二极管的型号。二极管的正向电流等于负载电流平均值二极管的正向电流等于负载电流平均值二极管承受的最大反向电压等于变压器副边的峰值电压二极管承受的最大反向电压等于变压器副边的峰值电压对于二极管对于二极管最大整流平均电流最大整流平均电流IF和最高反向工作电压和最高反向工作电压UR均应留均应留10
5、%的余地,以保证二极管安全的余地,以保证二极管安全工作。工作。本讲稿第八页,共五十七页10.2.2单相桥式整流电路单相桥式整流电路图图 10.2.4单向桥式整流电路单向桥式整流电路图图 10.2.5单向桥式整流电路的习惯画法单向桥式整流电路的习惯画法一、单向桥式整流一、单向桥式整流电路的组成电路的组成在实用电路中,多采用全波在实用电路中,多采用全波整流电路,最常用的是单向整流电路,最常用的是单向桥式整流电路桥式整流电路本讲稿第九页,共五十七页二、工作原理二、工作原理1.u2 0时,电流由时,电流由+流出,经流出,经D1、RL、D2流入流入-。2.u2 0时,电流由时,电流由-流出,经流出,经D
6、3、RL、D4流入流入+。iD1 iD2iD3 iD4uD3 uD4uD1 uD2图图 10.2.6单相桥式整流电路的波形图单相桥式整流电路的波形图本讲稿第十页,共五十七页三、输出电压平均值三、输出电压平均值 UO(AV)和输出电流的平均和输出电流的平均IO(AV)脉动系数:脉动系数:本讲稿第十一页,共五十七页四、二极管的选择四、二极管的选择每只二极管只在变压器副边电压的半个周期通过电流,所以每只每只二极管只在变压器副边电压的半个周期通过电流,所以每只二极二极管的平均电流管的平均电流只有负载电阻上电流平均值的一半。只有负载电阻上电流平均值的一半。二极管承受的最大反向电压等于变压器副边的峰值电压
7、二极管承受的最大反向电压等于变压器副边的峰值电压对于二极管对于二极管最大整流平均电流最大整流平均电流IF和和最高反向工作电压最高反向工作电压UR均应留均应留10%的余地,以保证二极管安全工的余地,以保证二极管安全工作。作。本讲稿第十二页,共五十七页如何实现正、负电源?如何实现正、负电源?将桥式整流电路变压器副边中将桥式整流电路变压器副边中点接地,并将二个负载电阻相点接地,并将二个负载电阻相连接,且连接点接地。连接,且连接点接地。三相整流电路三相整流电路图图10.2.7利用桥式整流电路实现正、利用桥式整流电路实现正、负电源负电源图图10.2.8三相整流电路三相整流电路uO1 1 为正;为正;uO
8、2 2为负为负变压器副边的三个端均应接二变压器副边的三个端均应接二只二极管,一只接阳极,另一只二极管,一只接阳极,另一只只 接阴极。接阴极。D1 D2 D3轮流导通,阳极电位高的轮流导通,阳极电位高的D先导通;先导通;D4D5D6轮流导通,阴极轮流导通,阴极电位低的电位低的D先导通。先导通。本讲稿第十三页,共五十七页滤波电路的结构特点滤波电路的结构特点:电容与负载电容与负载 RL 并联,并联,或电感与负载或电感与负载RL串联。串联。交流交流电压电压脉动脉动直流电压直流电压整流整流滤波滤波直流直流电压电压RLLRLC10.2.3滤波电路滤波电路滤波:滤波:将脉动的直流电压变为平滑的直流电压将脉动
9、的直流电压变为平滑的直流电压。本讲稿第十四页,共五十七页一、电容滤波电路一、电容滤波电路图图 10.2.9(a)滤波电路滤波电路滤波电路滤波电路滤波电容容量较大,一般采用电解滤波电容容量较大,一般采用电解电容器。电容器。电容滤波电路利用电容的充放电电容滤波电路利用电容的充放电作用,使输出电压趋于平滑。作用,使输出电压趋于平滑。滤波电路输出电压波形滤波电路输出电压波形(b)理想情况下的波形理想情况下的波形 (c)考虑整流电路内阻时的波考虑整流电路内阻时的波形形本讲稿第十五页,共五十七页以单向桥式整流电容滤波为例进行分析,其电以单向桥式整流电容滤波为例进行分析,其电路如图所示。路如图所示。1、滤波
10、原理、滤波原理a桥式整流电容滤波电路桥式整流电容滤波电路u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC(电容器的充、放电)(电容器的充、放电)本讲稿第十六页,共五十七页RL未接入时未接入时(忽略整流电路内阻忽略整流电路内阻)u2tuot设设t1时刻接时刻接通电源通电源t1整流电路为整流电路为电容充电电容充电充电结束充电结束没有电容没有电容时的输出时的输出波形波形au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCuc本讲稿第十七页,共五十七页RL接入(且接入(且RLC较大)时较大)时 (忽略整流电路内阻忽略整流电路内阻)u2tuot无滤波电容无滤波电容时的波形时的波形加入滤波电容加入滤波电容时的波形时的波
11、形充电充电放电放电au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC本讲稿第十八页,共五十七页uotu2上升,上升,u2大于电容大于电容上的电压上的电压uc,u2对电容充电,对电容充电,uo=uc u2时间常数时间常数 =(RL/Rint)Cu2下降,下降,u2小于电容上的电压。小于电容上的电压。二极管承受反向电压而截止。二极管承受反向电压而截止。电容电容C通过通过RL放电,放电,uc按指数按指数规律下降,时间常数规律下降,时间常数 =RL C放电时间常数放电时间常数 远远大于远远大于充电时间常数充电时间常数,滤波效果取决于放电滤波效果取决于放电,其值愈大,滤波效果愈好。,其值愈大,滤波效果愈好。本
12、讲稿第十九页,共五十七页(1)、输出电压平均值)、输出电压平均值当负载开路时当负载开路时当当 RLC(35)T/2时时考虑电网电压波动,电容的耐压值应大于考虑电网电压波动,电容的耐压值应大于2、外特性及主要参数、外特性及主要参数本讲稿第二十页,共五十七页(2)、输出电流平均值)、输出电流平均值(4)、脉动系数)、脉动系数 S 约为约为 10%20%(3)、整流二极管的平均电流值)、整流二极管的平均电流值本讲稿第二十一页,共五十七页u2tuot只有整流电路输出电压只有整流电路输出电压大于大于u uc c时,才有充电电时,才有充电电流。因此二极管中的流。因此二极管中的电流是脉冲波。电流是脉冲波。二
13、极管中的二极管中的电流电流充电电流充电电流au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC(5)、整流二极管的导通角)、整流二极管的导通角二极管的导通角二极管的导通角 本讲稿第二十二页,共五十七页(6)、电容滤波电路的输出特性和滤波特性)、电容滤波电路的输出特性和滤波特性1)、输出特性)、输出特性当滤波电容选定后,输出电压平均当滤波电容选定后,输出电压平均值值UO(AV)和输出电流平均值和输出电流平均值IO(AV)的关系。的关系。2)、滤波特性)、滤波特性脉动系数脉动系数S和输出电流平均值和输出电流平均值IO(AV)的关系。的关系。图图10.3.5a电容滤波电路的输出特性电容滤波电路的输出特性图图
14、10.3.5b电容滤波电路滤波的特性电容滤波电路滤波的特性本讲稿第二十三页,共五十七页10.2.4其它形式的滤波电路其它形式的滤波电路一、电感滤波电路一、电感滤波电路L愈大,滤波效果愈好;愈大,滤波效果愈好;适用于负载电流较大的场合。适用于负载电流较大的场合。二、二、LC滤波电路滤波电路输出直流电压为:输出直流电压为:脉动系数脉动系数 S:适用于各种场合。适用于各种场合。图图 10.3.8单相桥式电感滤波电路单相桥式电感滤波电路图图 10.3.9复式滤波电路复式滤波电路(a)本讲稿第二十四页,共五十七页三、三、LC-型滤波电路型滤波电路图图 10.2.9复式滤波电路复式滤波电路(b)四、四、R
15、C-型滤波电路型滤波电路图图 10.2.9复式滤波电路复式滤波电路(c)适用于负载电流较小的场合适用于负载电流较小的场合适用于负载电流较小的场合适用于负载电流较小的场合本讲稿第二十五页,共五十七页三、各种滤波电路的比较三、各种滤波电路的比较表表10.3.1各种滤波电路的性能比较各种滤波电路的性能比较序号序号 性能性能类型类型U O(AV)/U2适用场合适用场合整流管的整流管的冲击电流冲击电流和导通角和导通角外特性外特性1电容滤波电容滤波 1.2小电流小电流大大/小小软软2RC-型滤波型滤波 1.2小电流小电流大大/小小更软更软3LC-型滤波型滤波 1.2小电流小电流大大/小小软软4电感滤波电感
16、滤波0.9大电流大电流小小/大大硬硬5LC 滤波滤波0.9适应性较强适应性较强小小/大大硬硬本讲稿第二十六页,共五十七页10.3串联反馈型线性稳压电路串联反馈型线性稳压电路稳压二极管稳压电路稳压二极管稳压电路输出电流较小,输出电压不可调。输出电流较小,输出电压不可调。串联型稳压电路串联型稳压电路以稳压管稳压电路为基础,利用晶体管的电流以稳压管稳压电路为基础,利用晶体管的电流放大作用,增大负载电流;放大作用,增大负载电流;在电路中引入电压负反馈使输出在电路中引入电压负反馈使输出电压稳定;可通过改变反馈网络的参数使输出电压可调。电压稳定;可通过改变反馈网络的参数使输出电压可调。10.3.1串联型稳
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