电子电路课程精选文档.ppt

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1、电子电路课程课件本讲稿第一页，共三十六页2.1 概述概述 在电子系统中，一般都要有直流电源供电。在电子系统中，一般都要有直流电源供电。获得直流电源的最常用的方法是获得直流电源的最常用的方法是由交流电网转由交流电网转换为直流电压换为直流电压。这要通过。这要通过整流，滤波和稳压整流，滤波和稳压等等环节来实现。环节来实现。对直流电源的要求是对直流电源的要求是：输出电压尽量不受电网电压波动、输出负载输出电压尽量不受电网电压波动、输出负载变化和温度变化的影响，输出电压中脉动和噪声变化和温度变化的影响，输出电压中脉动和噪声成分小，转换效率高。成分小，转换效率高。本讲稿第二页，共三十六页直流稳压电源的直流稳

2、压电源的组成组成-由由变压器变压器、整流整流、滤波滤波及及稳压稳压4 4部部分电路组成分电路组成直流稳压电源的直流稳压电源的结构结构交流电交流电源源正弦交流正弦交流变压器变压器正弦交流正弦交流整流整流电路电路脉动信号脉动信号直流信号滤波滤波电路电路有纹波的直流有纹波的直流信号信号稳压稳压电路电路负载负载稳定的直流信稳定的直流信号号本讲稿第三页，共三十六页n电源变压器电源变压器:将交流电网电压将交流电网电压u1变为合适的交流电压变为合适的交流电压u2。n整流电路整流电路:将交流电压将交流电压u2变为脉动的直流电压变为脉动的直流电压u3。n滤波电路滤波电路:将脉动直流电压将脉动直流电压u3转变为平

3、滑的直流电压转变为平滑的直流电压u4。n稳压电路稳压电路:清除电网波动及负载变化的影响清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压保持输出电压uo的稳的稳定。定。直流稳压电源的组成和功能直流稳压电源的组成和功能整整 流流 电电 路路滤滤 波波 电电 路路稳稳 压压 电电 路路整整 流流 电电 路路滤滤 波波 电电 路路稳稳 压压 电电 路路u1u2u3u4uoend本讲稿第四页，共三十六页2.2 整流电路整流电路整流电路的任务：整流电路的任务：把交流电压转变为直流脉动的电压。把交流电压转变为直流脉动的电压。为分析简单起见，把二极管当作理想元件处理，即二极为分析简单起见，把二极管当作理想元件处理，

4、即二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。单相单相三相三相二极管二极管可控硅可控硅桥式桥式倍压整流倍压整流半波半波全波全波整流电路分类：整流电路分类：本课主要介绍：本课主要介绍：单相半波整流，单相全波整流，单相桥式整流单相半波整流，单相全波整流，单相桥式整流本讲稿第五页，共三十六页1.单相半波整流电路单相半波整流电路u2 0 时，二极管导时，二极管导通。通。iLu1u2aTbDRLuo忽略二极管正向忽略二极管正向压降：压降：uo=u2u1u2aTbDRLuoiL=0u20时，二极管时，二极管截止截止,输出电流为输出电流为0。uo=0本讲稿第六页，共三

5、十六页uo(2)输出电压平均值（输出电压平均值（Uo）：）：(1)输出电压波形：输出电压波形：u1u2aTbDRLuoiL(4)二极管上承受的最高电压：二极管上承受的最高电压：(3)二极管上的平均电流：二极管上的平均电流：ID =IL=0.45U2/RL单相半波整流电路主要参数单相半波整流电路主要参数本讲稿第七页，共三十六页（1 1）电路结构）电路结构220V50HzD1D2D3D4+-u1u2RL+-uo交流电交流电源源降压降压变压变压桥式整桥式整流流负载负载2 2、工作原理、工作原理D D1 1、D D3 3导通、导通、D D2 2 、D D4 4截止截止在在u u2 2正半周：正半周：在

6、在u u2 2负半周：负半周：D D1 1、D D3 3截止截止D D2 2、D D4 4导通导通2.单相桥式整流电路单相桥式整流电路本讲稿第八页，共三十六页1.整流输出电压平均值（整流输出电压平均值（Uo(AV)）全波整流时，负载电压全波整流时，负载电压 Uo的平均值为的平均值为:负载上的负载上的(平均平均)电流电流:一、整流输出电压的平均值与脉动系数一、整流输出电压的平均值与脉动系数整流输出电压的平均值整流输出电压的平均值Uo和输出电压的脉动系数和输出电压的脉动系数S是衡量整流电路性是衡量整流电路性能的两个主要指标。能的两个主要指标。单相桥式整流电路的主要参数单相桥式整流电路的主要参数本讲

7、稿第九页，共三十六页 Sr定义：定义：整流输出电压的最低次谐波峰值整流输出电压的最低次谐波峰值Uo1m与平均值与平均值Uo之比。之比。Sr越小越好越小越好。2.脉动系数脉动系数r用傅氏级数对全波整流的输出用傅氏级数对全波整流的输出 uo 分解后可得分解后可得:单相桥式整流电路的主要参数单相桥式整流电路的主要参数本讲稿第十页，共三十六页平均电流平均电流(ID)与反向峰值电压与反向峰值电压(URM)是选择整流管的主要依据。是选择整流管的主要依据。在桥式整流电路中，每个二极管只有半周导通。在桥式整流电路中，每个二极管只有半周导通。因此，流过每只整流二极管的平均电流因此，流过每只整流二极管的平均电流

8、ID 是负载是负载 平均电流的一平均电流的一半。半。二极管截止时两端承受的最大反向电压：二极管截止时两端承受的最大反向电压：二、二极管的平均电流与反向峰值电压二、二极管的平均电流与反向峰值电压单相桥式整流电路的主要参数单相桥式整流电路的主要参数（选购时：二极管额定电流（选购时：二极管额定电流 ID)（选购时：（选购时：最大反向电压最大反向电压 URM)本讲稿第十一页，共三十六页单相桥式整流电路的主要参数单相桥式整流电路的主要参数电路主要参数总结电路主要参数总结:（1 1）输出电压平均值）输出电压平均值u uo(AV)o(AV)u uo(AV)o(AV)（2 2）输出电流平均值）输出电流平均值i

9、 io(AV)o(AV)（3 3）二极管电流平均值）二极管电流平均值i iD(AV)D(AV)（4 4）二极管最高反向电压）二极管最高反向电压U URMRM本讲稿第十二页，共三十六页4 4、电路的简化画法、电路的简化画法220V50Hz+-u1u2RL+-uo+-220V50HzD1D2D3D4+-u1u2RL+-uo-+桥堆式整流器外形桥堆式整流器外形本讲稿第十三页，共三十六页几种常见的硅整流桥外形：几种常见的硅整流桥外形：+-+-end本讲稿第十四页，共三十六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，或电并联，或电感与负载感与负载RL串联。串联。交流电压脉动

10、直流电压整流整流滤波滤波直流电压原理：原理：利用储能元件利用储能元件电容电容两端的电压两端的电压(或通过或通过电感电感中的电流中的电流)不能突变的特性不能突变的特性,滤掉整流电路输出滤掉整流电路输出电压中的交流成份，保留其直流成份，达到平电压中的交流成份，保留其直流成份，达到平滑输出电压波形的目的。滑输出电压波形的目的。2.3 滤波电路滤波电路本讲稿第十五页，共三十六页1.电容滤波电路电容滤波电路以单向桥式整流电容滤波为例进行分析，其以单向桥式整流电容滤波为例进行分析，其电路如图所示。电路如图所示。(1)电容滤波原理电容滤波原理a桥式整流电容滤波电路桥式整流电容滤波电路u1u2u1bD4D2D

11、1D3RLuoSC本讲稿第十六页，共三十六页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)u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCu2tuot无滤波电容时的波形加入滤波电容时的波形本讲稿第十七页，共三十六页uotu2上升，u2大于电容上的电压uc，u2对电容充电，uo=uc u2u2下降，u2小于电容上的电压。二极管承受反向电压而截止。电容C通过RL放电，uc按指数规律下降本讲稿第十八页，共三十六页u2tuot只有整流电路输出电只有整流电路输出电压大于压大于uc时，才有充时，才有充电电流。因此二极电电流。因此二极管中的电流是脉冲管中的电流是脉冲波。波。二极管

12、中的电流u1u2u1bD4D2D1D3RLuoSC本讲稿第十九页，共三十六页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t1时刻接通电源t1整流电路为电容充电充电结束没有电容时的输出波形au1u2u1bD4D2D1D3RLuoSCuc本讲稿第二十页，共三十六页一般取一般取)53(T/2CRL-=(T:电源电压的周期电源电压的周期)近似估算近似估算:Uo=1.2U2 Io=Uo/RL(b)流过二极管瞬时电流很大流过二极管瞬时电流很大RLC 越大越大 Uo越高越高负载电流的平均值越大负载电流的平均值越大;整流管导电时间整流管导电时间越短越短 iD的峰值电流越大的峰值电流越

13、大电容滤波电路的特点电容滤波电路的特点(a)输出电压输出电压 平均值平均值Uo与时间常数与时间常数 RLC 有关有关RLC 愈大愈大 电容器放电愈慢电容器放电愈慢 Uo(平均值平均值)愈大愈大(c)二极管承受的最高反向电压二极管承受的最高反向电压滤波电路（滤波电路（2 2）当负载开路时，由于不存在放电回路，所以输出电压平均值U0(AV)=1.414U2本讲稿第二十一页，共三十六页2 2、其它滤波电路、其它滤波电路RC-型滤波器LC-型滤波器可以将电容、可以将电容、电感互换吗？电感互换吗？end改善滤波特性的方法：改善滤波特性的方法：采取多级滤波采取多级滤波本讲稿第二十二页，共三十六页稳压电路的

14、作用稳压电路的作用:交流电压脉动直流电压整流整流滤波滤波有波纹的直流电压稳压稳压直流电压2.4 稳压电路稳压电路本讲稿第二十三页，共三十六页1.1.稳压二极管稳压电路稳压二极管稳压电路交流电交流电源源降压降压变压变压桥式整桥式整流流负载负载电容滤电容滤波波u电路结构电路结构220V50HzD1D2D3D4+-u1u2RL+-uoCR+-UZ稳压电稳压电路路u稳压工作原理稳压工作原理造成输出电压不稳造成输出电压不稳定的因素：定的因素：输入电压波动输入电压波动负载变化负载变化（1 1）设电源设电源u u1 1增大增大、负载不变、负载不变稳压过程：稳压过程：u1u2u0u0uZ(b)伏安特性伏安特性

15、UZIZIZIRIRu0uRuRu0（2 2）设电源设电源u u1 1不变、负载不变、负载减小减小稳压过程：稳压过程：RLu0uZIZIRuRu0本讲稿第二十五页，共三十六页u稳压管稳压电路的稳压管稳压电路的特点特点:电路结构简单电路结构简单,但负载变化受稳压管稳压条但负载变化受稳压管稳压条件的限制件的限制,输出电压不能调节输出电压不能调节.解决措施解决措施 采用采用集成集成稳压电路稳压电路本讲稿第二十六页，共三十六页特点特点：体积小：体积小,可靠性高可靠性高,使用灵活使用灵活,价格低廉价格低廉内部电路内部电路：串联型晶体管稳压电路：串联型晶体管稳压电路类型类型：（1）W7800系列系列 稳定

16、正电压稳定正电压 W7805 输出输出+5V W7809 输出输出+9V（2）W7900系列系列 稳定负电压稳定负电压 W7912 输出输出-12V W7915 输出输出-15V有有5、6、8、9、10、12、15、18、24V九个九个等级等级3 集成三端稳压器集成三端稳压器本讲稿第二十七页，共三十六页u外形封装：外形封装：金属菱形塑封金属圆形塑封本讲稿第二十八页，共三十六页1端端:输入端输入端2端端:公共端公共端3端端:输出端输出端W7800系列稳压器外形及接线图系列稳压器外形及接线图123+_W7805UI+_Uo132CI0.11 FCo1F+10V+5V注意：注意：输入与输出端输入与输

17、出端 之间的电压不之间的电压不 得低于得低于3V！防止电路产生自激振荡滤除输出高频信号本讲稿第二十九页，共三十六页1端端:公共端公共端2端端:输入端输入端3端端:输出端输出端W7900系列稳压器外形及接线图系列稳压器外形及接线图123+W7905UI+Uo231CI0.11 FCo1F-10V-5V本讲稿第三十页，共三十六页u三端稳压器基本应用电路三端稳压器基本应用电路220V50Hz+-u1u2+-+470uF0.33uF0.1uFW78XX+-U0123输出直流电压U0=XXU0整流输出电压U0大于UO3-5V防止电路产生自激振荡滤除输出高频信号470uF电容作电容作用？用？（1 1）单电

18、源稳压电路单电源稳压电路本讲稿第三十一页，共三十六页u2u1 C1300FU1=220VU2=8VUC1=1.2 U2=9.6VUo=5V+_CoW7805+_Uo1321FRLCI1 F本讲稿第三十二页，共三十六页220V50Hz+-u1u2+-+470uF0.33uF0.1uFW78XX+-U0123220V50Hz+-u1u2+-+470uF0.33uF0.1uFW79XX+-U0123（2 2）双电源稳压电路双电源稳压电路本讲稿第三十三页，共三十六页（3 3）输出输出电压扩展电压扩展稳压电路稳压电路 调节调节R R2 2，即可改变输，即可改变输出电压。出电压。+-UI+-Uo+-+AR

19、1R3R2+-U+123W78XX0.33uF0.1uFR2设设R=RR=R1 1+R+R2 2+R+R3 3，则有，则有又设稳压器输出电压为又设稳压器输出电压为U UXXXX，则有，则有U UXXXX=U=UO O-U-U+-（1 1）-（2 2）将（将（2 2）式代入（）式代入（1 1）式，有）式，有本讲稿第三十四页，共三十六页（4 4）输出输出电流扩展电流扩展稳压电路稳压电路0.33uF0.1uFW78XX+-U0123+-UIRTIOICIO1输出电流输出电流I IO O=I=IC C+I+IO1O1输出电压输出电压U UO O=U=UXXXXu电阻电阻R R的选取：的选取：设设I II1I1IIO1O1，则有，则有II1IRIB本讲稿第三十五页，共三十六页（5 5）恒流源电路恒流源电路0.33uF0.1uFW78XX+-UI123RRLIO输出电流输出电流I IO O不随不随R RL L变化变化IRIWIO=IR+IWIW稳压器静态电流，基本不变IR=UXX/R所以，所以，IO=UXX/R+IWend本讲稿第三十六页，共三十六页