第4章 电源电路精选文档.ppt
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1、第4章电源电路本讲稿第一页,共四十四页直流稳压电源电路的组成和工作原理直流稳压电源电路的组成和工作原理1变压器:将交流电源电压变换为符合整流需要的电压。2整流电路:将交流电压变换成为单向脉动电压。3滤波器:减小整流电压的脉动程度,以适合负载的需要。4稳压环节:克服电网波动或负载变化引起的输出电压的变化,从而使输出电压保持稳定。本讲稿第二页,共四十四页41单相整流和滤波电路v4.1.1 单相半波整流电路单相半波整流电路v1.工作原理:工作原理:本讲稿第三页,共四十四页41单相整流和滤波电路v2.负载上电压和电流的平均值计算:负载上电压和电流的平均值计算:单相半波整流负载电压的大小常用一个周期的平
2、均值表示单相半波整流负载电压的大小常用一个周期的平均值表示:负载上电流的平均值为负载上电流的平均值为 本讲稿第四页,共四十四页41单相整流和滤波电路v3.整流二极管参数选择整流二极管参数选择v在单相半波整流电路中,流过二极管的电流与流过负载的电流是相同的,即在单相半波整流电路中,流过二极管的电流与流过负载的电流是相同的,即v二极管截止时承受的最高反向电压为二极管截止时承受的最高反向电压为v整流二极管的选择应按如下原则整流二极管的选择应按如下原则:(1)二极管的最大整流电流应大于二极管的工作电流,即二极管的最大整流电流应大于二极管的工作电流,即 (2)二极管的最高反向工作电压应大于二极管截止时承
3、受的最高反向电压,即二极管的最高反向工作电压应大于二极管截止时承受的最高反向电压,即本讲稿第五页,共四十四页41单相整流和滤波电路v4.1.2 单相桥式整流电路单向导电性单相桥式整流电路单向导电性v1.电路的组成及工作原理电路的组成及工作原理 桥式整流电路如图所示桥式整流电路如图所示本讲稿第六页,共四十四页41单相整流和滤波电路4.1.2 单相桥式整流电路单向导电性单相桥式整流电路单向导电性1.电路的组成及工作原理电路的组成及工作原理本讲稿第七页,共四十四页41单相整流和滤波电路2.负载上电压和电流的平均值计算负载上电压和电流的平均值计算3整流二极管参数选择整流二极管参数选择集成硅桥堆集成硅桥
4、堆 本讲稿第八页,共四十四页41单相整流和滤波电路4.1.3 滤波电路滤波电路整流电路虽然都可以把交流电转换为直流电,但是所得到的输出电压是单向整流电路虽然都可以把交流电转换为直流电,但是所得到的输出电压是单向脉动电压。在某些设备(例如电镀、蓄电池充电等场合)中,这种电压的脉脉动电压。在某些设备(例如电镀、蓄电池充电等场合)中,这种电压的脉动是允许的。但是在大多数电子设备中,电路中都要加接滤波器,以改变输动是允许的。但是在大多数电子设备中,电路中都要加接滤波器,以改变输出电压的脉动程度。出电压的脉动程度。1.电容滤波电路(电容滤波电路(C滤波器)滤波器)桥式整流电容滤波电路如图所示桥式整流电容
5、滤波电路如图所示电容滤波电路的输出波形如图所示电容滤波电路的输出波形如图所示 本讲稿第九页,共四十四页41单相整流和滤波电路4.1.3 滤波电路滤波电路2.电感电容滤波电路(滤波器)电感电容滤波电路(滤波器)为为了减小了减小输输出出电压电压的脉的脉动动程度,在程度,在滤滤波波电电容之前串接一个容之前串接一个铁铁心心电电感感线线圈圈,这样就组成这样就组成 了电感电容滤波器,如图所示。了电感电容滤波器,如图所示。由于通过电感线圈的电流发生变化时,线圈中要产生自感电动势阻碍电流的变化,因而使负载电流和由于通过电感线圈的电流发生变化时,线圈中要产生自感电动势阻碍电流的变化,因而使负载电流和负载电压的脉
6、动大为减小。频率愈高,电感愈大,滤波效果愈好。负载电压的脉动大为减小。频率愈高,电感愈大,滤波效果愈好。本讲稿第十页,共四十四页4.2连续调整型直流稳压电路4.2.1硅稳压管稳压电路硅稳压管稳压电路最简单的直流稳压电路是采用硅稳压二极管来稳定电压,如图所示。最简单的直流稳压电路是采用硅稳压二极管来稳定电压,如图所示。其其稳压过稳压过程如下:程如下:当当电电网波网波动动而而负载负载不变时,若电网电压上升,则不变时,若电网电压上升,则本讲稿第十一页,共四十四页4.2连续调整型直流稳压电路4.2.1硅稳压管稳压电路硅稳压管稳压电路选择稳压选择稳压管管时时,一般取,一般取当电网稳定而负载变化时当电网稳
7、定而负载变化时,若负载减小,则若负载减小,则本讲稿第十二页,共四十四页422串联型线性稳压电路串联型线性稳压电路4.2连续调整型直流稳压电路设设为为 整流整流滤滤波波电电路的路的输输出出电压电压,即,即稳压电稳压电路的路的输输入入电压电压。当。当电电网网电压电压或或负载电负载电阻的阻的变变化使化使输输出出电压电压 升高时,其稳压过程如下:升高时,其稳压过程如下:本讲稿第十三页,共四十四页423三端集成稳压器三端集成稳压器4.2连续调整型直流稳压电路随着半导体工艺的发展,稳压电路也制成了集成器件,其中三端集成稳压器应用最随着半导体工艺的发展,稳压电路也制成了集成器件,其中三端集成稳压器应用最为普
8、遍。三端集成稳压器的型号很多,常用的有输出为固定正电压为普遍。三端集成稳压器的型号很多,常用的有输出为固定正电压W78XX系列;系列;输出为固定负电压输出为固定负电压W79XX系列。系列。本讲稿第十四页,共四十四页423三端集成稳压器三端集成稳压器4.2连续调整型直流稳压电路三端集成稳压器的应用电路:三端集成稳压器的应用电路:1.正、负电压同时输出的电路,如图所示正、负电压同时输出的电路,如图所示本讲稿第十五页,共四十四页2.提高输出电压的电路,如图所示,图中,为W78XX稳压器的固定输出电压,显然423三端集成稳压器三端集成稳压器4.2连续调整型直流稳压电路本讲稿第十六页,共四十四页4.2连
9、续调整型直流稳压电路3.扩大输出电流的电路,如图所示扩大输出电流的电路,如图所示 423三端集成稳压器三端集成稳压器本讲稿第十七页,共四十四页*43开关调整型直流稳压电源431 开关调整型稳压电源结构框图开关调整型稳压电源结构框图本讲稿第十八页,共四十四页4 43 32 2 串联型开关电路串联型开关电路*43开关调整型直流稳压电源串串联联型开关型开关电电路如路如图图所示,所示,电电路由开关管路由开关管 、储能电路(包括电感、储能电路(包括电感 、电容、电容 续流二极管续流二极管V)及控制器组成。控制器可使)及控制器组成。控制器可使 处于开处于开/关状关状态并可稳定输出电压。态并可稳定输出电压。
10、当当T饱和导通时,由于电感饱和导通时,由于电感L的存在,流过的存在,流过T的电流近似线性增加,线性增加的电流的电流近似线性增加,线性增加的电流给负载供电的同时也给储能(上产生左给负载供电的同时也给储能(上产生左“正正”右右“负负”的感应电动势),的感应电动势),V截止。截止。当截止时,由于电感中的电流不能突变当截止时,由于电感中的电流不能突变(上产生左(上产生左“负负”右右“正正”的感应电动势)的感应电动势),V导通,于是储存在电感上的能量逐渐导通,于是储存在电感上的能量逐渐释放并提供给负载,使负载继续有电流通释放并提供给负载,使负载继续有电流通过,因而过,因而V为续流二极管。为续流二极管。L
11、C组成滤波电组成滤波电路,当路,当L和和C值取得足够大时,流过电感值取得足够大时,流过电感L的电流是连续的,并且大小变化不大,输的电流是连续的,并且大小变化不大,输出电压也就基本平滑。出电压也就基本平滑。本讲稿第十九页,共四十四页44晶闸管可控整流电路可控整流电路的作用是把交流电变换为电压值可以调节的直流电,其中晶闸管可控整流电路是最常用的一种。4.4.1单向晶闸管的基本知识单向晶闸管的基本知识1单向晶闸管的结构单向晶闸管的结构单向晶闸管是由四层半导体单向晶闸管是由四层半导体P1、N1和和P2、N2重叠构成,重叠构成,中间形成中间形成3个个PN结。最外层结。最外层的的P1和和N2分别引出阳极分
12、别引出阳极A和和阴极阴极K,中间的,中间的P2层引出控层引出控制极制极G。外形、结构及符号。外形、结构及符号如图所示。如图所示。本讲稿第二十页,共四十四页 2单向晶闸管的特点单向晶闸管的特点44晶闸管可控整流电路4.4.1单向晶闸管的基本知识单向晶闸管的基本知识(1)当晶闸管的阳极与阴极之间加反向电压时,无论控制极是否加电压,)当晶闸管的阳极与阴极之间加反向电压时,无论控制极是否加电压,晶闸管均不会导通,称为反向阻断。当晶闸管的阳极与阴极之间加正向晶闸管均不会导通,称为反向阻断。当晶闸管的阳极与阴极之间加正向电压,控制极不加电压时,晶闸管也不会导通,称为电压,控制极不加电压时,晶闸管也不会导通
13、,称为正向阻断正向阻断。(2)当晶闸管的阳极与阴极之间加正向电压,控制极与阴极之间加适当的)当晶闸管的阳极与阴极之间加正向电压,控制极与阴极之间加适当的触发电压时,晶闸管处于触发电压时,晶闸管处于导通状态导通状态,且导通后管子的压降很小,只有,且导通后管子的压降很小,只有1V左右。左右。单向晶闸管一经导通后,即使触发信号消失,单向晶闸管仍能保持导通状态。单向晶闸管一经导通后,即使触发信号消失,单向晶闸管仍能保持导通状态。(3)只有单向晶闸管两端所加正向电压降低到某一最小值或加反向电压时,)只有单向晶闸管两端所加正向电压降低到某一最小值或加反向电压时,单向晶闸管才转为单向晶闸管才转为关断状态。关
14、断状态。本讲稿第二十一页,共四十四页3单向晶闸管的主要参数单向晶闸管的主要参数44晶闸管可控整流电路4.4.1单向晶闸管的基本知识单向晶闸管的基本知识(1)额定平均电流IT:在规定的条件下,晶闸管允许通过的50Hz正弦半波电流的平均值。(2)正向断态重复峰值电压UDRM:指门极开路,晶闸管结温为额定值,允许重复施加在晶闸管上的正向峰值电压。(3)反向重复峰值电压URRM:指门极开路,晶闸管结温为额定值,允许重复施加在晶闸管上的反向峰值电压。(4)维持电流IH:指维持晶闸管导通的最小电流。(5)控制极触发电压UGT和触发电流IGT:在规定的条件下,加在控制极上的可以使晶闸管导通的所必须的最小电压
15、和电流。(6)正向平均压降UT:指在规定的条件下,当通过的电流为其额定电流时,晶闸管阳极、阴极间电压降的平均值。单向晶闸管的选取主要是按两个条件:第一个条件是要求单向晶闸管的UDRM或URRM的较小值应大于23倍电路正常电压峰值;第二个条件是要求单向晶闸管的IT应大于152倍的流过单向晶闸管的正常工作电流。本讲稿第二十二页,共四十四页4.4.2单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路 44晶闸管可控整流电路将单相半波整流电路中二极管由晶闸管代替,构成如图所示的单相半波可控整流电路。将单相半波整流电路中二极管由晶闸管代替,构成如图所示的单相半波可控整流电路。本讲稿第二十三页,共四十四页单相半波可
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