电工电子技术 (2)精.ppt

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1、电工电子技术课件第1页，本讲稿共49页8.1 8.1 半导体直流稳压电源半导体直流稳压电源第8章 电力电子技术8.1.3 稳压电路8.1.1 整流电路8.1.2 滤波电路第2页，本讲稿共49页l掌握直流稳压电源基本组成及各部分的作用。l掌握两种整流电路：半波和桥式整流电路的电路结 构、工作原理及器件参数的选取。l掌握各种滤波电路的电路结构、工作原理及特点。l掌握稳压管稳压电路的组成和工作原理。l了解串联型稳压电路和集成稳压电路的工作原理。l了解开关型稳压电源。l了解晶闸管可控整流和交流调压电路。学习目标第3页，本讲稿共49页 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

2、电压变为合适的交流电压u2。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。滤波电路滤波电路:将脉动直流电压将脉动直流电压u3转变为平滑的直流电压转变为平滑的直流电压u4。稳压电路稳压电路:在电网电压波动及负载变化时在电网电压波动及负载变化时,保持输出电压保持输出电压u0稳定。稳定。8.1 8.1 半导体直流稳压电源半导体直流稳压电源整整 流流 电电 路路滤滤 波波 电电 路路稳稳 压压 电电 路路变变压压器器u1u2u3u4uo变变压压器器整整 流流 电电 路路滤滤 波波 电电 路路稳稳 压压 电电 路路第4页，本讲稿共49页 整流电路的任务整流电路的任务

3、是把交流电压转变为单向脉是把交流电压转变为单向脉动的直流电压。常见的小功率整流电路，有单动的直流电压。常见的小功率整流电路，有单相半波、全波、桥式整流等。相半波、全波、桥式整流等。为分析简单起见，我们把二极管当作理想元为分析简单起见，我们把二极管当作理想元件处理，即件处理，即加正向电压导通，且正向导通电阻加正向电压导通，且正向导通电阻为零（相当于短路），加反向电压截止，且反为零（相当于短路），加反向电压截止，且反向电阻为无穷大（相当于开路）。向电阻为无穷大（相当于开路）。8.1.1 整流电路第5页，本讲稿共49页1.1.单相半波整流电路单相半波整流电路1 1）电路）电路u1u2TrVDRLu0

4、Tr：整流变压器整流变压器VD：理想二极管理想二极管UD 0，VD导通；导通；UD=0，I取决于外电路；取决于外电路；UD 0，VD截止；截止；I=0，UD（负值）取决于外电负值）取决于外电路。路。RL：负载电阻负载电阻u1，u2：正弦波正弦波第6页，本讲稿共49页u20时，二极管导通，时，二极管导通，2）工作原理u20，D1，D3通，通，D2，D4止；止；u2 uo，D1、D3通通，C充电充电 C放电放电，指数规律，指数规律，快快！u2 uo，D1、D3仍导通仍导通uo正弦规律正弦规律uo仍为正弦规律仍为正弦规律 t2t1C放电，指数规律放电，指数规律慢慢！uc u2，D1、D3截止，截止，

5、uo指数规律指数规律有电容时的输出波形 t1/2u2正弦规律，正弦规律，慢慢！u1u2u1abD4D2D1D3RLu0C第19页，本讲稿共49页u2tu0t有电容时的输出波形半波整流电容滤波时半波整流电容滤波时没有电容时的输出波形第20页，本讲稿共49页u0tu2tu2 uo时充电，在时充电，在u2 uo时放电。时放电。桥式整流电容桥式整流电容滤波时，每个周期充、放电两次；半波整流电容滤波时，滤波时，每个周期充、放电两次；半波整流电容滤波时，每个周期充、放电一次；每个周期充、放电一次；第21页，本讲稿共49页输出电压的平滑程度和平均值与电容的放电输出电压的平滑程度和平均值与电容的放电时间常数时

6、间常数RLC有关。有关。RLC越小，输出电压越低，越小，输出电压越低，输出电压中含纹波成分越大。输出电压中含纹波成分越大。RLC大RLC小UOUO若空载（若空载（RL开路），输出波形如何？开路），输出波形如何？第22页，本讲稿共49页3 3）滤波电容的选择与输出电压的估算）滤波电容的选择与输出电压的估算 C容量选择：容量选择：T：交流电压的：交流电压的周期周期 C耐压选择：耐压选择：C耐压 输出电压的估算：输出电压的估算：半波整流电容滤波半波整流电容滤波:桥式整流电容滤波桥式整流电容滤波:RLC愈大愈大电容器放电愈慢电容器放电愈慢U0(平均值平均值)愈大。愈大。第23页，本讲稿共49页4 4）

7、电容滤波电路的特点电容滤波电路的特点 电路简单，波形平滑；电路简单，波形平滑；输出电压平均值提高大；输出电压平均值提高大；整整流二极管导通时间短，峰值电流大；流二极管导通时间短，峰值电流大；u0t整流电路的输出电流 输出特性（外特性）较差；输出特性（外特性）较差；第24页，本讲稿共49页输出波形随负载电阻输出波形随负载电阻RL或或C的变化而改变的变化而改变,U0也随之也随之改变。如改变。如:RL愈小愈小(I0越大越大),),U0下降多。下降多。电容滤波电路适用于输出电压较高电容滤波电路适用于输出电压较高,负载电流负载电流较小且负载变动不大的场合。较小且负载变动不大的场合。输出特性(外特性):u

8、O电容滤波纯电阻负载1.4U20.9U20IO负载开路负载开路时的输出时的输出电压电压第25页，本讲稿共49页2.2.电感滤波电路电感滤波电路在桥式整流电路与负载间在桥式整流电路与负载间串入一电感串入一电感L，就构成了电感滤波电路。就构成了电感滤波电路。u2u1RLLu01 1）电路）电路第26页，本讲稿共49页 对直流分量对直流分量(f=0)：XL=0 相当于短路相当于短路,电压大部分降电压大部分降在在RL上。对谐波分量：上。对谐波分量：f 越高越高,XL越大越大,电压大部分降在电压大部分降在XL上。上。因此因此,在输出端得到比较平滑的直流电压。在输出端得到比较平滑的直流电压。2 2）滤波原

9、理）滤波原理u2u1RLLu0 整流输出的脉动电压中既含直流分量整流输出的脉动电压中既含直流分量(f=0)，也，也含各次谐波分量（不同频率的交流分量）。含各次谐波分量（不同频率的交流分量）。第27页，本讲稿共49页3 3）电感滤波的特点电感滤波的特点:整流管导电角较大整流管导电角较大,峰值电流很小峰值电流很小,输出特性比输出特性比 较平坦较平坦,适用于低电压大电流适用于低电压大电流(RL较小较小)的场合的场合。电感铁芯笨重电感铁芯笨重,体积大体积大,易引起电磁干扰。易引起电磁干扰。若在电感滤波器后再加一电容滤波，则构若在电感滤波器后再加一电容滤波，则构成了成了LC滤波器，滤波效果更好。滤波器，

10、滤波效果更好。第28页，本讲稿共49页LC滤波器LC滤波电路电路结构u2u1RLLu0C其滤波原理及应用场合与电感滤波相似 第29页，本讲稿共49页1）LC 型型滤波器滤波器LC 型型滤波电路滤波电路电路电路同电感滤波电路。同电感滤波电路。3.3.型型滤波电路滤波电路滤波原理及应用场合滤波原理及应用场合u2u1RLLu0C2C1为了改善滤波特性，可采取多级滤波的办法为了改善滤波特性，可采取多级滤波的办法,如在电容滤波后再接一如在电容滤波后再接一级（级（LC 或或RC）滤波电路，从而构成（滤波电路，从而构成（LC 或或RC）-型滤波电路。型滤波电路。第30页，本讲稿共49页2）RC-滤波滤波RC

11、-u0Ru2u1C1C2RL电路电路滤波原理滤波原理桥式整流电路输出的直流脉动电压经桥式整流电路输出的直流脉动电压经C1滤波后，仍含有一滤波后，仍含有一定的纹波成分，再经定的纹波成分，再经R和和C2使其中的交流分量较多地降在电使其中的交流分量较多地降在电阻两端（因为电容阻两端（因为电容C2的交流阻抗很小），而较少地降在负载上，的交流阻抗很小），而较少地降在负载上，从而有较好的滤波效果。从而有较好的滤波效果。第31页，本讲稿共49页特点特点 电阻上有直流压降损失；电阻上有直流压降损失；适用于负载电流较小，又要求输出电压脉适用于负载电流较小，又要求输出电压脉 动动很小的场合。很小的场合。滤波效果好

12、，脉动分量小；滤波效果好，脉动分量小；第32页，本讲稿共49页8.1.3 稳压电路常用稳压电路常用稳压电路（小功率）（小功率）稳压管稳稳压管稳压电路压电路集成稳集成稳压电路压电路电路简单，带负载能电路简单，带负载能力差，一般只提供基力差，一般只提供基准电压。准电压。电路简单，带负载能电路简单，带负载能力较强，作为电源使力较强，作为电源使用。用。第33页，本讲稿共49页1.1.稳压管稳压电路稳压管稳压电路1 1）电路）电路稳压电路 R：调整电阻调整电阻 DZ：稳压管与负载电阻稳压管与负载电阻RL并联并联u2u1RLuOCVDZuZuIRuR第34页，本讲稿共49页u2t0tuIuOt2 2）工作

13、原理）工作原理UI UO =UZ IZ UR UO =uI-uRUZ当电源电压波动引起输出变化当电源电压波动引起输出变化时，调整过程如下：时，调整过程如下：请自行分析电源电请自行分析电源电压下降时的调整过压下降时的调整过程。程。第35页，本讲稿共49页3 3）稳压管的选择）稳压管的选择R第36页，本讲稿共49页2.2.串联型稳压电路串联型稳压电路集成稳压器的基础集成稳压器的基础1 1）电路结构）电路结构UIUO调整取样比较放大基准UBUfUZUOUCEUIRLR1R2+RT串联式稳压电路由基准电压、比较放大、取样电串联式稳压电路由基准电压、比较放大、取样电路和调整元件四部分组成。路和调整元件四

14、部分组成。第37页，本讲稿共49页 基准电压部分：基准电压部分：稳压管稳压电路；稳压管稳压电路；2）工作原理 取样部分：取样部分：R1，R2串联，取出串联，取出输出电压的一部分；输出电压的一部分；比较放大器比较放大器，运放组成差动放，运放组成差动放大，放大大，放大UZ，Uf 的差的差；调整调整部分：部分：T，与负载串联。与负载串联。R1：串联负反馈。串联负反馈。改变改变UZ或电位器可调整或电位器可调整UO。第38页，本讲稿共49页稳压原理稳压原理U0UfUB=A（UZ -Uf）UCEU0当当UI增加或输出电流减小使增加或输出电流减小使U0升高时升高时UBUfUZUORLUIR1R2+RTUCE

15、第39页，本讲稿共49页集成稳压电源简介集成稳压电源简介3.3.集成稳压电源集成稳压电源将串联型稳压电路集成在一块半导体基片上；将串联型稳压电路集成在一块半导体基片上；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；电路内部附有短路和过热保护环节；电路内部附有短路和过热保护环节；常用的常用的W7800和和W7900系列系列三端集成稳压器三端集成稳压器（只有输入，输出和公共引出端）。（只有输入，输出和公共引出端）。第40页，本讲稿共49页1 1端端:输入端输入端3 3端端:公共端公共端2 2端端:输出端输出端W7800系列稳压器外形系列稳压器外形1231 1端端:公共端公共

16、端3 3端端:输入端输入端2 2端端:输出端输出端W7900系列稳压器外形系列稳压器外形123第41页，本讲稿共49页分类分类:正稳压W78XX负稳压W79XX固定式可调式三端集成稳压器型号后型号后XXXX两位数字两位数字代表输出电压值代表输出电压值W78系列系列(输出输出正正电压电压)W79系列系列(输出输出负负电压电压)输出电压额定电压值有输出电压额定电压值有:5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V七个档次七个档次。有有1.5A、0.5A和和0.1A三个电流档次三个电流档次。第42页，本讲稿共49页 1 1）输出为固定正电压的电路）输出为固定正电压的电路应用电路应用电路COW78

17、00CIUI+_+_UO1230.11F1F输入与输输入与输出端之间出端之间的电压不的电压不得低于得低于3V3V UI：整流：整流滤波后的直滤波后的直流电压；流电压；CI：用于抵消输入线较长时的电感效应，以防产生自：用于抵消输入线较长时的电感效应，以防产生自激振荡，改善纹波特性。激振荡，改善纹波特性。(通常取通常取 0.33 F）CO：为了瞬时增减负载电流时不致引起输出电压有较大：为了瞬时增减负载电流时不致引起输出电压有较大的波动，改善负载的瞬态效应。的波动，改善负载的瞬态效应。(通常取通常取 1 1 F）第43页，本讲稿共49页COW7900CIUI+_+_UO3210.11F1F 2 2）

18、输出为固定负电压的电路）输出为固定负电压的电路输入与输出输入与输出端之间的电端之间的电压不得低于压不得低于3V3V公共端是正！公共端是正！第44页，本讲稿共49页 3 3）输出为正、负电压的电路）输出为正、负电压的电路W78XXCIUI+_UO123+_CIW79XX12COCO3UO第45页，本讲稿共49页COW78XXCIUI+_+_UO123UXXUZRDZUXX:为为W78XX固定输出电压固定输出电压UO=UXX+UZ4 4）提高输出电压的电路提高输出电压的电路第46页，本讲稿共49页5 5）扩大输出电流的电路扩大输出电流的电路I2 I1=IR+IB=-=-UBE/R+IC/COW7800UI+_+_UOCI123TI1IRIBICI3I2R一般一般I3很小，可忽略不计很小，可忽略不计则则：输出电流比不接三极管时的输出电流比不接三极管时的I2增大了增大了 IC。电阻R的阻值要使功率管只能在输出电流比较大时才导通第47页，本讲稿共49页6 6）输出电压可调式电路输出电压可调式电路W7805123C1COU1UOR1R2UOUOUO=UO+UOUO固定UO可调UO可调第48页，本讲稿共49页END第49页，本讲稿共49页