硅稳压管稳压电路的特点资料讲解.ppt
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1、硅稳压管稳压电路的特点本章要点本章要点:1.单相桥式整流电容滤波电路的工作原理及各项单相桥式整流电容滤波电路的工作原理及各项指标的计算。指标的计算。2.具有放大环节的简单串联型稳压电源的工作具有放大环节的简单串联型稳压电源的工作原理和电压调整范围。原理和电压调整范围。.开关电源的工作原理和使用方法。开关电源的工作原理和使用方法。.DCDC变换器的使用方法及应用。变换器的使用方法及应用。3.集成三端稳压电路的使用方法。集成三端稳压电路的使用方法。本章难点本章难点:1.滤波电路的工作原理滤波电路的工作原理。2.开关稳压电源的工作原理。开关稳压电源的工作原理。电源变压器电源变压器:将交流电网电压将交
2、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。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: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的稳定。的稳定。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u1u2u3u4uo二极管导通,二极管导通,uL=u2二极管截止
3、二极管截止,uL=0+io+u2 0 时时:u20时时:u2uLuD t 2 3 4 010.1 单相整流电路单相整流电路10.1.1 单相半波整流电路单相半波整流电路主要参数:主要参数:IL=UL/RL=0.45 u2/RL uL 2 0 t(2)输出电流平均值)输出电流平均值Io:IL(1)输出电压平均值)输出电压平均值UL:(3)流过二极管的平均)流过二极管的平均电流:电流:uD 2 0 tURMID =ILURM=22u(4)二极管承受的最高反向电压:)二极管承受的最高反向电压:IL+.工作原理:工作原理:+变压器副边中变压器副边中心抽头,感应心抽头,感应出两个相等的出两个相等的电压电
4、压u2当当u2正半周时,正半周时,D1导通,导通,D2截止。截止。当当u2负半周时,负半周时,D2导通,导通,D1截止。截止。10.1.2 单相全波整流单相全波整流 全波整流电压波形全波整流电压波形u2uLuD1 t 2 3 4 0uD2uL 2 0 tIL=UL/RL=0.9 u2/RL 2.主要参数主要参数(2)输出电流平均值)输出电流平均值IL:(1)输出电压平均值)输出电压平均值UL:ILuD 2 0 t(3)流过二极管的平均)流过二极管的平均电流:电流:ID =IL/2(4)二极管承受的最高反向电压:)二极管承受的最高反向电压:(1)组成:由四个二极管组成桥路)组成:由四个二极管组成
5、桥路u2正半周时正半周时:D1、D3导通导通,D2、D4截止截止+(2)工作原理:)工作原理:u2uL10.3 单相整流电路单相整流电路+u2负半周时:负半周时:D2、D4 导通导通,D1、D3截止截止u2uL输出电压平均值:输出电压平均值:UL=0.9u2输出电流平均值输出电流平均值:IL=UL/RL=0.9 u2/RL 流过二极管的平均电流:流过二极管的平均电流:ID=IL/2u2uL(3)主要参数:)主要参数:二极管承受的最大反向电压:二极管承受的最大反向电压:URM=22u脉动系数脉动系数1:用傅氏级数对桥式整流的输出用傅氏级数对桥式整流的输出 uL 分解后可得分解后可得:uL 2 0
6、 t基波基波基波峰值基波峰值输出电压平均值输出电压平均值集成硅整流桥:集成硅整流桥:u2uL+10.2 滤波电路滤波电路滤波电路的结构特点滤波电路的结构特点:电容与负载 RL 并联,或电感与负载RL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RLCRLL 10.2.1 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,其电路如图所示。以单向桥式整流电容滤波为例进行分析,其电路如图所示。1.工作原理工作原理uoau1u2u1bD4D2D1D3RLSCRL未接入时未接入时(忽略整流电忽略整流电路内阻路内阻)u2tuot设设t1时刻接时刻接通电源通电源t1
7、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ucuoau1u2u1bD4D2D1D3RLSCRL接入接入(且(且RLC较大)时较大)时 (忽略整忽略整流电路内流电路内阻阻)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形uoau1u2u1bD4D2D1D3RLSCuotu2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 u2u2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
8、,uc按指数按指数规律下降,时间常数规律下降,时间常数 =RL Cu2tuot只有整流电路输出只有整流电路输出电压大于电压大于uc时,才时,才有充电电流。因此有充电电流。因此二极管中的电流是二极管中的电流是脉冲波。脉冲波。二极管中的二极管中的电流电流uoau1u2u1bD4D2D1D3RLSCRL接入(且接入(且RLC较大)时较大)时 (考虑整流电路内阻考虑整流电路内阻)u2tuot电容充电时,电容电容充电时,电容电压滞后于电压滞后于u2。RLC越小,输出电越小,输出电压越低。压越低。uoau1u2u1bD4D2D1D3RLSC一般取一般取)105(TCRL-=(T:电源电压的周期电源电压的周
9、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;整流管导整流管导电时间越短电时间越短 iD的峰值电流越大的峰值电流越大2.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3.输出特性输出特性 输出特性是用来表示电路输出电压和输出电流之间输出特性是用来表示电路输出电压和输出
10、电流之间的关系曲线,它是一种外电路特性。的关系曲线,它是一种外电路特性。【例10-2】某电子设备要求直流电压 Uo=12V,直流电流 Io=60mA,电源用的是工频市电220V,50Hz,采用单相桥式整流电容滤波电路,试选择电路中的元件。解解 (1)电源变压器电源变压器参数的计算取UI=1.2Uo,则=10(V)变压器的变压比为流过变压器次级线圈的电流有效值为II=2Io=602=120(mA)(2)整流二极管的选择整流二极管的选择流过二极管的平均电流为二极管承受的反向最大电压为(3)选择滤波电容选择滤波电容取RLC=2T,得电容容量为根据上面计算所得和参数,查表就可选择合适的电路元件。电路结
11、构电路结构:在桥式整流电路与负载间串入一电感在桥式整流电路与负载间串入一电感L。输出电压平均值输出电压平均值:UL=0.9U2对谐波分量对谐波分量:f 越高,越高,XL 越大越大,电压大部分降在电感上。电压大部分降在电感上。因此,在输出端得到比较平滑的直流电压。因此,在输出端得到比较平滑的直流电压。对直流分量对直流分量:XL=0 相当于短路相当于短路,电压大部分降在电压大部分降在RL上上 10.2.2 电感滤波电路电感滤波电路 为进一步改善滤波特性,可将上述滤波电路组合为进一步改善滤波特性,可将上述滤波电路组合起来使用。起来使用。LC滤波电路滤波电路RC型滤波电路型滤波电路 10.2.3 其它
12、滤波电路其它滤波电路稳压电路的作用稳压电路的作用: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有波纹的有波纹的直流电压直流电压稳压稳压直流直流电压电压10.3 硅稳压管稳压电路硅稳压管稳压电路 稳压电源类型稳压电源类型:以下主要讨论以下主要讨论线性稳压电路。线性稳压电路。稳压管稳压管稳压电路稳压电路开关型开关型稳压电路稳压电路线性线性稳压电路稳压电路常用稳压电路常用稳压电路(小功率设备小功率设备)电路最简单,但电路最简单,但是带负载能力差,是带负载能力差,一般只提供基准一般只提供基准电压,不作为电电压,不作为电源使用。源使用。效率较高,目前效率较高,目前用的也比较多。用的也比较多。
13、1.1.稳压原理稳压原理利用稳压管的反向击穿特性。利用稳压管的反向击穿特性。由由于于反反向向特特性性陡陡直直,较较大大的的电电流流变变化化,只只会会引引起起较较小小的电压变化。的电压变化。10.3.1 硅稳压管电路及工作原理硅稳压管电路及工作原理稳压原理:稳压原理:(1)(1)当输入电压变化时当输入电压变化时UiUZUoUoURIIZ由图知:由图知:(2)(2)当负载电流变化时当负载电流变化时稳压过程:稳压过程:ILUoURUoIZIR2.电路参数计算电路参数计算(1)稳压管型号的确定稳压管型号的确定一般选用稳压管型号要一般选用稳压管型号要看看 UZ,IZM 和和rZ。一般选取。一般选取rZI
14、OM(负载短路)时在 RS上产生的压降足以使TS导通,TS对IA分流,从而使IB,Io减小,保护了调整管T。2.截流型截流型 当发生短路时,通过保护电路使调整管截止,从而限制了短当发生短路时,通过保护电路使调整管截止,从而限制了短路电流,使之接近为零路电流,使之接近为零(因为Rf较负载RL小得多)选取适当的R1,R2,当IoIoM时,uBESIOM时,时,Io增加,增加,uBESuOM,则保护管,则保护管TS导通,这时导通,这时立即引起下列反馈过程立即引起下列反馈过程:ICSIBIo UCE1 UoUR1(超过IoRS)ICS UBES 随着这一过程的快速进行,使电路的输出电压和输出电随着这一
15、过程的快速进行,使电路的输出电压和输出电流都迅速的减小,使它们的值都近似为零,从而实现了截流流都迅速的减小,使它们的值都近似为零,从而实现了截流的作用,这种保护法的优点是调整管的功耗很小。的作用,这种保护法的优点是调整管的功耗很小。10.4.5 稳压电路的质量指标稳压电路的质量指标 稳压电路的枝术指标分为两大类:一类为特性指标,用来稳压电路的枝术指标分为两大类:一类为特性指标,用来表示稳压电路规格,有输入电压、输出功率或输出直流电压和表示稳压电路规格,有输入电压、输出功率或输出直流电压和电流范围;另一类为质量指标,用来表示稳压性能,有以下几电流范围;另一类为质量指标,用来表示稳压性能,有以下几
16、种指标。种指标。1.稳压系数稳压系数ST 该指标反映了电网电压该指标反映了电网电压波动对稳压电路输出电压稳波动对稳压电路输出电压稳定性的影响。定性的影响。2.负载调整特性负载调整特性SI 该指标反映了负载变化对该指标反映了负载变化对输出电压稳定性的影响输出电压稳定性的影响 3.输出电阻输出电阻Ro 其含义其含义与与SI 相似。相似。Ro 越小,负载变化对越小,负载变化对Uo 变化的影响变化的影响越小,表示带负载能力越强。一般越小,表示带负载能力越强。一般Ro1。4.纹波抑制比纹波抑制比 SR 该该指标反映稳压电路输入电压指标反映稳压电路输入电压UI 中含有中含有100Hz交流分量交流分量峰值或
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