中北大学模电直流电源实用教案

1、会计学1中北大学模电直流电源中北大学模电直流电源第一页，共73页。滤波滤波整流整流稳压稳压变压变压交交流流电电源源负负载载组成组成(z (z chn)chn)框框图图第1页/共73页第二页，共73页。OtuOtuOtuOtuOtu220 V单向单向(dn xin)脉动电压脉动电压合适的合适的交流交流(jioli)电压电压滤滤 波波稳稳 压压第2页/共73页第三页，共73页。 11.2.1 基本概念基本概念 11.2.2 单相单相(dn xin)半波半波整流电路整流电路11.2.3 单相单相(dn xin)桥桥式整流电路式整流电路11.2.4 倍压整流电路倍压整流电路第3页/共73页第四页，共7

2、3页。 11.2.1 基本概念基本概念 整流整流(zhngli)电路的任务是利用二极管电路的任务是利用二极管的单向导电性把正、负交变的电压变成单方的单向导电性把正、负交变的电压变成单方向脉动的直流电压。向脉动的直流电压。 整流电路有单相整流，属于小功率整流（通常指由整流电路有单相整流，属于小功率整流（通常指由单相交流电源供电，功率在一千瓦以内），其中包括单相交流电源供电，功率在一千瓦以内），其中包括(boku)半波整流、全波整流、桥式整流、倍压整流等半波整流、全波整流、桥式整流、倍压整流等。另外还有三相整流（属于大功率整流）及多相整流（。另外还有三相整流（属于大功率整流）及多相整流（属于大功率

3、整流）。属于大功率整流）。 第4页/共73页第五页，共73页。11.2.2 单相单相(dn xin)半波半波整流电路整流电路1、电路、电路(dinl)原原理理)sin(222tUu tO 2 3 u222U tO 2 3 uO22U 0 2O)(d)sin(221ttUU 245. 0U tO 2 3 iD= iO tO 2 3 uD22U 2RM2UU L2OD45. 0RUII RL220 V+ uu2iD+ uD第5页/共73页第六页，共73页。2、主要参数、主要参数1）、输出）、输出(shch)电压平均值电压平均值 O(AV)2 012sin()d()2UUtt 245. 0U 2）、

4、输出）、输出(shch)电流平均值电流平均值2O(AV)L0.45UIR3）、脉动）、脉动(midng)系数系数)(AVOOLMUUS 第6页/共73页第七页，共73页。3、二极管极限参数、二极管极限参数(cnsh)选选择择1）、最大整流）、最大整流(zhngli)平均电流平均电流2）、最高反向）、最高反向(fn xin)工作电压工作电压2DO(AV)L0.45UIIR2max2UUR tO 2 3 uD22U 第7页/共73页第八页，共73页。【例【例11-1】 在单向半波整流电路中，已知变压器副边电压有效值在单向半波整流电路中，已知变压器副边电压有效值=30V，负载电阻，负载电阻=100，

5、试问，试问:1、负载电阻上的电压平均值和电流平均值各为多少、负载电阻上的电压平均值和电流平均值各为多少?2、电网电压波动范围、电网电压波动范围(fnwi)是是10%，二极管承受的最大反向电压和流过的最大电流平均值各为多少，二极管承受的最大反向电压和流过的最大电流平均值各为多少?解：1、负载电阻上电压(diny)平均值 0.45=0.4530V=13.5V )(AVOU流过负载电阻的电流(dinli)平均值AARUILAVOAVO135. 01005 .13)()(2、二极管承受的最大反向电压 VVUUR7 .463021 . 121 . 12max二极管流过的最大平均电流AAIIAVOAVD1

6、5. 0135. 01 . 11 . 1)()(第8页/共73页第九页，共73页。V3RLV4V2V1u1u2ioRLV4V3V2V1+uo u2u111.2.3、单相、单相(dn xin)桥式桥式整流电路整流电路输入输入(shr)正正半周半周1. 1. 工作工作(gngzu)(gngzu)原理原理输入负半周输入负半周+uo 动画演示动画演示第9页/共73页第十页，共73页。 波形波形(b xn) tO tO tO tO 2 3 2 3 Im 2 2 3 3 uOu2uDiD= iO22U22UU2第10页/共73页第十一页，共73页。2. 参数参数(cnsh)估算估算1) 整流输出整流输出(

7、shch)电电压平均值压平均值)(d)sin(21 0 OttUU 229 . 022UU to to to to 2 3 2 3 Im 2 2 3 3 uOu2uDiD = iO22U22UU22) 2) 整流整流(zhngli)(zhngli)输出电输出电流平均值流平均值()2()0.9O AVO AVLLUUIRR3)3) 脉动系数脉动系数67. 032)(AVDOLMUUS第11页/共73页第十二页，共73页。1）最大整流）最大整流(zhngli)平平均电流均电流LOOD221RUII 2) 最高反向最高反向(fn xin)工工作电压作电压2RM2UU L245. 0RU 3. 二极管

8、极限参数二极管极限参数(cnsh)选择选择221 . 1UUR to to to to 2 3 2 3 Im 2 2 3 3 uOu2uDiD = iO22U22UU2第12页/共73页第十三页，共73页。4. 简化简化(jinhu)画法画法+uo RLio+u2 5. 整流桥整流桥把四只二极管封装把四只二极管封装在一起在一起(yq)称为整流桥称为整流桥 第13页/共73页第十四页，共73页。【例【例11-3】 某电子装置要求电压值为某电子装置要求电压值为15V的直流电源，已知负载电阻等于的直流电源，已知负载电阻等于100 ，试问：，试问：1、如果选用单相桥式整流电路，则变压器副边电压应为多大

9、？整流二极管的正向平均电流最大反向、如果选用单相桥式整流电路，则变压器副边电压应为多大？整流二极管的正向平均电流最大反向(fn xin)峰值电压等于多少？输出电压的脉动系数峰值电压等于多少？输出电压的脉动系数S等于多少？等于多少？2、如果改用单相半波整流电路，则、如果改用单相半波整流电路，则 ， ， 和和S各是多少？各是多少？ 解：1、由电路(dinl)条件可知 ：VVUUAVO7 .169 . 0159 . 0)(2根据给定(i dn)条件，可得输出直流电流为： mAAARUILAVOAVO15015. 010015)()(由公式可得 mAmAIIAVOAVD751502121)()(VUU

10、RM6 .237 .16222 )(AVDIRMU2U第14页/共73页第十五页，共73页。此时(c sh)脉动系数为： %6767. 0S2、 如改用单相(dn xin)半波整流电路，则 VVUUAVO3 .3345. 01545. 0)(2mAIIAVOAVD150)()(VUURM1 .473 .33222%15757. 1S 第15页/共73页第十六页，共73页。利用(lyng)桥式整流电路实现正、负电源 第16页/共73页第十七页，共73页。三相整流三相整流(zhngli)电路及其波形电路及其波形 第17页/共73页第十八页，共73页。11.2.4、倍压整流、倍压整流(zhngli)

11、电电路路1二倍压整流二倍压整流(zhngli)电路电路2多倍压整流多倍压整流(zhngli)电路电路第18页/共73页第十九页，共73页。 11.3.1 电容电容(dinrng)滤波滤波 11.3.2 其他其他(qt)滤波电路滤波电路第19页/共73页第二十页，共73页。io + uo= uc RLV1V4V3V2+u 11.3.1 电容滤波电容滤波(lb)电电路路1. 电路电路(dinl)和工和工作原理作原理C第20页/共73页第二十一页，共73页。io + uo= uc RLV1V4V3V2+u V 导通时给导通时给 C 充电充电(chng din)，V 截止时截止时 C 向向 RL 放电

12、；放电；滤波滤波(lb)(lb)后后 uo uo 的波形变得平缓，平均值提高。的波形变得平缓，平均值提高。电容电容(dinrng)充电充电电容电容放电放电C第21页/共73页第二十二页，共73页。2. 波形波形(b xn)及主及主要参数要参数2O2U U 当当 RL = 时：时：O tuO 2 22U当当 RL 为有限为有限(yuxin)值值时：时：2O229 . 0UUU 通常通常(tngchng)取取RC 越大越大 UO 越大越大2)53(LTCR RL = 为获得良好滤波效果，一般取：为获得良好滤波效果，一般取：( (T 为输入交流电压的周期为输入交流电压的周期) )UO = 1.2U2

13、（1）输出电压平均值输出电压平均值 第22页/共73页第二十三页，共73页。（2）整流）整流(zhngli)二极管的导通角二极管的导通角加滤波电容后，只有当电容充电(chng din)时，二极管才导通，因此，每只二极管的导通角都小于180o。而且，RC的值愈大，滤波效果愈好，导通角将愈小。 二极管的导通角 U 第51页/共73页第五十二页，共73页。（4）输出电）输出电压可调稳压压可调稳压(wn y)电路电路W78 C1 C2+UI + U +UO R1R2R3R48 UU( (虚短虚短) )O211433URRRURRR URRRRRU43312O)1(可产生小于可产生小于 U 的输出的输出

14、(shch)电压电压 UO第52页/共73页第五十三页，共73页。（5）恒流源电路）恒流源电路(dinl)+UI = 10V W7805+UO RRLIQIO0.1 F0.33 F10 Q23OIRUI A5 . 0 第53页/共73页第五十四页，共73页。一、典型一、典型(dinxng)产品型号产品型号命名命名CW117/217/317系列系列(xli)(正电源正电源)CW137/237/337系列系列(xli)(负电源负电源)工作温度工作温度CW117( (137) ) - -55 150 CCW217( (237) ) - -25 150 CCW317( (337) ) 0 125 C可

15、调式三端稳压器可调式三端稳压器第54页/共73页第五十五页，共73页。基准基准(jzhn)电压电压1.25 V输出输出(shch)电流电流L 型型 输出输出(shch)电流电流 100 mAM 型型 输出电流输出电流 500 mA第55页/共73页第五十六页，共73页。二、二、CW117 内部结构和基本应用内部结构和基本应用(yngyng)电路电路内内部部结结构构调整电路基准电路误差放大启动电路偏置电路电路保护电路电路IREFUIUOADJ外外形形引引脚脚CW1171 2 3UIUOADJCW1371 2 3UIUOADJ 50 A第56页/共73页第五十七页，共73页。基本基本(jbn)应用

16、电路应用电路Uo CW3173C2+UiC1C30.1 F10 F33 FR1R2C4I REF0.1 FV1V2V1 防止输入防止输入(shr)端短端短路时路时C4 反向放电损坏稳压器反向放电损坏稳压器V2 防止输出端短路防止输出端短路(dunl)时时C2 通通过调整端放电损坏稳压器过调整端放电损坏稳压器UREF = 1.25 V使使 UREF 很稳定很稳定I REF 50 A第57页/共73页第五十八页，共73页。2REF211REFO)(RIRRRUU )/1(25. 112RR R1 = UREF/ IQ = 125 静态电流静态电流(dinli) IQ(约约10 mA)从输出端从输出

17、端流出，流出， RL 开路时流过开路时流过 R1R2 = 0 2.2 k 时，时，UO = 1.25 24 V第58页/共73页第五十九页，共73页。11.6开关开关(kigun)稳压电路稳压电路 引言引言11.6.1 串联开关串联开关(kigun)型稳压电路型稳压电路11.6.2 并联开关并联开关(kigun)型稳压电路型稳压电路第59页/共73页第六十页，共73页。线性稳压电路线性稳压电路(dinl)的的缺点：缺点：调整管管调整管管(un un)耗大耗大电源效率低电源效率低(40% 60%)改进改进(gijn)思路：思路：使调整管使调整管截止截止( (电流小电流小) ) 饱和饱和( (管压

18、降小管压降小) )第60页/共73页第六十一页，共73页。开关稳压开关稳压(wn y)电路的优电路的优点：点：效率高效率高( (80% 90%) )体积小、重量轻体积小、重量轻稳压稳压(wn y)范围宽范围宽开关开关(kigun)稳压电路稳压电路的缺点：的缺点：电路电路复杂复杂对电网要求不高对电网要求不高对电子设备对电子设备干扰较大干扰较大输出电压含输出电压含较大纹波较大纹波第61页/共73页第六十二页，共73页。调整调整(tiozhng)管管取样取样(qyng)电路电路开关调整开关调整(tiozhng)管控制管控制组成框图组成框图滤波滤波+UI +Uo RLV18A8C基准电压三角波发生器R

19、1R2V2LC+UREFuFuAuTuBuEiLIO频率固定频率固定的三角波的三角波误差放大误差放大续流续流11.6.1 串联开关型稳压电路串联开关型稳压电路第62页/共73页第六十三页，共73页。工作工作(gngzu)波形波形OOOOUOtttOttuTuAuBuEiLuoIOtofftonUI脉宽调制式脉宽调制式 ( (PWM) )第63页/共73页第六十四页，共73页。onIOtTUU +UI V1LuEIO+Uo RL8A8CV2C+UREFuFuAuTuBiL= DUITtDon 占空比占空比第64页/共73页第六十五页，共73页。+UI +Uo RLV18A8CR1R2V2LC+U

20、REFuFuAuTuBuEiLIO稳压稳压(wn y)原理原理UIUOuFuA占空比占空比 UOD = 50 %当当 uF = UREF ，uA = 0，UO 为预定为预定(ydng)标称值标称值第65页/共73页第六十六页，共73页。+UI +Uo RLV1R1R2LC+UREFuFuB控控 制制电电 路路V2+UI +Uo RLV1LC+uBV2+UI +Uo RLV1LC+uBV2iL高电平高电平iO低电平低电平uBtofftonT IoffonO)1(UttU 截止截止(jizh)截截止止iL11.6.2 并联开关型稳压并联开关型稳压(wn y)电路电路第66页/共73页第六十七页，共73页。小小 结