第5章通信电源PPT课件

1、第第 五五 章章1 1、整整 流流 电电 路路第1页/共65页概 述 通信整流技术的发展通信整流技术的发展 通信电源的通信电源的低频整流低频整流设备从设备从2020世纪世纪5050年代末的饱和电抗年代末的饱和电抗器控制的稳压稳流硒整流器，器控制的稳压稳流硒整流器，6060年代的硅二极管取代硒年代的硅二极管取代硒整流片的稳压稳流硅整流器，整流片的稳压稳流硅整流器，6060年代末年代末7070年代初稳压稳年代初稳压稳流可控硅整流器，一直到流可控硅整流器，一直到8080年代末年代末9090年代初的高频开关年代初的高频开关整流器，我国通信用整流设备经历了几代变革。整流器，我国通信用整流设备经历了几代变

2、革。9090年代年代以后，随着计算机控制技术、功率半导体技术和超大规模以后，随着计算机控制技术、功率半导体技术和超大规模集成电路生产工艺的飞速发展，集成电路生产工艺的飞速发展，高频开关整流技术和产品高频开关整流技术和产品也越来越成熟，性价比逐步提升，目前已经逐步取代了可也越来越成熟，性价比逐步提升，目前已经逐步取代了可控硅整流器，并且还在不断地朝着高频化、高效率、大功控硅整流器，并且还在不断地朝着高频化、高效率、大功率、小型智能化、清洁环保的方向发展。率、小型智能化、清洁环保的方向发展。第2页/共65页5不控整流电路5单相桥式不控整流电路 单相桥式不控整流电路由个整流二极管组成。电阻性负载的单

3、相桥式不控整流电路如图5所示。工作原理 当输入交流电源的极性为上端正下端负时，整流二极管、导通。这时、上的压降很小，在理想情况下，可视为两根导线。电流从输入电源上端经、回到输入电源下端，负载上得到一个半波整流电压。当电源极性改变为上端负下端正时，整流二极管、导通。电流流过、形成回路，负载上得到与前半周极性相同的又一个半波整流电压。设输入为正弦波交流电压，则输出电压为单方向的正弦波绝对值，电阻性负载时波形图如图5所示。第3页/共65页图5-单相桥式不控整流电路 图5-2电阻性负载的单相桥式不控整流波形图第4页/共65页输出直流电压和直流电流 电阻性负载时输出直流电压为式中，为整流桥输入交流电压的

4、有效值。流过负载的直流电流为整流元件参数的计算在桥式整流电路中，负载电流是由两组整流二极管 （、和、）轮流导通供给的，流过每个整流二极管的平均电流等于负载电流的一半，即5不控整流电路第5页/共65页当二极管、导通时，忽略二极管的正向压降，、两只二极管承受的反向电压等于输入电源电压。当二极管、导通时，、承受的反向电压也是如此。所以，整流二极管承受的最高反向电压为单相桥式不控整流电路图还有另外两种画法，如图5所示。5不控整流电路第6页/共65页5三相桥式不控整流电路电阻性负载电阻性负载的三相桥式不控整流电路图如图5所示。整流桥臂可分为两组，其中VD1、VD2、VD3阴极接在一起，称为共阴极组；VD

5、4、VD5、VD6阳极接在一起，称为共阳极组，电路的波形图如图5所示。图5三相桥式不控整流电路（电阻性负载）电路图第7页/共65页图5三相桥式不控整流电路（电阻性负载）波形图（）根据优先导通原理，对于共阴极组，阳极电位最高的二极管导通，而共阳极组则阴极电位最低的二极管导通。在t1t2期间，相电压ua最高，相电压ub最低，所以对应二极管VD1和VD5导通。忽略VD1和VD5的正向压降，输出电压ud为线电压uab。在t2t3期间，相电压ua仍为最高，相电压uc变为最低，所以对应二极管VD1和VD6导通。忽略VD1和VD6的正向压降，输出电压ud为线电压uac。5.1.2三相桥式不控整流电路第8页/

6、共65页 在t3t4期间，相电压ub变为最高，相电压uc仍为最低，所以对应二极管VD2和VD6导通，输出电压ud为ubc。在t4t5期间，相电压ub仍为最高，相电压ua变为最低，所以对应二极管VD2和VD4导通，输出电压ud为uba。以此类推，在t5t6期间，二极管VD3和VD4导通，uduac； 在t6t7期间，二极管VD3和VD5导通，uducb。 在交流电源的一个周期内，每个二极管导通120，输出电压出现个波头，脉动较小。三相桥式不控整流电路第9页/共65页（）基本定量关系输出直流电压为式中，为交流相电压有效值；l为交流线电压有效值，输出直流电流为每一个二极管都导通120，即周期，故整流

7、二极管的平均电流为整流二极管承受的最大反向电压为线电压的振幅值三相桥式不控整流电路第10页/共65页电感性负载电感性负载的三相桥式不控整流电路如图5所示。这种电路的输出电压波形及输出直流电压、输出直流电流等计算公式均与电阻性负载时一样。当电感足够大，即（为ud中所含最低次谐波的角频率，2F，F=300Hz），输出电流id波形相当平滑，因此负载电阻上的电压波形相当平滑；理想情况id波形为一条水平线，相应地，流过整流元件的电流为矩形波，输入电流为交变方波。波形图如图5所示。因为电感两端平均电压为零（忽略线圈电阻的压降），所以上的直流电压等于Ud。图5三相桥式不控整流电路（电感性负载）电路图三相桥式

8、不控整流电路第11页/共65页图5三相桥式不控整流电路（电感性负载）波形图输出直流功率为每相交流输入电流有效值为第12页/共65页 输入三相交流电的通信用开关整流器，主回路输入侧的整流电路一般采用无工频变压器三相桥式不控整流电路。如果在开关整流器中接无源功率因数校正电路，则整流电路相当于接电感性负载。输入有功功率在理想情况下（无损耗），与输出直流功率相等，即输入视在功率为可见电感性负载的三相桥式不控整流电路在理想情况下，功率因数为5三相桥式不控整流电路第13页/共65页5可控整流电路5晶闸管晶闸管又称为可控硅（，）。结构普通晶闸管具有可控的单向导电性，它有个电极：阳极、阴极和门极（或称控制极）

9、。其内部结构示意图和图形符号如图5所示。晶闸管的外形有螺栓形和平板形两种，如图5所示。图5晶闸管的内部结构示意图与符号 图5晶闸管外形第14页/共65页 第15页/共65页G P1P2N1N2第16页/共65页P1P2N1N2K GAKA T2T1_P2N1N2IGIAP1N1P2IKGPPNNNPAGK第17页/共65页 T1T2G2Bii 1BG22Ciii 在极短时间内使两个三极管均饱和导通，此过程称触发导通。211CCii 2BG21ii EGEA+_RGi2BiG21iG2i第18页/共65页GEA+_R T1T2Gi2BiGi21Gi2EGG2Bii 1BG22Ciii 211CC

10、ii 2BG21ii EG第19页/共65页 (1)必须使可控硅阳极电流减小,直到正反馈效应不能维持。(2)将阳极电源断开或者在晶闸管的第20页/共65页URRMUFRMIG2 IG1 IG0 UBRIFUBOIHoUIIG0IG1IG2正向平均电流)(曲曲线线UfI 第21页/共65页UFRM:晶闸管控制极开路且正向阻断情况下,允许重复加在晶闸管两端的正向峰值电压。一般取UFRM = 80% UB0 。普通晶闸管 UFRM 为100V 3000V控制极开路时,允许重复作用在晶闸管元 件上的反向峰值电压。一般取 URRM = 80% UBR 普通晶闸管 URRM为100V3000VURRM：第

11、22页/共65页)(sin21m0mFIttdII 环境温度为40C及标准散热条件下，晶闸管处于全导通时可以连续通过的工频正弦半波电流的平均值。 IFt2i如果正弦半波电流的最大值为Im, 则(普通晶闸管IF为1A 1000A)第23页/共65页第24页/共65页额定电压,用百位或千位数表示取UFRM或URRM较小者额定正向平均电流(IF) 晶闸管K P普通型如:KP5-7 表示额定正向平均电流为5A,额定电压为700V的普通型晶闸管。第25页/共65页A1A2G双向晶闸管通过控制电压的控制可实现双向导通。第26页/共65页A1A2G第27页/共65页RC Tu双向二极管a)b)IOUIG=0

12、GT1T2第28页/共65页(1) 电路。uuu To, 0。0,To uuu+T第29页/共65页t12。uu,u T 0o:1t 。0,To uuu tuO晶晶闸闸管管不不导导通通。,0,0g1 ut t 。uuu To, 0gu tO第30页/共65页 tOuO控制角t1 tuO tguOt22tTuO导通角第31页/共65页 tuUd21O )d(sin221ttU 2cos145. 0LLOO RURUI2cos145. 0 U第32页/共65页 +TLeL第33页/共65页 tguOtTuO tOuOt1 tuOt22iL第34页/共65页+LTD+(1) 电路第35页/共65页i

13、L tOu tuOtTuO2 tguO第36页/共65页aRLD2T1b+T1T2RLuoD1D2+第37页/共65页+T1T2RLuoD1D2+bRLD1T2a第38页/共65页 tOu tuOtT1uO2 tguO第39页/共65页 tuUd1O )d(sin21ttUU 2cos19 . 0LO RURUI2cos19 . 0 U第40页/共65页两种常用可控整流电路电路特点1. 该电路只用一只晶闸管，且其上 无反向电压。2. 晶闸管和负载上的电流相同。(1)uTD2D4u0RL+-+-第41页/共65页电路特点 1. 该电路接入电感性负载时，D1、D2 便起续流二极管作用。(2)2.

14、由于T1的阳极和T2的阴极相连，两管控制极必须加独立的触发信号。T1T2D1D2uuORL+-+-第42页/共65页 ，一旦发生过电流时，温度急剧上升，可能将PN结烧坏，造成元件内部短路或开路。例如一只100A的晶闸管过电流为400A时，仅允许持续0.02秒，否则将因过热而损坏； 电压超过其反向击穿电压时，即使时间极短，也容易损坏。若正向电压超过转折电压时，则晶闸管误导通，导通后的电流较大，使器件受损。第43页/共65页与晶闸管串联接在输入端接在输出端第44页/共65页第45页/共65页 RCRC 硒堆保护(硒整流片)晶闸管元件的阻容保护第46页/共65页NPPN结N型硅片第47页/共65页2

15、B1B1BBB1BRRRUU BBBBBB1BUURR 分压比(0.50.9)+_+_RP+_+_RB1RB2AUBB+_RP+_+_UBB第48页/共65页(3) 维持单结管导通的最小 电压、电流。 单结管由截止变导通 所需发射极电压。IpIVV截止区P第49页/共65页 3. 不同单结晶体管的谷点电压谷点电流 都 不一样。谷点电压大约在25V之间。常选用 稍大一些， 稍小的单结晶体管，以增大输 出脉冲幅度和移相范围。第50页/共65页第51页/共65页Uvug第52页/共65页。uvOO第53页/共65页RLR1R2RPCRuZT1D1D2T2u2+C+R第54页/共65页U2MRu2+uo+uZU2MuOouOzuO第55页/共65页UP-UDR1R2RPCcRuZLugucuvUpRLT1D1D2T2OOUZuOO第56页/共65页R1AVR2R4R3RPDDZTC+_T1第57页/共65页。 R1AV R2R4R3RP D DZTC+_ T1第58页/共65页 R1AV R2R4R3RP D DZTC+_ T1第59页/共65页R1AV R2R4R3RP