第8章功率电子电路

1、第8章上页下页返回8.1 低频低频功率放大电路功率放大电路8.1.1 概述8.1.2 基本功率放大电路8.1.3 集成功率放大器举例8.1.1 概述对功放电路的要求：第8章上页下页返回非线性失真尽可能小效率要高输出功率PO 尽可能大晶体管的三种晶体管的三种工作状态：工作状态： 要提高效率就要减小直流静态电流，让功率放大电路工作在乙类状态。iCiC iC iC iC uCE uCE uCEttt甲类乙类甲乙类iC QQQ第8章上页下页返回8.1.2 基本功率放大电路1.OCL电路uiiC1iC2OOOOttttuo第8章上页下页电路组成电路组成返回ioiC1iC2T1T2E+UCCui+-uo+

2、-UCC 功率计算功率计算1. 1. 输出功率输出功率： Po = = Uom Iom21Uom 2Iom 202. 2. 直流电源功率直流电源功率：PE = 2 UCC iC1 dt21= Iomsin t d t0UCC= UCC2Iom3. 3. 效率：效率： = = = PEPo 2Iom UCC21 Uom Iom4UomUCCUom 最大可达到最大可达到 UCC ，max = = 78.5%4第8章上页下页返回 乙类放大的交越失真乙类放大的交越失真uiuo0.7V0.7VOOtt第8章上页下页返回OttttOOOuiiOiC1iC2IC2晶体管工作于甲乙类晶体管工作于甲乙类可克服交

3、越失真可克服交越失真第8章上页下页返回-+UCCR1R3R2RLT1T2B1EB2D1D2uiiC1iC2uOiOUCC+-+UCCET1T2RL+ uOCui+电路组成与工作原理电路组成与工作原理iC1iC22. OTL电路第8章上页下页返回uoui+UCCR3R4R1R2RLRE1RE3RE2T2T3T1EBC1CLCED2D1+实用电路实用电路第8章上页下页返回第8章上页下页返回8.1.3 集成功率放大器举例中中间间级级启动启动偏置偏置电路电路短路短路过热过热保护保护短路短路过热过热保护保护输输出出级级输输入入级级+_24351TDA2030集成音频功率放大器集成音频功率放大器1 2 3

4、 4 5同相输入反相输入负电压正电压输出上页下页返回第8章由由TDA2030构成的构成的OCL电路电路F22. 0+UCCUCCRLTDA20301 12 23 34 45 5F1 . 0F1F1 . 0R1R2R3D1D2C1C2C4C3C5ui22k22k680F22R41K100K100K100K7 . 4K1501+UCCD1D2F5F22F20.22F FF2000F1 . 0TDA20301 1234 45上页下页返回第8章由由TDA2030构成的构成的OTL电路电路8.2 直流稳压电源8.2.1 单相桥式整流电路8.2.2 滤波电路滤波电路8.2.3 串联型稳压电路第8章上页下页

5、返回概述u1半导体直流电源的原理方框图半导体直流电源的原理方框图电源变压器 整流电路滤波电路稳压电路u2uRuFuououFuRu2u1第8章上页下页返回ttttt00000u2D1D2D3D4RLu1+u0+u1在正半周时：在正半周时： D1、D3导通，导通，D2、D4截止截止8.2.1 8.2.1 单相桥式整流电路u2=2U2sint,第8章上页下页u2u0 （i0）ttU0=? I0=?UDRM=？思考： 返回u1在负半周时：在负半周时： D2、D4导通，导通，D1、D3截止截止D理想元件U0=0.9U2U0=0.9U2/RLUDRM=2 U200负载上得到的脉动电压：负载上得到的脉动电

6、压：整流电压的平均值整流电流的平均值 二极管承受的最高 反向电压:UDRM=?UDRM=2U2uoU0第8章上页下页返回t= 0.9U2U0RLI0 = 0.9U2RLID =12I0= 0.45U2RL=U222U0 =1 02U2sint dt0u2D1D2D3D4+RL二极管承受的最高反向电压：第8章上页下页返回UDRM=2 U2变压器二次侧的电流：i2U2RLI2 =1.11 IL 8.2.2 滤波电路滤波电路电容滤波单相半波整流滤波电路u2 =2U2sint第8章上页下页RL=RL0u2正半周上升段，D导通，C充电. u0 跟随 u2变化tttu2u0u0返回TrDu2u0RLCu1

7、+u u2 2正半周下降段的开始，正半周下降段的开始，D D仍导仍导通，通，u u0 0跟随跟随 u u2 2变化。变化。C C继续充电继续充电u2继续下降，u2uC ,D截止，C放电， u0按指数函数衰减 直到直到 u2上升到上升到 u0 ，D D再次导再次导通，进入下一周期通，进入下一周期000为了得到较为平直的输出电压：一般要求：RLC(35)T/2 T交流电源的周期U0 = U2 (半波）1.2U2 (全波）第8章上页下页返回tu0UDRM=2U2？L滤波 RC滤波 LC滤波 型滤波RLLCRRLCRLLRLRLRCCCLC第8章上页下页其他形式的滤波电路其他形式的滤波电路返回I0CU

8、iR4UBE1UBE2UzUfR3R1RpR2T1T2RL+UO8.2.3 串联型稳压电路基准电压取样环节第8章上页下页1 1. .串联型稳压电路的工作原理串联型稳压电路的工作原理返回放大环节调整环节UCE1I0CUiR4UBE1UCE2UBE2UzUfR3R1RpR1 R2 R2T1T2RL+稳压原理：U0UBE2IB2IC2UCE2U0UCE1Ic1IB1UBE1第8章上页下页返回UO = Ui - UCE1URRRRRUP(22210Z + UBE2）串联型稳压电路其它形式第8章上页下页UiTI0U0UzDzUfR2R1R3+返回2. 集成稳压电路输出电压固定式两种稳压器：CW7800系

9、列（输出正电压）CW7900系列（输出负电压）CW7800系列稳压器的外形管脚。输出电压有：5v、6V 、 8V、 12V 、15V、 18V、 24V。123第8章上页下页返回-CW7800UiCiCo123+-+U0固定输出的接法1 2 3 UiU0地CW7800集成稳压器的几种应用1. 提高输出电压CW7800CW79000.33F2.2F0.1F1F132-U0+U02. 正负电压同时输出第8章上页下页返回CW7805UiCiUzC0U0+3213211外形管脚1 2 3 1 2 3 调节输出输入调节输出输入CW117CW137CW117和 CW137系列稳压器输出电压可调的基本电路U

10、0UiIR1R2I1 CW117+_+Ci312C0RLC第8章上页下页返回-CW117UiCiCo312+-+固定输出的接法Ro1.25VU0=1.25(1+R2R1)上页下页返回第8章030V连续可调稳压电源连续可调稳压电源220V35V6.3V2CZ12B4D2CP1050F/10VF/10VC220F/50VF/50V0.33F FR1680DZ1.25V+321+URR120RP3K1F FRL+UOaCW1178.3.2 可控整流电路8.3.1 晶闸管第8章上页下页返回8.3 功率半导体器件和功率半导体器件和变流器变流器*8.3.3 交流调压和变频电路*8.3.4 直流调压电路PN

11、PN8.3.1 8.3.1 晶闸管晶闸管 基本结构A阳极AK阴极G控制极GKAGK第8章上页下页返回符号第8章上页下页EAEGKTGLA 晶闸管实验电路示意图返回当AK加正向电压、GK不加电压时灯不亮，说明T不导通当AK、GK都加正向电压时,灯亮，说明T导通。将EG撤除时灯依旧亮，说明T仍导通。将EA撤除时,灯不亮，说明T截止。AGK晶闸管导通必须同时具备两个条件晶闸管导通必须同时具备两个条件: :1.1.晶闸管阳极电路加正向电压晶闸管阳极电路加正向电压; ;2.2.控制极电路加适当的正向电压。控制极电路加适当的正向电压。第8章上页下页结论结论返回控制极只需加触发脉冲即可。控制极只需加触发脉冲

12、即可。T2T1IGEGREAP2N1P1工作原理分析：P1N1N2P2AGK思考题：晶闸管和二极管、三极管原理的区别?N1P2N2第8章上页下页返回K+AT1P2GP1P2IAN1N2IKIGN1T2-2 IG12IGIGIGUBRUBOIUIHIG0=0IG1IG2第8章上页下页+_+_没有导通时的特性导通时的特性晶闸管的伏安特性返回UP1N1N2P2AGK控制极未加正向电压时控制极未加正向电压时控制极加正向电压时控制极加正向电压时0晶闸管的主要参数第8章上页下页返回正向转折电压 UBO反向转折电压 UBR正向平均电流 UF维持电流 IH上页下页返回第8章绝缘门极双极型晶体管（绝缘门极双极型

13、晶体管（IGBT） IGBT是一种MOSFET与GTR（大功率双极型晶体管）的复合器件。CGEIGBT原理示意图和符号CGE门极发射极集电极 IGBT是一种既能控制 其导通又能控制其关断的功率半导体器件，当门极加上一定的正向电压时管子导通，而当门极加反向电压时，管子则被关断。8.3.2 可控整流电路第8章上页下页返回 变流电路有四种基本类型： 整流（ACDC)、逆变（DCAC)、直流调压（DCDC)、交流调压及变频（ACAC) 可控整流电路的主电路结构形式： 单相半波、单相桥式、三相半波、三相桥式等 可控整流电路的功能： 将交流电变换成电压大小可调的直流电1 1、单相半波可控整流电路、单相半波

14、可控整流电路电阻性负载u =2Usint第8章上页下页uuGu0uTtttt返回uTRcuTu0uG+00002. 单相全控桥式整流电路单相全控桥式整流电路T1T2T4T3RL第8章上页下页返回uL+i0u2u1+G1G2G3G4+u =2UsintutttuGuLtuG第8章上页返回下页uG1uG4uG2uG3uG1uG4iLuL导通角导通角 控制角导通角单相桥式全控整流电路波形图单相桥式全控整流电路波形图0000整流输出电压与电流的平均值整流输出电压与电流的平均值当=0（=180）时晶闸管在正半周全导通 UL= 0.9U2当=180（=0）时晶闸管关断 UL= 0负载中整流电流的平均值为I

15、L=ULRL= 0.9U2RL1+cos2第8章上页1=12U2(1+cos)=0.9U21+cos2UL=2U2Sint dt返回下页上页下页第8章直流稳压电源直流稳压电源返回*8.3.3 交流调压和变频电路交流调压就是改变交流电压有效值的大小，但其频率不变。uL单相交流调压电路上页下页第8章T1T2G1G2RLu1+tu10tuL0uG0t1.1.交流调压：交流调压：返回上页下页第八章2sin21sin21121UtdtUUL交流电压的有效值交流电压的有效值返回上页下页2. 交流变频交流变频第八章 将一种频率的交流电变成另一种频率的交流电。应用于交流电动机的调速、中频电源、高频电源等领域。

16、变频方式：变频方式：直接变频交直交方式两种变频电源返回第八章上页下页ACDCAC整流逆变交交直直交方式交方式ET1T2T3T4uLRLuLtT1T4导通导通T2T3导通导通无源逆变的工作原理原理返回0第八章上页下页返回并联逆变器原理图并联逆变器原理图Ld3三相整流电路三相整流电路CLsrsUdT1T2T4T3L1L2L3L4第八章上页下页返回直接将工频交流电变换成所需频率的交流电。单相单相直接变频电路T2iu2u2u+LuLRT1T3T4直接变频直接变频第八章上页下页返回*8.3.4 直流调压电路 直流调压电路也称斩波调压器，它可以将大小固定的直流电压变换为大小可调的直流电压。降压型斩波器原理如下图:LuLdIGBT+EGD+Lu+LRtLuLuOonTIGBT导通导通offTIGBT截止截止负载侧的直流电压：负载侧的直流电压：ETTTuoffononL第八章上页下页返回 还有一种升压斩波器，它是利用电感储能释放还有一种升压斩波器，它是利用电感储能释放时产生的电压来提高