j模电第十章直流电源

1、第十章第十章直流电源直流电源10.1直流电源的组成直流电源的组成10.2单相整流电路单相整流电路10.3滤波电路滤波电路10.4倍压整流电路倍压整流电路10.5硅稳压管稳压电路硅稳压管稳压电路10.6串联型直流稳压电路串联型直流稳压电路10.7集成稳压器集成稳压器10.8开关型稳压电路开关型稳压电路10.9可控整流电路可控整流电路第十章 直流电源10.1直流电源的组成直流电源的组成图图 10.1.1直流电源的组成直流电源的组成电网电网电压电压电源电源变压器变压器整流整流电路电路滤波器滤波器稳压稳压电路电路负负载载第十章 直流电源10.2单相整流电路单相整流电路10.2.1单相半波整流电路单相半

2、波整流电路tU sin22LRU2222U22U优点：使用元件少。优点：使用元件少。缺点：输出波形脉动大；缺点：输出波形脉动大；直流成分小；变压器利用率直流成分小；变压器利用率低。低。图图 10.2.1第十章 直流电源10.2.2单相全波整流电路单相全波整流电路+ +- -图图 10.2.2全波整流电路全波整流电路图图 10.2.3全波整流电路波形图全波整流电路波形图22U222U第十章 直流电源10.2.3单相桥式整流电路单相桥式整流电路22UL22RU22U22UL22RU图图 10.2.4图图 10.2.5图图 10.2.6第十章 直流电源10.2.4整流电路的主要参数整流电路的主要参数

3、一、输出直流电压一、输出直流电压 UO( (A V) )(d2120oO(AV)tuU 二、脉动系数二、脉动系数 SO(AV)O1mUUS 三、二极管正向平均电流三、二极管正向平均电流 ID( (A V) )四、二极管最大反向峰值电压四、二极管最大反向峰值电压 URM第十章 直流电源在桥式整流电路中，在桥式整流电路中，输出直流电压：输出直流电压：2202O(AV)9 . 022)(tdsin21UUtUU 脉动系数：脉动系数：)4cos1542cos342(22OttUu - - - - 67. 02232422O(AV)O1m UUUUS二极管正向平均电流：二极管正向平均电流：O(AV)D(

4、AV)21II 二极管最大反向峰值电压：二极管最大反向峰值电压：2RM2UU 第十章 直流电源表表 10 - 1单相整流电路的主要参数单相整流电路的主要参数 主要参数主要参数电路形式电路形式UO（AV）/U2SID（AV）/ IO（AV）URM / U2半波整流半波整流0.45157%100%1.41全波整流全波整流0.9067%50%2.83桥式整流桥式整流0.9067%50%1.41第十章 直流电源10.3滤波电路滤波电路10.3.1电容滤波电路电容滤波电路适用于负载电流较小的场合。适用于负载电流较小的场合。滤波电容大，效果好。滤波电容大，效果好。输出直流电压为：输出直流电压为：2O(AV

5、)2 . 1 UU 脉动系数脉动系数 S 约为约为 10% 20%。2)53(LTCR 当当图图 10.3.1第十章 直流电源10.3.2RC - 型滤波电路型滤波电路输出直流电压为：输出直流电压为：O(AV)LLO(AV)URRRU + + 脉动系数脉动系数 S 约为：约为：SRRCS )/(1L2 适用于负载电流较小的场合。适用于负载电流较小的场合。图图 10.3.4第十章 直流电源10.3.3电感滤波电路和电感滤波电路和 LC 滤波电路滤波电路一、电感滤波器一、电感滤波器适用于负载电流比较适用于负载电流比较大的场合。大的场合。二、二、LC 滤波器滤波器输出直流电压为：输出直流电压为：2O

6、(AV)O(AV)9 . 0 UUU 脉动系数脉动系数 S ：SLCS 21 适用于各种场合。适用于各种场合。图图 10.3.5图图 10.3.6第十章 直流电源10.3.4LC - 型滤波电路型滤波电路图图 10.3.7图图 10 - 2各种滤波电路的性能比较各种滤波电路的性能比较序号序号 性能性能类型类型U O（AV）/U2适用场合适用场合整流管的整流管的冲击电流冲击电流外特性外特性1电容滤波电容滤波 1.2小电流小电流大大软软2RC - 型滤波型滤波 1.2小电流小电流大大更软更软3LC - 型滤波型滤波 1.2小电流小电流大大软软4电感滤波电感滤波0.9大电流大电流小小硬硬5LC 滤波

7、滤波0.9适应性较强适应性较强小小硬硬第十章 直流电源10.4倍压整流电路倍压整流电路10.4.1二倍压整流电路二倍压整流电路22UiD1iD222U图图 10.4.1二倍压整流电路二倍压整流电路第十章 直流电源10.4.2多倍压整流电路多倍压整流电路+- -+- -22U- -+ +u2+ - -222U+ - -222U+ - -222U+ - -222U+ - -222U适用于要求输出电压较高、负载电流较小的场合。适用于要求输出电压较高、负载电流较小的场合。图图 10.4.2多倍压整流电路多倍压整流电路第十章 直流电源10.5硅稳压管稳压电路硅稳压管稳压电路10.5.1稳压电路的主要指标

8、稳压电路的主要指标整流滤波电路输出电压不稳定的主要原因：整流滤波电路输出电压不稳定的主要原因：负载变化；负载变化；电网电压波动。电网电压波动。一、内阻一、内阻 Ro常常数数 IOOoUIUR二、稳压系数二、稳压系数 Sr常常数数常常数数 LLOIIOIIOOr/RRUUUUUUUUS第十章 直流电源10.5.2硅稳压管的伏安特性硅稳压管的伏安特性 O图图 10.5.1硅稳压管的伏安特性硅稳压管的伏安特性IU在反向击穿区，流在反向击穿区，流过稳压管的电流发生很过稳压管的电流发生很大变化，两端电压基本大变化，两端电压基本不变。不变。第十章 直流电源10.5.3硅稳压管稳压电路硅稳压管稳压电路一、电

9、路组成和工作原理一、电路组成和工作原理稳压原理：稳压原理：1. UI 不变，不变，RL 减小减小RLILURUOIZIR=IL+IZ基本不变基本不变2. RL 不变，不变， UI 升高升高UIUOIZURUO=UI - - UR基本不变基本不变UOUO图图 10.5.2第十章 直流电源二、内阻和稳压系数的估算二、内阻和稳压系数的估算1. 内阻内阻 RoZZIOo/rRrUUR 2. 稳压系数稳压系数 Sr当当 rZ RL ， rZ uA 时，时，uB = + UOPP，调整管饱和导通，调整管饱和导通，iE 向负向负载提供电流，并将能量储存在电感的磁场中；载提供电流，并将能量储存在电感的磁场中；

10、当当 ut uA 时，时，uB = - - UOPP，调整管截止，调整管截止， iE = 0，电感，电感释放能量，产生的电流流过负载和二极管。释放能量，产生的电流流过负载和二极管。图图 10.8.2第十章 直流电源结论：结论：调整管处于开关状态，发射极电位是高低交替调整管处于开关状态，发射极电位是高低交替的脉冲波形，经的脉冲波形，经 LC 滤波电路后，负载上得到较平滑的输滤波电路后，负载上得到较平滑的输出电压互感器出电压互感器 uO。 - -+ +- - 110DCESI0EOd)(d)(1d1TTTTtUtUUTtuTUII10IO1d1DUUTTtUTUT 脉冲波形的占空比。脉冲波形的占空

11、比。TTD1 图图 10.8.3图图 10.8.2 电路的波形图电路的波形图第十章 直流电源10.9可控整流电路可控整流电路10.9.1晶闸管的基本特性晶闸管的基本特性一、结构与符号一、结构与符号图图 10.9.2晶闸管的结构和符号晶闸管的结构和符号阳极阳极阴极阴极控制极控制极第十章 直流电源二、工作原理二、工作原理图图 10.9.41. 控制极不加电压，无论在阳极与阴控制极不加电压，无论在阳极与阴极之间加正向或反向电压，晶闸管都不导极之间加正向或反向电压，晶闸管都不导通。通。称为阻断称为阻断2. 控制极与阴极间加正向电压，阳极控制极与阴极间加正向电压，阳极与阴极之间加正向电压，晶闸管与阴极之

12、间加正向电压，晶闸管导通导通。NPNPNPIG1 2IG1IG图图 10.9.3第十章 直流电源结论：结论：晶闸管由阻断变为晶闸管由阻断变为导通的条件是在阳极和阴极之间导通的条件是在阳极和阴极之间加正向电压时，再在控制极加一个正的触发脉冲；加正向电压时，再在控制极加一个正的触发脉冲；晶闸管由导通变为晶闸管由导通变为阻断的条件是减小阳极电流阻断的条件是减小阳极电流 IA 。晶闸管导通后，管压降很小，约为晶闸管导通后，管压降很小，约为 1 V 左右。左右。第十章 直流电源三、伏安特性和主要参数三、伏安特性和主要参数1. 伏安特性伏安特性OUAKIAUBOABCIHIG= 0正向阻断特性正向阻断特性

13、：当：当 IG= 0 ，而，而阳极电压不超过一定值时，管子阳极电压不超过一定值时，管子处于阻断状态。处于阻断状态。UBO 正向转折电压正向转折电压正向导通特性正向导通特性：管子导：管子导通后，伏安特性与二极管的通后，伏安特性与二极管的正向特性相似。正向特性相似。IH 维持电流维持电流当控制极电流当控制极电流 IG 0 时，时， 使晶闸管由阻断变为导通所使晶闸管由阻断变为导通所需的阳极电压减小。需的阳极电压减小。IG 增大增大反向特性反向特性：与二极管的反向特性相似。：与二极管的反向特性相似。UBR图图 10.9.6晶闸管的伏安特性晶闸管的伏安特性第十章 直流电源2. 主要参数主要参数 断态重复

14、峰值电压断态重复峰值电压 UDRM 反向重复峰值电压反向重复峰值电压 URRM 额定通态平均电流额定通态平均电流 IT 额定通态平均电压额定通态平均电压 UT 维持电流维持电流 IH ： 控制极触发电压控制极触发电压 UGT 控制极触发电流控制极触发电流 IGT第十章 直流电源10.9.2单相桥式可控整流电路单相桥式可控整流电路+- -uG在在 u2 正半周，当控制极加触发正半周，当控制极加触发脉冲，脉冲，VT1 和和 VD2 导通；导通；在在 u2 负半周，当控制极加触发负半周，当控制极加触发脉冲，脉冲，VT2和和 VD1 导通；导通； ：控制角；：控制角； ：导电角：导电角一、电路组成及工

15、作原理一、电路组成及工作原理图图 10.9.7图图 10.9.8第十章 直流电源二、电路参数的估算二、电路参数的估算)(dsin212O(AV)ttUU 2cos19 . 02O(AV) + + UU即：即： 输出电压平均值：输出电压平均值： 输出电流平均值：输出电流平均值：2cos19 . 0L2LO(AV)O(AV) + + RURUI 晶闸管承受的最大反向电压：晶闸管承受的最大反向电压：2TM2UU 2cos1222 + + U0 6012018000.40.81.0UO(AV)/U2图图 10.9.9第十章 直流电源10.9.3单结管触发电路单结管触发电路 对触发电路的要求：对触发电路

16、的要求： ( (1) ) 触发时，能提供足够的触发脉冲电压和电流。触发时，能提供足够的触发脉冲电压和电流。 ( (2) ) 触发电路的漏电压不超过触发电路的漏电压不超过 0.25 V。 ( (3) ) 触发脉冲的前沿时间小于触发脉冲的前沿时间小于 10 s。 ( (4) ) 触发脉冲要有足够的宽度。一般要求大于触发脉冲要有足够的宽度。一般要求大于 20 s。 ( (5) ) 控制角的范围接近或大于控制角的范围接近或大于 150 。 ( (6) ) 触发电路必须与主电路同步。触发电路必须与主电路同步。第十章 直流电源一、单结管的结构及特性一、单结管的结构及特性N 型硅片型硅片P 区区PN 结结eb1b2单结晶体管单结晶体管又称为又称为双基极晶双基极晶体管。体管。( (a) )结构结构( (b) )符号符号等效电路等效电路图图 10.9.10单结管的结构及符号单结管的结构及符号第十章 直流电源特性：特性：+- -UA+- -UD+- -UEB1+- -UBBBBBBb2b1b1AUUr