电工电子技术 09 直流稳压电源

9.1整流与滤波电路9.2稳压电路9.3晶闸管及整流电路直流稳压电源第9章9.1整流与滤波电路9.1.1

单相桥式整流电路9.1.2

滤波电路滤波整流稳压变压交流电源负载OtuOtuOtuOtuOtu220V单向脉动直流电压合适的交流电压滤波稳压直流稳压电源的组成框图9.1.1单相整流电路一、半波整流tO23u2tO23

uOtO23

iD=iOＶRL~220V+uｏ–u2iD+uD–tO23

uDV3RLV4V2V1u1u2+uoioRLV4V3V2V1+uou2u1输入正半周1.工作原理2.波形输入负半周tOtOtOtO2323Im2233uOu2uDiD=iO+uo二、桥式整流电路3.参数估算1)

整流输出电压平均值2)

二极管平均电流3)

二极管最大反向压totototo2323Im2233uOu2uDiD

=iO4.简化画法+uoRLio~+u25.整流桥把四只二极管封装在一起称为整流桥~~单向半波、桥式整流电路的区别是什么?

单向半波、桥式整流电路中二级管承受的最高反向工作电压分别是多少？

如何选择整流二级管？

检验学习结果讨论题io

+

uo=ucRLV1V4V3V2+u9.1.2滤波电路一、电容滤波电路V导通时给C充电，V截止时C向RL

放电；1.电路和工作原理滤波后

uo

的波形变得平缓，平均值提高。电容充电电容放电C电容滤波电路2.波形及输出电压当RL=时：OtuO2当RL

为有限值时：通常取

UO=1.2U2RC越大UO

越大RL=为获得良好滤波效果，一般取：(T

为输入交流电压的周期)例:

单相桥式电容滤波整流，交流电源频率f=50Hz，负载电阻RL=40，要求直流输出电压UO=20V，选择整流二极管及滤波电容。解:1.选二极管选二极管应满足：IF(23)

ID可选：2CZ55C(IF=1A，URM=100V)或1A、100V

整流桥电流平均值：承受最高反压：2.选滤波电容可选：

1000F，耐压50V的电解电容。二、电感滤波RLL~+u2整流后的输出电压：直流分量被电感L

短路交流分量主要降在L上电感越大，滤波效果越好三、

型滤波L

C1RL~+u2

C2C1、C2

对交流容抗小L对交流感抗很大负载电流小时练习为什么要采用滤波电路？

简述电容滤波电路的工作原理。

检验学习结果9.2稳压电路9.2.1

稳压二极管稳压电路9.2.2

串联型稳压电路9.2.3

三端集成稳压器9.2.1稳压二极管稳压电路RLCRIRIZDZ+UL+UC++uIL+UR稳压电路引起电压不稳定的原因交流电源电压的波动负载电流的变化1.电路结构交流电源电压增加—整流输出电压UC增加—负载电压增加—稳压管的电流IZ显著增加—限流电阻R上的压降增加—负载电压保持基本不变。负载电阻RL不变，交流电源电压波动时稳压过程RLCRIRIZDZ+UL+UC++uIL+URuUC

ULIZIRURUL

电源电压不变，负载电流变化时稳压过程RLCRIRIZDZ+UL+UC++uIL+URRLIL

ULIZIRURUL

电源电压保持不变，负载电流增大—电阻R上的压降增大—负载电压下降—稳压管电流显著减小—通过电阻R的电流和电阻上的压降保持近似不变—负载电压近似不变。8+Uo+UIRLV1+UCE并联型稳压电路—调整管与负载并联串联型稳压电路—调整管与负载串联9.2.2串联型稳压电路+UI取样电路调整管比较放大电路基准电压UZUF一、结构和稳压原理

稳压的实质：UCE

的自动调节使输出电压恒定串联反馈式稳压电路二、输出电压的调节范围8+Uo+UIR2RLR1R1UFUZR2RP一、固定输出的三端集成稳压器9.2.3三端集成稳压器Uo=12VW7812123Co++UiCi抵消输入长接线的电感效应，防止自激改善负载的暂态响应,消除高频噪声Ci:0.1~1FCo:1FUo

W78××123Co++UiCiUo

W79××321Co++UiCiW78××系列W79××系列提高输出电压的电路输出电压UO=U+UZW78132

CiCODZ+UO+Ui

+U

+UZR12+UiW783+UOR1R2IQIR2CiCO

+UIR1(1)(2)改变R1、R2可改变输出电压二、可调输出的三端集成稳压器

LM317的输出端和调整端的电压为1.2V。静态电流IQ很小可忽略。UOmin

=

1.2VUo

LM317123C++UiCIR1RPCOIQIR12406.8k++RP调到最上端时:RP调到最下端时:输出电压调整范围为：1.2VUO35.2V封装CW7805123UIUOGNDCW7905123UIUOGND符号CW7800++213CW790013_2_塑料封装金属封装3129.3晶闸管及整流电路9.3.1

晶闸管9.3.2

单相半波可控整流电路一、晶闸管结构9.3.1晶闸管电力电子技术晶闸管的结构GP1N1N2N2P2AK

管芯是由半导体材料做成的，是PNPN四层半导体结构。

由管芯引出三个电极，称阳极A、阴极K和门极G。

具有J1、J2、J3三个PN结。可用三个二极管或两个三极管等效。AP1N1P2N2GKJ1J2J3晶闸管的表示符号KAGGKA晶闸管的外形KP螺旋式平板式外形有螺栓型、平板型和塑封式的封装。按外部结构分类：晶闸管模块晶闸管加阳极负电压-UA时(即阳极接电源负极，阴极接电源正极)，因为至少有一个PN结反偏截止，只能通过很小的反向漏电流，故晶闸管截止。此时，晶闸管的状态称为反向阻断状态。晶闸管加阳极正电压UA时(即阳极接电源正极，阴极接电源负极)，若控制极不加电压，仍有一个PN结反偏截止，只有很小的正向漏电流，故晶闸管仍然截止。此时，晶闸管的状态称为正向阻断状态。二、晶闸管的工作原理

UGK为正时，V2正偏导通，EC产生的控制极电流IG就是V2的基极电流IB2，它又是三极管V1的基极电流，V1的集电极电流IC1。电流又流入V2的基极，再一次放大。这样循环下去，形成了强烈的正反馈，使两个三极管很快达到饱和导通，晶闸管导通。晶闸管导通后，导通状态完全依靠管子本身的正反馈作用来维持，即使控制极电流消失，晶闸管仍将处于导通状态。控制极的作用仅是触发晶闸管使其导通，导通之后，控制极就失去了控制作用。导通条件：

除阳极加正向电压，必须同时在门极与阴极之间加一定的门极电压，有足够的门极电流。关断条件：

阳极电流小于维持电流IH方法：

将阳极电源断开、改变晶闸管的阳极电压的方向等。晶闸管的导通和关断条件三、晶闸管电压电流特性A正向导通雪崩击穿O+UA-UA-IIAIHIG2IG1IG=0UboUDSMUDRMURRMURSM晶闸管的导通和截止是由阳极电压UA，阳极电流IA及控制极电压UG(电流IG)等决定的，在实际应用中常用实验曲线来表示它们之间的关系，这曲线称为晶闸管的电压电流特性曲线。晶闸管导通后可以通过很大的电流，而它本身的压降只有1V左右，所以这一段特性曲线(BC段)靠近纵轴而且陡直，与二极管正向特性曲线相似。晶闸管的反向特性与一般二极管相似。四、晶闸管的主要参数断态重复峰值电压UDRM

——在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的正向峰值电压。反向重复峰值电压URRM

——在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的反向峰值电压。通态（峰值）电压UT——晶闸管通以某一规定倍数的额定通态平均电流时的瞬态峰值电压。使用注意：通常取晶闸管的UDRM和URRM中较小的标值作为该器件的额定电压。选用时，一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压2~3倍。通态平均电流

IT(AV）——在环境温度为40C和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均值。标称其额定电流的参数。——使用时应按有效值相等的原则来选取晶闸管。维持电流IH

——使晶闸管维持导通所必需的最小电流。9.3.2单相半波可控整流电路一、电阻性负载wwwwtTVTR0a)u1u2uVTudidwt1p2ptttu2uguduVTaq0b)c)d)e)001、电路结构电炉、电焊及白炽灯等均属于电阻性负载。组成：由晶闸管KP、负载电阻Rd和整流变压器TR。变压器T起变换电压和电气隔离的作用。2、工作原理u2为负半波→KP承受反向电压→KP截止→id=0，ud=0，uT=u2

u2的下一个周期工作情况同上所述，循环往复。→KP截止→ud=0→id=0→因晶闸管和电阻负载是串联连接→id=i2=iT=0，uT=u2

u2仍为正半波→KP承受正向电压门极有触发门极无触发u2为正半波→晶闸管KP承受正向电压3、参数计算（1）输出直流电压平均值Ud（2）输出直流电流平均值

（3）输出电压有效值和电流有效值

例:单相半波可控整流电路，电阻负载，由220V交流电源直接供电。负载要求的最高平均电压为60V，相应的平均电流为20A，试计算晶闸管的导通角、晶闸管承受的最大正、反向电压。解：(1)求出最大输出时的控制角，得(2)求晶闸管两端承受的正、反向峰值电压Umwttwwtwtwu20wt1p2ptug0ud0id0uVT0qab)c)d)e)f)++a)u1TVTRLu2uVTudid二、电感性负载1、电路结构组成：由晶闸管KP、负载电阻Rd和整流变压器TR、电抗器。变压器T起变换电压和电气隔离的作用。电机的励磁线圈、差电动机电磁离合器的励磁线圈以及输出串接平波电抗器属于电感负载。2、工作原理u2为正半波→KP承受正向电压门极无触发脉冲→KP截止→id=0，ud=0，uk=u2

u2仍为正半波→KP承受正向电压门极仍有触发脉冲→KP导通→id=，ud=u2，uk=0由于电感Ld