电工学-第8章直流稳压电源97998课件

第8章直流稳压电源8.3直流稳压电源的组成8.5滤波电路8.6稳压电路8.4整流电路

8.1半导体的基础知识8.2半导体二极管下一章返回主页18.1半导体的基础知识导体、半导体、绝缘体。物质按导电能力划分：半导体的导电性能：价电子参与导电、掺杂增强导电能力、热敏特性、光敏特性。一、本征半导体

1.什么是本征半导体

是一种完全纯净的、结构完整的半导体晶体。2大连理工大学电气工程系2.本征半导体的导电特性在绝对零度时，不导电。温度（或光照）→价电子获得能量：本征激发产生自由电子和空穴对。自由电子和空穴均参与导电，

统称为载流子。温度→载流子的浓度→导电能力。自由电子释放能量跳回共价键——复合。本征半导体载流子浓度较低，导电能力较弱。3大连理工大学电气工程系杂质半导体的示意表示法P型半导体N型半导体空间电荷＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－5大连理工大学电气工程系三、PN结1.PN结的形成扩散运动＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

扩散运动：多数载流子由于浓度的差别而形成的运动。6大连理工大学电气工程系＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－内电场PN结多数载流子的扩散运动继续进行，使PN结加宽，内电场增强。内电场越强，多数载流子的运动越难以进行。内电场越强，少数载流子的运动越易于进行。7大连理工大学电气工程系＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－＋＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－－多数载流子的扩散运动与少数载流子的漂移运动达到动态平衡——平衡的PN结。内电场9大连理工大学电气工程系2.PN结的特性(1)正向偏置(2)反向偏置RＰN外电场ＰNR外电场正向导通I反向截止I≈0

主要特性：单向导电性。10大连理工大学电气工程系8.2半导体二极管一、普通二极管

ＰN阳极阴极(1)按结构分类

点接触型、面接触型。(2)按材料分类硅管、锗管。(3)按用途不同分类普通管、整流管、开关管等。1.基本结构11大连理工大学电气工程系UD(2)近似特性UI

OUI

O(3)理想特性3.主要参数(1)额定正向平均电流（最大整流电流）IF

(2)正向压降UF(3)最高反向工作电压UR一般规定为反向击穿电压的1/2或1/3。(4)最大反向电流IRm

13大连理工大学电气工程系*二、光电二极管（光敏二极管）作用：将光信号转化为电信号。反向电流随光照强度的增加而上升。RED

光电二极管电路RED

发光二极管电路*三、发光二极管作用：将电信号转化为光信号。发光的颜色取决于制造材料。14大连理工大学电气工程系*四、光电耦合器（光电隔离器）

作用：①电气隔离；②抗干扰；③系统保护。输入电路输出电路15大连理工大学电气工程系电源变压器将市电变换为整流所需的交流电压整流电路将交流电变换为方向不变的直流电滤波电路将脉动直流电变换为平滑的直流电压稳压电路将不稳定的直流电压变换为稳定直流电压17大连理工大学电气工程系8.4整流电路+-uOabTr+-u2+-u1RLiOD1D3D2D4u2正半周，D1和D3导通，uO=u2；电流通路：a→D1→RL→D3→b。u2负半周，D2和D4导通，uO=－u2；电流通路：b→D2→RL→D4→a。18大连理工大学电气工程系＋uO－D4

D3D1

D2RL＋u2－u2ωtOuOiOωtO19大连理工大学电气工程系[例8.4.1]一桥式整流电路，已知负载电阻RL=240，负载所需直流电压=12V，电源变压器一次电压U1=220V。试求该电路正常工作时的负载电流、二极管平均电流ID和变压器的电压比k。[解]负载直流电流IO=UORL=A=0.05A12240ID=IO=×0.05A=0.025A1212二极管平均电流

变压器的二次电压U2=

=V=13.33VUo0.9120.9变压器的电压比k=

==16.5U2U1

22013.3321大连理工大学电气工程系8.5滤波电路一、电容滤波电路C＋＋uO－RL＋u2－＋u1－uOωtO√2U2电容放电

当二极管导通时，电容被充电储能。当二极管截止时，电容放电。滤波电容的选择：

C≥(3~5)T2RL=1.5~2.52RLf22大连理工大学电气工程系UCN=√2U2输出电压的平均值:

UO=1.2U2（全波）空载输出直流电压:滤波电容的耐压：UCN≥√2U223大连理工大学电气工程系查附录，选用2CZ53B4个（IF=300mA，UR=50V）。(2)选择滤波电容器C≥1.5~2.5RLf1.5~2.5100×50

==(300~500)μFFUCN≥=2×25

V=35.4V2

U2

(3)负载电阻断路时UO=2

U2

=2×25

V=35.4V(4)电容断路时UO=0.9U2=0.9×25V=22.5VIF≥2ID=2×0.15A=0.3A，UR≥URm=34.5V25大连理工大学电气工程系二、电感滤波电路对直流分量:

XL=0，大部分整流电压降在RL上。对谐波分量:

f

越高，XL越大，电压大部分降在XL上。＋uO－RLiO＋u2－＋u1－L26大连理工大学电气工程系＋uO－RLiOC2

＋C1

＋三、复式滤波电路C2

＋C1

＋1.LC－形滤波电路2.RC－形滤波电路L＋uO－RLiORL27大连理工大学电气工程系

[解](1)Ui＝10V时DZ反向击穿稳压：UO=UZ=5V。(2)Ui=3V时DZ反向截止：UO=Ui=3V。(3)Ui=－5V时DZ正向导通：UO=0V。(4)ui

=10sin

tV时当0＜ui＜5V时，DZ反向截止：UO=Ui=10sin

tV。当ui＞5V时，DZ反向击穿稳压：

[例8.6.1]如图所示电路，设UZ=

5V，正向压降忽略不计。当直流输入Ui

=10V、3V、－5V时，Uo=？当输入为交流ui

=10sin

tV时，分析uO的波形。RDZ

＋Ui－＋UO－5

tuO/VO23UO=UZ=5V。当ui＜0V时，DZ正向导通：UO=0V。29大连理工大学电气工程系二、稳压二极管稳压电路+-u2+-u1C＋Ui－RL＋UO－IIORDZIZ稳压过程：UO

→

IZ

→

I

→

IR

UO30大连理工大学电气工程系三、集成稳压电路分为线性集成稳压电路和开关集成稳压电路。1.三端固定式集成稳压器CW7800系列正电压稳压器。CW7900系列负电压稳压器。

13

2输出电压规格：

5V,6V,8V,9V,12V,15V···

31大连理工大学电气工程系

CW7800接线图

+-u2+-u1CRL＋UO－7800CiCo123＋32大连理工大学电气工程系

CW7900接线图

+-u2+-u1CRL－UO＋7900CiCo321＋33大连理工大学电气工程系同时输出正负两组电压的接线图＋5V－5VCW7805Ci123CW790512Co

3＋

Ui－CiCoUO34大连理工大学电气工程系*3.三端可调式集成稳压器类型：CW117、CW217、CW317(正电压)CW137、CW237、CW337(负电压)输出电流等级：0.1A,0.5A,1.5A军品级工业级民品级典型电路：CW21