電子技術(shù)新直流電源（課堂PPT）

1、.1第 4 章直流電源.2第第 4 章章 直流電源直流電源第第 1 節(jié)節(jié) 單相整流電路單相整流電路第第 2 節(jié)節(jié) 三相整流電路三相整流電路第第 3 節(jié)節(jié)濾波電路濾波電路第第 4 節(jié)節(jié)穩(wěn)壓電源穩(wěn)壓電源第第 5 節(jié)節(jié)集成穩(wěn)壓器集成穩(wěn)壓器重 點 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)壓原理 集成穩(wěn)壓電路.3第第1節(jié)節(jié) 單相整流電路單相整流電路整整 流流 電電 路路濾濾 波波 電電 路路穩(wěn)穩(wěn) 壓壓 電電 路路u1u2u3u4uo整整 流流 電電 路路濾濾 波波 電電 路路穩(wěn)穩(wěn) 壓壓 電電 路路 1.變壓變壓 合適工作電壓合適工作電壓 元件耐壓元件耐壓, 安全隔離安全隔離 2.整流整流 交流交流直流脈動電壓直流脈動電

2、壓 3.濾波濾波 直流脈動電壓直流脈動電壓平滑直流電壓平滑直流電壓 去交流成分去交流成分 4.穩(wěn)穩(wěn)壓壓 穩(wěn)定輸出電壓穩(wěn)定輸出電壓 合適的直流電壓合適的直流電壓, 電網(wǎng)波動，負(fù)載變化電網(wǎng)波動，負(fù)載變化 抑制紋波抑制紋波 進(jìn)一步去交流成分進(jìn)一步去交流成分.4半波、全波、橋式、半波、全波、橋式、倍壓整流等倍壓整流等小功率單相小功率單相三相半波、全波、橋式等三相半波、全波、橋式等大功率三相供電平衡大功率三相供電平衡電路類型電路類型任務(wù)任務(wù) 利用二極管的單向?qū)щ娦?，交流利用二極管的單向?qū)щ娦裕涣髦绷髦绷鞣治鲆c分析要點1. 正弦電壓正負(fù)半周二極管的通斷分析正弦電壓正負(fù)半周二極管的通斷分析,電流通過路經(jīng)

3、電流通過路經(jīng)2. 交流電壓有效值交流電壓有效值U2與直流電壓平均值與直流電壓平均值Uo的定量關(guān)系的定量關(guān)系3. 二極管參數(shù)選擇二極管參數(shù)選擇.5一、單相半波整流電路一、單相半波整流電路正半周正半周 u20時，時，二極管導(dǎo)通二極管導(dǎo)通忽略二極管正向壓降忽略二極管正向壓降 u0=u2 波形相同波形相同。二極管二極管導(dǎo)通導(dǎo)通/截止截止i0u1u2aTbDRLu0+ -_ +負(fù)半周負(fù)半周 u20時時二極管截止：二極管截止： u0=01.工作原理工作原理2.輸出電壓定量計算輸出電壓定量計算 直流平均值直流平均值3.二極管參數(shù)計算二極管參數(shù)計算二極管上的平均電流二極管上的平均電流 ID=I0=U0/RL二

4、極管上承受的最高電壓二極管上承受的最高電壓.6整流工作過程整流工作過程u1u2RLu2二、單相全波整流電路二、單相全波整流電路u0的平均值的平均值U0：U0=0.9U2二極管上承受二極管上承受的最高電壓：的最高電壓：2RMU22U= =二極管上的平均電流：二極管上的平均電流：0DI21I= =輸出電壓波形：輸出電壓波形：.7三、單相橋式整流電路三、單相橋式整流電路橋式整流電路橋式整流電路+-u2正半周時正半周時電流通路電流通路D D1-R-RL-D-D3u1u2TD4D2D1D3RLu0u2負(fù)半周時負(fù)半周時電流通路電流通路D D2-R-RL-D-D4-+u2ttuD4,uD2uD3,uD1tu

5、ou0平均值平均值U0U0=0.9U2二極管上承受的二極管上承受的最高電壓最高電壓2RMU2U= =二極管上的平均電流二極管上的平均電流0DI21I= =.8幾種常見的硅整流橋幾種常見的硅整流橋+ A C -+- + - .9平均電流平均電流(ID)與反向峰值電壓與反向峰值電壓(URM)是選擇整是選擇整流管的主要依據(jù)。流管的主要依據(jù)。L2oD0.4521RUII=2RM2UU=例如，例如， 在橋式整流電路中，每個二極管只有在橋式整流電路中，每個二極管只有半周導(dǎo)通。因此，流過每只整流二極管的平均電半周導(dǎo)通。因此，流過每只整流二極管的平均電流流 ID是負(fù)載平均電流的一半。是負(fù)載平均電流的一半。二極

6、管截止時兩端承受的最大反向電壓：二極管截止時兩端承受的最大反向電壓：整流電路中整流管的選擇整流電路中整流管的選擇.10例：例：已知交流電壓已知交流電壓U1=220V，負(fù)載電阻，負(fù)載電阻RL=50 ，采用單相橋式整，采用單相橋式整流電路供電，要求輸出電壓流電路供電，要求輸出電壓Uo=24V，試問：，試問：（1）如何選擇二極管？（）如何選擇二極管？（2）求整流變壓器的變比及容量。）求整流變壓器的變比及容量。解：解：mAVRUoIoILD240502242121=VVUVVUUDRMo4 .413 .2923 .291 . 19 . 024%1109 . 02=查手冊：查手冊：2CZ54C，IM=5

7、00mA，URM=100VVAAIUSAmAmAIIKo53.1553. 03 .2953. 03 .5339 . 04809 . 05 . 73 .29220222=.11第第2節(jié)節(jié) 三相整流電路三相整流電路一、三相橋式整流電路一、三相橋式整流電路.12二、工作原理二、工作原理.13三、參數(shù)計算三、參數(shù)計算U0=2.34U21、平均電壓：、平均電壓：2、平均電流：、平均電流：3、二極管的平均電流：、二極管的平均電流：4、二極管承受的最高反向電壓：、二極管承受的最高反向電壓：L2oD0.7831RUII=L2o2.34RUI =2RM6UU=.14表4.2-1 幾種常見的整流電路U2U2U2U

8、2U2IoIoIoIoIoU2U2U2U2U2.15第第3節(jié)節(jié) 濾波電路濾波電路濾波原理濾波原理:交流電經(jīng)整流電路整流后輸出的是脈動直流，交流電經(jīng)整流電路整流后輸出的是脈動直流，其中既有直流成分又有交流成份。濾波電路利用其中既有直流成分又有交流成份。濾波電路利用儲能元件儲能元件電容電容兩端的電壓兩端的電壓(或通過或通過電感電感中的電流中的電流)不不能突變的特性能突變的特性, 將將電容電容與負(fù)載與負(fù)載RL并聯(lián)并聯(lián)(或?qū)⒒驅(qū)㈦姼须姼信c與負(fù)載負(fù)載RL串聯(lián)串聯(lián))，濾掉整流電路輸出電壓中的交流成，濾掉整流電路輸出電壓中的交流成份，保留其直流成份，達(dá)到平滑輸出電壓波形的份，保留其直流成份，達(dá)到平滑輸出電壓

9、波形的目的。目的。XL= L，XC=1/( C) L串聯(lián)串聯(lián),C并聯(lián)并聯(lián).16一、電容濾波電路一、電容濾波電路u0tu2t.17一般取一般取2T5)(3CRLd = =(T:電源電壓的周期電源電壓的周期)近似估算近似估算:U0=1.2U2輸出電壓輸出電壓U0的大小、濾波效果和時間常數(shù)的大小、濾波效果和時間常數(shù)RLC有關(guān)，有關(guān)，RLC愈大愈大U0(平均值平均值)愈大，濾波效果愈好。愈大，濾波效果愈好。.18(2) 流過二極管瞬時沖擊電流很大流過二極管瞬時沖擊電流很大RLC越大越大U0越高越高,負(fù)載電流的平均值越大負(fù)載電流的平均值越大整流管導(dǎo)電時整流管導(dǎo)電時間越短間越短iD的峰值電流越大的峰值電流

10、越大故一般選管時，取故一般選管時，取L00DFRU213)(22I3)(2I= = =u2tu0t整流電路的整流電路的輸出電流輸出電流電容濾波電路適用電容濾波電路適用于輸出電壓較高于輸出電壓較高,負(fù)負(fù)載電流較小且負(fù)載載電流較小且負(fù)載變動不大的場合變動不大的場合。結(jié)論結(jié)論.19二、二、 電感濾波電感濾波在橋式整流電路與負(fù)載間在橋式整流電路與負(fù)載間串入串入一電感一電感L，就構(gòu)成了電感濾波電路，就構(gòu)成了電感濾波電路u2u1RLLu0（1）濾波原理）濾波原理:對直流分量對直流分量( f=0):XL=0 相當(dāng)于短路相當(dāng)于短路,電壓大部分降在電壓大部分降在RL上。對上。對諧波分量諧波分量: f 越高越高,

11、XL越大越大,電壓大部分降在電感電壓大部分降在電感L上。上。因此因此,在輸在輸出端得到比較平滑的直流電壓。出端得到比較平滑的直流電壓。U0=0.9U2當(dāng)忽略電感線圈的直流電阻時，輸出平均電壓約為：當(dāng)忽略電感線圈的直流電阻時，輸出平均電壓約為：.20（2）電感濾波的特點）電感濾波的特點: 整流管導(dǎo)電角較大整流管導(dǎo)電角較大,峰值電流很小峰值電流很小,輸出特性比較平坦輸出特性比較平坦,適用于低電壓大電流適用于低電壓大電流(RL較小較小)的場合。缺點是電感鐵芯笨的場合。缺點是電感鐵芯笨重重,體積大體積大,易引起電磁干擾。易引起電磁干擾。三、三、RC- 濾波濾波在在RC濾波電路或電感濾波后面再接一電容。

12、從而構(gòu)成濾波電路或電感濾波后面再接一電容。從而構(gòu)成RC- 型或型或L-C型濾波電路，其性能及應(yīng)用場合分別與電容濾型濾波電路，其性能及應(yīng)用場合分別與電容濾波和電感濾波相似波和電感濾波相似 。u0Ru2u1C1C2u0 RL.21LC - 型濾波電路型濾波電路u0u2u1C1C2u0 RL.22一、串聯(lián)穩(wěn)壓原理一、串聯(lián)穩(wěn)壓原理RT 第第4節(jié)節(jié) 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路串聯(lián)型穩(wěn)壓電路.23T+_UI+_+_UO比較放大比較放大基基 準(zhǔn)準(zhǔn)取取 樣樣URFUO+_C2RL調(diào)整元件調(diào)整元件調(diào)整元件T與負(fù)載串聯(lián)，通過全部負(fù)載電流。與負(fù)載串聯(lián)，通過全部負(fù)載電流。比較放大器比較放大器可以是可以是單管放大電路，差動放大電路

13、，集成運算放大器。單管放大電路，差動放大電路，集成運算放大器。調(diào)整元件調(diào)整元件可以是單可以是單個功率管，復(fù)合管或用幾個功率管并聯(lián)。個功率管，復(fù)合管或用幾個功率管并聯(lián)。基準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)電壓可由穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電可由穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路組成。取樣電路取出輸出電壓路組成。取樣電路取出輸出電壓UO的一部分和基準(zhǔn)電壓相比較。的一部分和基準(zhǔn)電壓相比較。因調(diào)整管與負(fù)載接成射極輸出器形式，為深度串聯(lián)電壓負(fù)反饋，因調(diào)整管與負(fù)載接成射極輸出器形式，為深度串聯(lián)電壓負(fù)反饋，故稱之為串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路。故稱之為串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路。二二 、電路結(jié)構(gòu)的一般形式、電路結(jié)構(gòu)的一般形式由基準(zhǔn)電壓、比較放大、取樣電路和調(diào)整元件四部分組成。由基準(zhǔn)電

14、壓、比較放大、取樣電路和調(diào)整元件四部分組成。.24三、一種實際的串聯(lián)式穩(wěn)壓電源三、一種實際的串聯(lián)式穩(wěn)壓電源2、穩(wěn)壓原理、穩(wěn)壓原理U0UB2UBE2=（UB2-UZ）UC2U0當(dāng)當(dāng)UI增加或輸出電流減小使增加或輸出電流減小使U0升高時升高時R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB21、電路、電路UCE2.253 、輸出電壓的確定和調(diào)節(jié)范圍、輸出電壓的確定和調(diào)節(jié)范圍 BE2Z2WW21OminBE2Z2W21OmaxBE2Z2W2W21OUURRRRRUUURRRRUUURRRRRU = = = = = =R3T1T2UZRRW1RW2R1RWR2RLUO+_+_UIUB

15、2.26四四 、影響穩(wěn)壓特性的主要因素、影響穩(wěn)壓特性的主要因素 1、比較放大部分的、比較放大部分的AV和電壓反饋系數(shù)和電壓反饋系數(shù)F愈大越好；愈大越好； 2、基準(zhǔn)電壓愈穩(wěn)定越好；、基準(zhǔn)電壓愈穩(wěn)定越好； 3、放大部分的電源愈穩(wěn)定越好；、放大部分的電源愈穩(wěn)定越好； 4、調(diào)整管、調(diào)整管rce愈大越好愈大越好(rce小則小則 UI引起的引起的 UO大大)。.27正穩(wěn)壓W78XX負(fù)穩(wěn)壓W79XX固定式可調(diào)式三端集成穩(wěn)壓器型號后型號后XX兩位數(shù)字兩位數(shù)字代表輸出電壓值代表輸出電壓值W78系列系列(輸出正電壓輸出正電壓) W79系列系列(輸出負(fù)電壓輸出負(fù)電壓)輸出電壓額定電壓值有輸出電壓額定電壓值有:5V、

16、9V、12V 、18V、 24V等等 。第四節(jié)第四節(jié) 集成穩(wěn)壓電源集成穩(wěn)壓電源一、概述一、概述.281端端: 輸入端輸入端2端端: 輸出端輸出端3端端: 公共端公共端W7800系列穩(wěn)壓器外形系列穩(wěn)壓器外形1231端端: 公共端公共端2端端: 輸出端輸出端3端端: 輸入端輸入端W7900系列穩(wěn)壓器外形系列穩(wěn)壓器外形123安裝散熱片.29二、二、 集成穩(wěn)壓器的主要性能參數(shù)集成穩(wěn)壓器的主要性能參數(shù)1、電壓調(diào)整率、電壓調(diào)整率 SU環(huán)境溫度不變，負(fù)載不變，單位輸出電環(huán)境溫度不變，負(fù)載不變，單位輸出電壓變化量與輸入電壓變化量的百分比。壓變化量與輸入電壓變化量的百分比。2、電流調(diào)整率、電流調(diào)整率SI環(huán)境溫度

17、不變，輸入電壓不變，負(fù)載電流環(huán)境溫度不變，輸入電壓不變，負(fù)載電流從零到最大時輸出電壓相對變化量的百分從零到最大時輸出電壓相對變化量的百分比。比。%10000=iUUUUS%10000=UUIS.303、紋波抵制比、紋波抵制比 Sr輸入紋波電壓峰輸入紋波電壓峰-峰值與輸出紋波電壓峰峰值與輸出紋波電壓峰-峰值之比的分貝數(shù)。峰值之比的分貝數(shù)。)(lgdBUUrSPPIPP020=4、輸出阻抗、輸出阻抗 Zo環(huán)境溫度水變，輸入電壓不變，輸出電環(huán)境溫度水變，輸入電壓不變，輸出電壓的變化量與輸出電流的變化量之比。壓的變化量與輸出電流的變化量之比。)(=odIdUZo0.31 1、輸出為固定電壓的電路、輸出

18、為固定電壓的電路W7800系列穩(wěn)壓器系列穩(wěn)壓器 基本接線圖基本接線圖三、應(yīng)用電路三、應(yīng)用電路輸出為固定正壓時的接法如圖所示輸出為固定正壓時的接法如圖所示。輸入與輸輸入與輸出端之間出端之間的電壓不的電壓不得低于得低于3V3V！COW7800CIUI+_+_UO1230.11 F1F.32正負(fù)電壓同時輸出電路正負(fù)電壓同時輸出電路2 、輸出正負(fù)電壓的電路、輸出正負(fù)電壓的電路W78XXCIUI+ _UO123+ _CIW79XX12COCO3UO.33COW78XXCIUI+_+_UO123UXXUZRDZUXX: 為為W78XX固定輸出電壓固定輸出電壓UO=UXX + UZ3 、提高輸出電壓的電路、提高輸出電壓的電路.34運算放大器作為電壓跟隨器使用運算放大器作為電壓跟隨器使用, 它的電源就借助于穩(wěn)壓器的輸入它的電源就借助