模电课件10直流电源

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10.1 直流电源的组成及各部分的作用 10.2 整流电路 10.3 滤波电路 10.4 稳压管稳压电路*10.5 串联型稳压电路 10.6 开关型稳压电路(自学) 学习的必要性 o 电子电路都需要电压稳定的直流电源供电, 5V 6V 9V 12V 15V 18V 24V等。 o 在日常生活、生产中也要用到直流稳压电源。   虽然在有些情况下(如便携设备)可用化学 电池、太阳能电池作为直流电源,但大多数情况 是利用电网提供的交流电源经过转换而得到直流 电源的。   主要内容: 1.小功率整流滤波电路 2.串联反馈式稳压电路重点与考点: 1.单相桥式整流、电容滤波电路的工作原理及 各项指标的计算。 2.带放大器的串联反馈式稳压电路的稳压原理 及输出电压的计算。 3.三端集成稳压模块的使用10.1 直流电源的组成及各部分的作用 直流电源是能量转换电路,将220V(或380V)50Hz的交流电转换为直流电。 改变电压值 交流变脉 1) 负载变化输出电压 减小脉动 通常为降压 动的直流 基本不变; 2) 电网电压变化输出 半波整流 全波整流 电压基本不变。。 在分析电源电路时要特别考虑的两个问题:允许电网电 压波动±10%,且负载有一定的变化范围。 10.2 单相整流电路对整流电路要研究清楚以下问题:1. 电路的工作原理:二极管工作状态、波形分析2. 输出电压和输出电流的平均值:输出为脉动的直流电压3. 整流二极管的选择:二极管承受的最大整流平均电流和最高反向工作电压 为分析问题简单起见,设二极管为理想二极管,变压器 内阻为0。 理想化特性 实际特性 整流二极管的伏安特性: 正向导通电压为0, 正向电阻为0。 1. 单相桥式整流电路 u (1)工作原理 若接反了呢? 2 ? ? O ? ? uO四只管子如何接? 的正半周u2 O A→D1→RL→D3→B,uO= u2 集成的桥式整流电u2的负半周 路称为整流堆。 B →D2→RL→D4→ A,uO= -u2若二极管D1接反会如何? 负半周时,二极管D2、D1导通,电流经D2、D1 造成电源短路,电流很大, 因此变压器及D2、D1将被烧坏。 (2)估算 1 πU O(AV) ? 2U 2 sin? td(? t) π ? 0 2 2U U ? 2 ? 0.9U O(AV) π 2 U O(AV) 0.9U 2 IL(AV) ? ? RL RL (3)二极管的选择 I L(AV) 0.45U 2UR max ? 2U2 I D(AV) ? ? 2 RL 考虑到电网电压波动范围为 ±10%,二极管的极限参数应满 足: ? 0.45U 2 ?IF ?1.1? ? RL ? ?U R ?1.1 2U 2 10.3 滤波电路 放电速度与正弦 波下降速度相似 1. 电容滤波电路 充电 按指数规律下降 (1)工作原理当 u2 ? uC 时,有一对二极管导通,对电容充电,? 充电非常小。当 u2 ? uC 时,所有二极管均截止,电容通过RL放电,? 放电 ? RLC。 滤波后,输出电压平均值增大,脉动变小。(1)工作原理:考虑变压器和整流电路的内阻 内阻使 uO ? u2 C 越大, RL越大, τ放电将越大,曲线越平滑,脉动越小。 (2)二极管的导通角 无滤波电容时θ=π。 有滤波电容时θ <π, 且二极管平均电流增大, 故其峰值很大! ?脉动 ? ??C ? ? ? ?? 放电 ?? ?U O(AV) ?导通角 ??RL ? ? 的峰值 ?? ?? iD ? θ小到一定程度,难于选择二极管! (3)电容的选择及UO(AV)的估算 T 当R C ? (3~5) 时,U ?1.2U 。 若负载开路 L 2 O(AV) 2 UO(AV)=? C的耐压值应大于1.1 2U 2。(4)优缺点 简单易行,UO(AV)高,C 足够大时交流分量较小; 不适于大电流负载。讨论一 已知变压器副边电压有效值为10V,电容足够大,判断下列情况下输出电压平均值UO(AV)≈? 1. 正常工作; 2. C开路; 3. RL开路; 4. D1和C同时开路。 稳压电路的性能指标1. 输出电压2. 输出电流3. 稳压系数 表明电网电压波动时电路的稳压性能。 在负载电流不变时,输出电压相对变化量与输入电压变化量之比。 ?U U ?U U S ? O O ? O ? I r RL RL ?U I U I ?U I U O4. 输出电阻 表明负载电流变化时电路的稳压性能。 在电网电压不变时,负载变化引起的输出电压的变化量与输出电流的变化量之比。 ?U R ? O o U I ?IO5. 纹波电压 测试出输出电压的交流分量。 10.4 稳压管稳压电路1. 稳压管的伏安特性和主要参数 伏安特性 符号 稳定电压 UZ:稳压管的击穿电压 稳定电流 IZ:使稳压管工作在稳压状态的最小电流 最大耗散功率 PZM:允许的最大功率, PZM= IZM UZ 动态电阻 rz:工作在稳压状态时,rz=ΔU / ΔI 2. 稳压管稳压电路的工作原理 U I ? U R ?U O I ? I ? I R DZ L 电网电压 ?? U ?? U ? (U ) ?? I ?? I ?? U ?? U ? I O Z DZ R R O若?U I ? ?U R,则U O基本不变。利用 R上的电压变化补偿 U I的波动。 ?RL ?? IL ?? IR ??U R ??UO ? (U Z ?) ? ID ?? IR ? Z 若?I ? ??I ,则U 基本不变,U 也就基本不变。 DZ L R O 利用I 的变化来补偿I 的变化。 DZ L3. 稳压管稳压电路的主要指标(1)输出电压 UO=UZ(2)输出电流 IZmax- IZmin≤ IZM- IZ(3)稳压系数 ?U U r ∥ R U r U S ? O ? I ? z L ? I ? z ? I r RL ?U I U O R ? rz ∥ RL U O R U O(4)输出电阻 Ro ? rz ∥R ? rz4. 特点 简单易行,稳压性能好。适用于输出电压固定、输出电 流变化范围较小的场合。 10.5 串联型稳压电路1. 基本调整管稳压电路为了使稳压管稳压电路输出大电流,需要加晶体管放大。 IL ? (1? ? )IO U O ? U Z ?U BE稳压原理:电路引入 ,稳定输出电压。 调整管的作用及如何提高稳压性能 注意:输入电压VI一般应 U O ? U I ?U CE
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