电路及模拟电子技术第7章ppt课件.ppt

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1、第七章直流电源电路在很多场合下，需要用到直流电源，但是电力系统提供的是交流电源，因此要将交流变换为直流电需要经过以下几个步骤。1.变压：将电网交流电的电压变换为符合整流需要的交流电压。2.整流：将变压后的交流电变为脉动直流电。3.滤波：利用电感、电容等原件将脉动直流变为较稳定的直流。4.稳压：使输出直流电压不受负载变化的影响。7.1半导体二极管7.1.1PN节及其单向导电性1.半导体的导电特性金属导体原子外层电子极易挣脱原子核的束缚成为自由电子；绝缘体原子外层电子被原子核束缚的很紧，极难行成自由电子；半导体的最外层电子处于半自由状态，导电能力介于金属导体与绝缘体

2、之间，目前用来制造电子器件的材料主要是硅(Si)、锗(Ge)和砷化镓(GaAs)等。硅原子共价键结构示意图自由电子和空穴的形成硅晶体中掺硼出现空穴（P型半导体）硅晶体中掺磷出现自由电子（N型半导体）2.PN节的形成及其单身导电性(1)PN节的形成(2)PN节的单向导电性7.1.2半导体二极管的基本结构锗管——PN节在锗半导体上形成的二极管硅管——PN节在硅半导体上形成的二极管按结构的不同，二极管分为点接触型和面接触型。点接触型面接触型7.1.3半导体二极管的伏安特性及主要参数1.二极管的伏安特性曲线(1)正向特性死区电压：锗管为0.2V，硅管为0.5V正向导通电

3、压：锗管为0.3V，硅管为0.7V(2)反向特性外加反向电压不超过一定值，反电流很小，二极管处于截止状态。(3)击穿特性外加反向电压超过一定值，反向电流突然增大，这种现象称为电击穿。若没有引起过热而永久损坏，撤除外加电压后单向导电性仍可恢复。2.二极管的电路模型二极管是非线性器件，常将二极管伏安特性逐段线性化，得到表达二极管主要特性的电路模型。(1)理想二极管模型忽略二极管的死区电压，正向电压、反向电流。(2)考虑正向电压的二极管模型死区电压等于正向电压UD，忽略反向电流。(3)考虑正向伏安特性曲线斜率的二极管模型以动态电阻表示曲线的斜率。（随Q点的不同而改变）

4、(4)限幅电路(5)或门电路UAUBD1D2UF00导通导通03V0导通截止3V03V截止导通3V3V3V导通导通3V半导体二极管主要参数(1)最大整流电流IOM二极管长时间安全工作所允许的最大正向平均电流。由PN节的面积和散热条件决定，超过此值可能导致过热损坏。(2)反向工作峰值电压URWM保证二极管不被反向击穿的最大反向工作电压。为保证二极管不被反向击穿，工作时的反向电压一般规定为URWM的二分之一或三分之二。(3)反向电流IR二极管未被击穿时流过二极管的反向电流。此值越小二极管的单向导电性越好，温度升高，反向电流增大。(4)最高工作频率fM二极管维持单向导

5、电性的最高工作频率。7.2整流电路整流电路是直流电源中的一个重要环节，利用二极管的单向导电性，可以将交流电变换成方向不变，大小变化的脉动直流电。7.2.1　单向半波整流电路二极管的反向电压为设7.2.2　单向桥式整流电路变压器副边电压为整流电路的平均电压和电流为每个二极管只导通了半个周期，流经每个管子的平均电流为变压器副边平均电流为二极管的反向电压为7.2.3　三相桥式整流电路单相整流电路的功率较小，且脉动成分较大，若要求功率较大，或电压脉动成分较小，则采用单相整流电路会造成三相电网负载不平衡且电压稳定度达不到要求，因此多采用三相桥式整流电路。设每个二极管在一个

6、周期内仅导通三分之一周期，所以流过每个管子的平均电流为每个二极管承受的最高反向电压为变压器副边电压的最大值三相桥式整流比单相全波整流输出电压脉动小，平均值大。7.3电源滤波电路对全波整流波形进行傅利叶级数分解7.3.1电容滤波电路工程上滤波电路输出电压平均值取为得到较平滑的输出电压，滤波电容的取值为T为交流电源电压的周期二极管导通的时间（导通角）小于输入正弦波的半个周期（π），在导通期间，流过二极管的电流既要给电容充电又要给负载供电，这就产生了二极管冲击电流；同时二极管承受的反向电压最大可以达到，这些都容易损坏二极管，在选择参数时应留有余地。同时，电容滤波电路的

7、带负载能力很差，空载和负载时的输出特性相差很大。7.3.1电感滤波电路电感滤波的原理：(1)电感电流不能突变，当电流变化时电感产生感应电动势阻碍电流的变化，减少波动。(2)电感有通直流隔交流的作用，频率较高的交流分量降在电感上，直流和频率较低的交流分量降在电阻上。电感滤波电路的导通角大于电容滤波电路，因此二极管的冲击电流小，对二极管的要求较低，同时电感滤波电路的带负载能力较好。但是当电感较大时，线圈的匝数多，导致体积和重量增大，同时线圈的损耗也随之增大，限制了电感滤波电路的使用。7.3.1电感电容(LC)和电阻电容(RC)滤波电路由于频率较低的交流分量仍能通过电

8、感，而电容则可以让低频分