18-直流稳压电源.PPT.ppt
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第18章直流稳压电源,18.2滤波器,18.3直流稳压电源,18.1整流电路,本章要求:
1.理解单相整流电路和滤波电路的工作原理及参数的计算;2.了解稳压管稳压电路和串联型稳压电路的工作原理;3.了解集成稳压电路的性能及应用。
第18章直流稳压电源,第18章直流稳压电源,小功率直流稳压电源的组成,功能:
把交流电压变成稳定的大小合适的直流电压,18.1整流电路,整流电路的作用:
将交流电压转变为脉动的直流电压。
常见的整流电路:
半波、全波、桥式和倍压整流;单相和三相整流等。
分析时可把二极管当作理想元件处理:
二极管的正向导通电阻为零,反向电阻为无穷大。
整流原理:
利用二极管的单向导电性,18.1.1单相半波整流电路,2.工作原理,u正半周,VaVb,二极管D导通;,3.工作波形,u负半周,VaVb,二极管D截止。
1.电路结构,动画,4.参数计算,
(1)整流电压平均值Uo,
(2)整流电流平均值Io,(3)流过每管电流平均值ID,(4)每管承受的最高反向电压UDRM,(5)变压器副边电流有效值I,5.整流二极管的选择,平均电流ID与最高反向电压UDRM是选择整流二极管的主要依据。
半波整流电路的优点:
结构简单,使用的元件少。
缺点:
只利用了电源的半个周期,所以电源利用率低,输出的直流成分比较低;输出波形的脉动大;变压器电流含有直流成分,容易饱和。
故半波整流只用在要求不高,输出电流较小的场合。
18.1.2单相桥式整流电路,2.工作原理,u正半周,VaVb,二极管D1、D3导通,D2、D4截止。
3.工作波形,uD2uD4,1.电路结构,18.1.2单相桥式整流电路,2.工作原理,3.工作波形,uD2uD4,1.电路结构,u正半周,VaVb,二极管1、3导通,2、4截止。
u负半周,VaVb,二极管2、4导通,1、3截止。
uD1uD3,4.参数计算,
(1)整流电压平均值Uo,
(2)整流电流平均值Io,(3)流过每管电流平均值ID,(4)每管承受的最高反向电压UDRM,(5)变压器副边电流有效值I,
(1)输出直流电压高;
(2)脉动较小;(3)二极管承受的最大反向电压较低;(4)电源变压器得到充分利用。
目前,半导体器件厂已将整流二极管封装在一起,制成单相及三相整流桥模块,这些模块只有输入交流和输出直流引线。
减少接线,提高了可靠性,使用起来非常方便。
桥式整流电路的优点:
解:
变压器副边电压有效值,例1:
单相桥式整流电路,已知交流电网电压为220V,负载电阻RL=50,负载电压Uo=100V,试求变压器的变比和容量,并选择二极管。
流过每只二极管电流平均值,每只二极管承受的最高反向电压,整流电流的平均值,考虑到变压器副绕组及二极管上的压降,变压器副边电压一般应高出5%10%,即取,U=1.1111122V,例1:
单相桥式整流电路,已知交流电网电压为220V,负载电阻RL=50,负载电压Uo=100V,试求变压器的变比和容量,并选择二极管。
I=1.11Io=21.11=2.2A,变压器副边电流有效值,变压器容量S=UI=1222.2=207.8VA,变压器副边电压U122V,可选用二极管2CZ11C,其最大整流电流为1A,反向工作峰值电压为300V。
例2:
试分析图示桥式整流电路中的二极管D2或D4断开时负载电压的波形。
如果D2或D4接反,后果如何?
如果D2或D4因击穿或烧坏而短路,后果又如何?
解:
当D2或D4断开后电路为单相半波整流电路。
正半周时,D1和D3导通,负载中有电流过,负载电压uo=u;负半周时,D1和D3截止,负载中无电流通过,负载两端无电压,uo=0。
如果D2或D4接反则正半周时,二极管D1、D4或D2、D3导通,电流经D1、D4或D2、D3而造成电源短路,电流很大,因此变压器及D1、D4或D2、D3将被烧坏。
如果D2或D4因击穿烧坏而短路则正半周时,情况与D2或D4接反类似,电源及D1或D3也将因电流过大而烧坏。
18.2滤波器,交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直流,其中既有直流成份又有交流成份。
滤波原理:
滤波电路利用储能元件电容两端的电压(或通过电感中的电流)不能突变的特性,滤掉整流电路输出电压中的交流成份,保留其直流成份,达到平滑输出电压波形的目的。
方法:
将电容与负载RL并联(或将电感与负载RL串联)。
18.2.1电容滤波器1.电路结构,2.工作原理,uuC时,二极管导通,电源在给负载RL供电的同时也给电容充电,uC增加,uo=uC。
uuC时,二极管截止,电容通过负载RL放电,uC按指数规律下降,uo=uC。
=uC,3.工作波形,二极管承受的最高反向电压为。
4.电容滤波电路的特点,(T电源电压的周期),
(1)输出电压的脉动程度与平均值Uo与放电时间常数RLC有关。
RLC越大电容器放电越慢输出电压的平均值Uo越大,波形越平滑。
近似估算取:
Uo=1.2U(桥式、全波)Uo=1.0U(半波),当负载RL开路时,UO,为了得到比较平直的输出电压,
(2)外特性曲线,有电容滤波,1.4U,结论,采用电容滤波时,输出电压受负载变化影响较大,即带负载能力较差。
因此电容滤波适合于要求输出电压较高、负载电流较小且负载变化较小的场合。
(3)流过二极管的瞬时电流很大,选管时一般取:
IOM=2ID,RLC越大O越高,IO越大整流二极管导通时间越短iD的峰值电流越大。
例:
有一单相桥式整流滤波电路,已知交流电源频率f=50Hz,负载电阻RL=200,要求直流输出电压Uo=30V,选择整流二极管及滤波电容器。
流过二极管的电流,二极管承受的最高反向电压,变压器副边电压的有效值,解:
1.选择整流二极管,可选用二极管2CP11,IOM=100mAURWM=50V,例:
有一单相桥式整流滤波电路,已知交流电源频率f=50Hz,负载电阻RL=200,要求直流输出电压Uo=30V,选择整流二极管及滤波电容器。
取RLC=5T/2,已知RL=50,解:
2.选择滤波电容器,可选用C=250F,耐压为50V的极性电容器,18.2.2电感电容滤波器,1.电路结构,2.滤波原理,对直流分量:
XL=0,L相当于短路,电压大部分降在RL上。
对谐波分量:
f越高,XL越大,电压大部分降在L上。
因此,在负载上得到比较平滑的直流电压,当流过电感的电流发生变化时,线圈中产生自感电势阻碍电流的变化,使负载电流和电压的脉动减小,LC滤波适合于电流较大、要求输出电压脉动较小的场合,用于高频时更为合适。
18.3直流稳压电源,稳压电路(稳压器)是为电路或负载提供稳定的输出电压的一种电子设备。
稳压电路的输出电压大小基本上与电网电压、负载及环境温度的变化无关。
理想的稳压器是输出阻抗为零的恒压源。
实际上,它是内阻很小的电压源。
其内阻越小,稳压性能越好。
稳压电路是整个电子系统的一个组成部分,也可以是一个独立的电子部件。
18.3.1稳压管稳压电路,2.工作原理,UO=UZIR=IO+IZ,RL(IO)IR,设UI一定,负载RL变化,UO(UZ),IZ,1.电路,限流调压,稳压电路,18.3.1稳压管稳压电路,2.工作原理,UO=UZIR=IO+IZ,UIUZ,设负载RL一定,UI变化,IZ,IR,1.电路,3.参数的选择,
(1)UZ=UO
(2)IZM=(1.53)ICM(3)UI=(23)UO,(4),为保证稳压管安全工作,为保证稳压管正常工作,适用于输出电压固定、输出电流不大、且负载变动不大的场合。
18.3.2恒压源,由稳压管稳压电路和运算放大器可组成恒压源。
反相输入恒压源,同相输入恒压源,改变RF即可调节恒压源的输出电压。
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