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第十八章 直流稳压电源.ppt

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第十八章 直流稳压电源.ppt
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1,第十九章 直流稳压电源,直流电源原理方框图,整流变压器T:将交流电源电压变换为符合整流需要的电压。,整流电路:将交流电压变换为单向脉动电压。,滤波电路:减小整流电压的脉动程度,以适合负载的需要。,稳压电路:使直流输出电压稳定。,2,19.1整流电路,1.单相半波整流电路,整流变压器副边电压,整流电压平均值,整流电流平均值,3,注意:,单相半波整流电路中,二级管的选择极为重要。二极管不导通时承受的最高反向电压UDRM为变压器副边交流电压u的最大值Um。,例题:如右图所示,负载电阻RL=750Ω,变压器副边电压U=20V,求UO、IO、UDRM。,4,2.单相全波整流电路,单相半波整流电路存在的缺陷:电源利用率不高,整流电流脉动大。,半波整流电路的优点输出直流电的脉动减少,提高了电源的利用率。,5,全波整流电路的输出平均电压为,流过负载的平均电流为,二极管所承受的最大反向电压,全波整流电路的缺点:(1)二极管承受的反向峰值电压高。(2) 变压器须具有中心抽头,且每个线圈都只有半个周期通电流。脉动直流电的直流分量也通过的次级,易使变压器发生磁饱和现象降低变压器效率。,6,3.单相桥式整流电路,7,整流变压器副边电压,整流电压平均值,整流电流平均值,每个二极管流过的平均电流,8,二极管承受的最高反向电压,例题:已知负载电阻RL=80Ω,负载电压UO=110V,采用单相桥式整流电路,交流电源电压为380V,(1)如何选择二极管?(2)求整流变压器的变压比及容量。,9,4.三相桥式整流电路,,,,电路特点:三相输入,二极管分为两组,其中D1、D3、D5的阴极联在一起,D2、D4、D6的阳极联在一起,每一组中的二极管轮流导通。第一组中阳极电位高者导通,第二组中阴极电位低者导通。同一时间有两个二极管导通。,10,三相桥式整流电压的波形,0~t1期间,C相电位为正,B相电位为负,A相电位为正但小于C相电压,因此此期间c点电位最高,b点电位最低,二极管D5、D4导通,加在负载上的电压uo就是线电压ucb。电流流向为:,t1~t2期间, A 相电位为正且最高,B相电位为负且最低,因此从图中可以看出电流流向为:,t2~t3期间, A 相电位为正且最高,C相电位为负且最低,因此从图中可以看出电流流向为:,11,负载所得到的整流电压uo的大小等于每个时刻最大线电压的值,由于三相电相位差60°。,U为变压器副边相电压的有效值,负载电流的平均值io:,每个周期中,每个二极管只有三分之一的时间导通(导通角为120 °),流过每个二极管的平均电流为:,每个二极管所承受的最高反向电压为变压器副边线电压的幅值:,12,13,问题提出:无论哪一种整流电路,它们的输出电压都含有较大的脉动成分,不是理想的直流电压。要采取措施滤去整流输出电压中的汶波,使输出的电压接近理想的直流电压。,分析:它们能够储存一定的能量;又由于能量不能突变,因此能量将逐渐释放,从而能得到比较平滑的波形输出。,结论:电容器C和电感器L都是基本的滤波元件,19.2滤波器,滤波元件在电路中的接法?,14,1、电容滤波器(C滤波器),工作原理:二极管D导通,一方面给负载供电,同时给电容C充电。充电电压uc与上升的正弦电压u一致,电源电压在m’点达到最大值,uc也达到最大值。而后u和uc都开始下降,u按正弦规律下降,当uuc时,二极管再行导通,电容充电,继续上述过程。,15,,从图中可以看出,添加了电容后,输出电压变得平坦了,即脉动减小了。,当输出端开路时(RL=∞),输出电流IO=0,输出电压UO=0.45U,有电容滤波时输出电压UO=1.4U ;当负载电阻逐渐减小时,输出电流IO增加,无电源滤波时,输出电压UO≈0.45U,有电容滤波时,输出电压无限接近0.45U(如上图中的mn段所示)。说明电容滤波电路外特性不好。,16,式中U为变压器副边电压有效值。,采用电容滤波时,输出电压的脉动程度与电容器的放电时间常数RLC有关。 RLC大一些,放电时间长,脉动小,反之脉动较大。为了得到比较平直的输出电压,一般要求:,整流二极管参数确定:,(1)最高反向电压UDRM,(2)导通时所有二极管平均电流电流ID= IO,滤波电容:数值—般在几十微法到几千微法,耐压应大于输出电压的最大值。通常都采用极性电容器。,17,例题19.2.1 有一单相桥式电容滤波整流电路如图所示,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。,解:(1)选择整流二极管: 流过二极管的电流,选取UO=1.2U,所以变压器副边电压有效值:,二极管所承受的最高反向电压:,查附表B选择二极管2CP11,最大整流电流为100mA,反向工作峰值电压为50V。,18,(2)选择滤波器:,选用C=250μF,耐压为50V的极性电容器。,2、电感电容滤波器(LC滤波器),为了减小输出电压的脉动程度,在滤波电容之前串联一个铁心电感线圈L,也就构成了LC滤波器。 LC滤波器工作原理是利用流过电感电流发生变化时,所产生的自感电动势阻碍电流变化,信号频率越高,感抗越大,多交流成分的削弱就越明显,即滤波效果越好。尔后又经过电容滤波,再次将交流成分过滤,可以得到更加平直的直流电压输出。,19,LC滤波器,LC滤波器波形图,3、π型滤波器,,20,19.3直流稳压电源,输入电压的变化 负载电流的变化,1、引起输出电压不稳定的原因,即,稳压电源方框图,21,2、硅稳压二极管稳压电路的原理,硅稳压二极管稳压电路,它是利用二极管的反向击穿特性稳压的,由于反向特性陡直,较大的电流变化,只会引起较小的电压变化。,1、允许反向电流在不超过最大允许的击穿区工作。 2、只要反向电流控制在一定范围内,稳压管两端电压就基本稳定。,特点:,22,(1)输入电压变化时稳压过程,根据电路图可知,输入电压VI的增加,必然引起VO的增加,即VZ增加,从而使IZ增加,IR增加,使VR增加,从而使输出电压VO减小。这一稳压过程可概括如下:,这里VO减小应理解为:由于输入电压VI的增加,在稳压二极管的调节下,使VO的增加没有那么大而已。VO还是要增加一点的,这是一个有差调节系统。,VI↑→VO↑→VZ↑→IZ↑→IR↑→VR↑→VO↓,23,(2)当负载电流变化时如何稳压,负载电流IL的增加,必然引起IR的增加,即VR增加,从而使VZ=VO减小,IZ减小。IZ的减小必然使IR减小,VR减小,从而使输出电压VO增加。这一稳压过程可概括如下:,可见,稳压管和限流电阻R相配合,无论是输入电压波动还是在负载改变都能维持输出电压稳定。电阻R起限流和调压双重作用。,IL↑→IR↑→VR↑→VZ↓(VO↓)→IZ↓→IR↓→VR↓→VO↑,24,稳压电阻的计算方法:,当输入电压最小,负载电流最大时,流过稳压二极管的电流最小。此时IZ不应小于IZmin,由此可计算出稳压电阻的最大值,实际选用的稳压电阻应小于最大值。即,当输入电压最大,负载电流最小时,流过稳压二极管的电流最大。此时IZ不应超过IZmax,由此可计算出稳压电阻的最小值。即,25,3、恒压源,恒压源由稳压二极管稳压电路和运算放大器组成。,输出电压大小稳定,且可调。,26,4、线性串联型稳压电源,稳压二极管的缺点是工作电流较小,稳定电压值不能连续调节。线性串联型稳压电源的工作电流较大,输出电压一般可连续调节,稳压性能优越。目前这种稳压电源已经制成单片集成电路,广泛应用在各种电子仪器和电子电路之中。线性串联型稳压电源的缺点是损耗较大,效率低。,,电路接法:由同相输入恒压源与大电流三极管T组成。,27,,,28,5、集成稳压电源,串联稳压电路中使用了较多的外接元件,同时还需要注意共模电压的允许值和输入端的保护。将保护电路和串联稳压电路集成在一起形成了集成稳压电源,通常输入端、输出端、公共端三个引脚,因此也叫三端稳压器。,,,Ci接在输入端与公共端之间(0.1~1μF),也可以不接;Co接在输出端与公共端之间(可用1μF),用以防止负载电流突然变化引起电压波动。,29,5.1、正负电压同时输出的电路,30,5.2、提高输出电压的电路,31,5.3、扩大输出电流的电路,32,5.4、输出电压可调的电路,33,愿同学们努力将自己的成绩稳定放大!,考试顺利!,寒假愉快!,春节快乐!,
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