《电子技术基础(第五版)》电子课件第四章

第四章直流稳压电源第四章直流稳压电源§4-1整流电路§4-2整流器件的选用§4-3滤波电路§4-4稳压电路§4-5集成稳压器第四章直流稳压电源第四章直流稳压电源直流稳压电源的方框图电网电压电源变压器整流电路滤波电路稳压电路负载整流：将交流变为直流的过程.滤波：将脉动的直流电压变为平滑的直流电压.稳压：使直流电源的输出电压稳定，消除由于电网电压波动、负载变化等对输出电压的影响.第四章直流稳压电源第四章直流稳压电源§4-1整流电路一、单相整流电路二、三相整流电路第四章直流稳压电源第四章直流稳压电源1.了解直流稳压电源的组成.2.掌握单相桥式整流电路的组成及工作原理；会进行简单的计算，会选择管型.3.了解三相整流电路的组成及工作原理；会进行简单的计算，会选择管型.第四章直流稳压电源第四章直流稳压电源一、单相整流电路1、单相半波整流电路tUusin222~+uL–ＶRLu2iF2L45.0UU1）整流输出电压平均值2）二极管平均电流3）二极管最大反向电压L2LF45.0RUII-u2+2Rm2UUu2优点：结构简单，使用元件少缺点：输出电压脉动小，电源利用率低to23u222Uto23uL22Uto23iF=iLto23uD22UuD第四章直流稳压电源第四章直流稳压电源2、单相桥式整流电路RLiLV4V3V2V1u2u1输入正半周输入负半周V3RLV4V2V1u1u2（1）工作原理iL+uL+uL22Uto23u2to23uL22Uto23iF=iLto23uD122U第四章直流稳压电源第四章直流稳压电源简化画法+uLRLiL~+u2习惯画法第四章直流稳压电源共阳极接法t1t2t3t4uLT二、三相整流电路当输出功率较大时，若采用单相整流电路必然会造成三相电网的不平衡采用三相整流电路1、三相半波整流电路（1）电路组成和工作原理一个周期出现三个波头自然换相点第四章直流稳压电源共阴极接法二次相电压有效值为2U，其表达式为：tUusin22U)3/π2sin(22VtUu)3/π2sin(22WtUuU相V相W相在t1～t2时间内U相电位最高，V1导通uL=uU在t2～t3时间内V相电位最高，V2导通V4V5V6UVWNKRL+-TL1L2L3+uLUV1V2V3VWNKRLTL1L2L3iL-uL=uV在t3～t4时间内W相电位最高，V3导通uL=uW第四章直流稳压电源（2）有关计算公式1）整流输出电压平均值2）二极管平均电流LF31II3）二极管最大反向电压2L17.1UU22Rm45.232UUU第四章直流稳压电源第四章直流稳压电源例4-3某工厂需一台直流电源，要求输出电压为12V，输出电流为100A，试计算用三相半波整流电路时，变压器二次相电压和整流二极管的有关参数.解:变压器二次侧绕组的相电压V3.1017.11217.1L2UU流过二极管的平均电流A3.33310031LFII整流二极管承受的最大反向电压URm=2.45U2＝2.45×10.3≈25V优点：电路简单缺点：输出脉动性仍较大，变压器利用率较低，由于直流电流通过变压器绕组，使变压器铁芯易发生直流磁化.第四章直流稳压电源第四章直流稳压电源2、三相桥式整流电路（1）电路组成和工作原理RLUV1V2V3VWTL1L2L3V4V5V6三相桥式整流电路由两组三相半波整流电路（一个共阴极电路和一个共阳极电路）串联而成+-uL在t1～t2时间内U相电位最高，V相电位最低，V1、V5导通uL=uUV共阴极电路的自然换相点共阳极电路的自然换相点iL在t2～t3时间内U相电位最高，W相电位最低，V1、V6导通uL=uUW在t3～t4时间内V相电位最高，W相电位最低，V2、V6导通uL=uVW其他依次类推uL=uVUuL=uWUuL=uWV第四章直流稳压电源第四章直流稳压电源t1t2t3t4t5t6t7T一个周期出现六个波头第四章直流稳压电源第四章直流稳压电源（2）有关计算公式1）整流输出电压平均值2）二极管平均电流LF31II3）二极管最大反向电压2L34.2UU22Rm45.232UUU第四章直流稳压电源第四章直流稳压电源例4-4一直流电源，采用三相桥式整流电路，负载电压和电流分别为60V和450A，整流二极管实际工作电流和反向工作电压各为多少？解:整流二极管的工作电流A150345031LFII整流二极管承受的最高反向工作电压URm=2.45U2＝2.45×25.6≈62.72V特点：变压利用率较高，输出电压脉动小，应用非常广泛.变压器二次绕组的相电压V6.2534.2L2UU第四章直流稳压电源第四章直流稳压电源(１)尽管交流电压的大小和方向随时间不断变化，但只要二极管正极的电位高于负极的电位，二极管就导通，导通后流过负载的电流方向是不变的，负载上得到的是脉动的直流电.(２)若需负的直流电源，电路形式同上，只需把其中的二极管的两个管脚极性颠倒一下即可.返回章目录第四章直流稳压电源第四章直流稳压电源§4-2整流器件的选用整流器件是整流装置的核心和主体，正确选用整流器件能够使整流装置在保证可靠运行的前提下降低成本.一、整流二极管二、硅整流堆第四章直流稳压电源第四章直流稳压电源1.了解整流二极管的外形、型号、主要参数及检测方法.2.了解硅整流堆的结构、外形、主要参数及检测方法.第四章直流稳压电源第四章直流稳压电源一、整流二极管1、整流二极管的结构及外形结构同普通二极管，一般采用硅材料制造，它的反向电流很小，PN结的额定结温高，而且受温度影响小，PN结面积较大，允许通过较大的电流，一般工作在频率为3KMz以下的电路中.2、整流二极管的型号2CZ、2DZ系列管子型号采用统一的国家标准进行命名，ZP系列型号的意义如下：第四章直流稳压电源第四章直流稳压电源3、整流二极管的主要参数（1）反向工作峰值电压URWM习惯称作“额定电压”或“最大反向电压”.一般规定为二极管反向击穿电压的1/2.（2）正向平均电流IF（AV）习惯称作“额定电流”或“最大整流电流”.指在规定环境和标准散热条件下，允许连续通过的工频正弦半波电流的平均值.4、整流二极管的检测第四章直流稳压电源第四章直流稳压电源5、整流二极管的使用冷却方式：自冷风冷水冷一般塑料封装的小电流整流二极管，靠管脚来散热，使用时，管脚应保持在规定值以上.大功率整流二极管需加相应的散热装置.采用风冷或水冷的整流器件，起始工作时，必须按先启动冷却装置，再启动整流装置；停止工作时，先切断整流电路电源，再关闭冷却装置.水冷的整流器件还应设有断水保护装置，以免停水时整流器件温度过高而烧毁.螺旋式自冷平板式风冷平板式水冷第四章直流稳压电源第四章直流稳压电源二、硅整流堆将硅整流器件按某种整流方式用绝缘瓷、环氧树脂和外壳封装成一体，习惯上统称为硅堆.硅整流堆1、硅整流堆的结构及外形内部电气原理图半桥单相桥三相桥第四章直流稳压电源第四章直流稳压电源2、硅整流堆的型号目前对各种硅整流堆尚无完全统一的命名标准，需参考有关生产厂产品说明书.大部分生产厂家按下述方法命名：第四章直流稳压电源第四章直流稳压电源硅整流堆管脚一般在外壳上都有标记，如桥堆外壳上各引脚对应位置上标有“~”“＋”“－”.标记“~”管脚表示接交流电源，“＋”为正极输出，“－”为负极输出，这些标记与电路图上标记是一致的.第四章直流稳压电源第四章直流稳压电源3、硅整流堆的主要参数（1）额定反向峰值电压（2）正向平均整流电流4、硅整流堆的检测5、硅整流堆的使用第四章直流稳压电源第四章直流稳压电源凡是整流组件在使用时，都不允许用户自行拆开检查，当发现整流组件损坏时，一般都要整组拆卸更换.返回章目录第四章直流稳压电源第四章直流稳压电源§4-3滤波电路一、电容滤波二、电感滤波三、复式滤波电路四、电子滤波电路第四章直流稳压电源第四章直流稳压电源1.了解滤波电路的结构.2.理解电容滤波电路的工作原理.3.掌握电容滤波电路的有关计算方法.第四章直流稳压电源第四章直流稳压电源一、电容滤波V导通时给C充电，V截止时C向RL放电；1.电路和工作原理滤波后uL的波形变得平缓，平均值提高.电容充电电容放电RLV1V4V3V2iLC~+uL=uc+u2动画第四章直流稳压电源第四章直流稳压电源例4-5在单相桥式电容滤波整流中，若要求直流输出电压6V，负载电流为60mA，试选择合适的整流二极管及滤波电容.解:（1）选二极管V52.1V62.1L2UU2RM2UU选二极管应满足:IFM（23）IF可选:2CZ82A（IF=100mA，URM=25V）流过每只二极管的电流平均值:A03602121LFmII每只二极管承受的最高反向电压：V75414.122RmUU（2）选滤波电容可选：200F，耐压50V的电解电容电容的耐压：V2820414.122CUU因，IL=60mA查表，变压器副边电压：第四章直流稳压电源第四章直流稳压电源二、电感滤波RLL~+u2整流后的输出电压：直流分量被电感L短路交流分量主要降在L上负载电流越大，电感量越大，滤波效果越好第四章直流稳压电源第四章直流稳压电源三、复式滤波电路2.型滤波LC1RL~+u2C2C1、C2对交流容抗小L对交流感抗很大负载电流小时1.LC-Г型滤波电路RLL~+u2CLC-型滤波电路R第四章直流稳压电源第四章直流稳压电源四、电子滤波电路RC-π型滤波电路中，R越大，滤波效果越好，但同时在R上产生的电压损失也越大.当三极管工作在放大状态时，c与e间的直流电阻RCE较小，而交流电阻rce却很大.若用三极管代替电阻R，可解决电压损失与滤波的矛盾.——电子滤波电路解决思路：uo+-+-uiC2C1RLVRP电子滤波电路应用：整流电流不很大，但滤波效果要求高的场合.ui++--uoC1C2RLRRC-π型滤波电路第四章直流稳压电源第四章直流稳压电源滤波电容容量较大，一般用电解电容，应注意电容的正极接高电位，负极接低电位，否则易击穿而爆裂.电容器的耐压应大于它实际工作时所能承受的最大电压.返回章目录第四章直流稳压电源第四章直流稳压电源一、稳压二极管的工作特性和主要参数二、简单稳压电路三、晶体管串联稳压电路§4-4稳压电路第四章直流稳压电源第四章直流稳压电源1.熟悉稳压二极管的工作特性、主要参数.2.掌握简单稳压电路的组成、稳压原理及电路特点.3.掌握晶体管串联稳压电路的组成、稳压原理，能计算输出电压的调节范围.第四章直流稳压电源第四章直流稳压电源整流滤波由于电网电压波动或负载变化，输出直流电压也随之会发生变化.稳压一、稳压二极管的工作特性和主要参数1、工作特性uz（V）Iz(mA)0正向特性反向特性△UzABIzminIzmax稳压原理：反向电流在很大范围内变化时，其两端电压却基本保持不变.V符号第四章直流稳压电源第四章直流稳压电源为什么普通二极管不允许工作在反向击穿区，而稳压二极管却工作在该区？因为，稳压管是采用特殊工艺制造的硅二极管，它的PN结可承受较大的反向电流和耗散功率，因此可以工作在反向击穿区.硅稳压管使用注意事项：（1）在使用时，稳压管应反接.即稳压管的负极接电源的高电位，而正极应接电源的低电位.（2）电源电压高于稳压管的稳压值时，才起稳压作用.（3）使用时，当一个稳压值不够时，可把多个稳压管串联使用，但绝不可并联使用.第四章直流稳压电源第四章直流稳压电源2、主要参数稳定电压Uz：稳压管工作时它两端所呈现的电压.此外，还有动态电阻和温度系数.它们的参数值越小，稳压性能越好.++-V1V2--具有温度补偿作用的稳压管2DW230最大稳定电流Izmax：稳压管正常工作时允许通过的最大电流.最小稳定电流Izmin：稳压正常工作时允许通过的最小电流.稳定电流Iz：稳压管正常工作时，反向电流的参考数值.它介于最大稳定电流和最小稳定电流之间.最大耗散功率PzM：稳压管正常工作时所能承受的最大的耗散功率.