稳压电路串联.docx

稳压电路串联稳压电路，结构简卟，调试方便，但输出电压不能啊节，输卅电流受稳压管最大稳定电流限制。故这种稳.拖路目应用在输出电压恒定、输出U流不大的场合。思考题 6，5扯6 1 6简巾也止U路巾： ()当负载电流披小刊特管电月可齿随意选择或扦取消，大蝓出.可肯删两个稳压管并I隈。6.4串联式稳压电路上-节讨-的简单稳压IU溉r电路巾，起稳压作用的稳压管D7是和负载电阻R并联的。仨的稳压性能和带负载能力都微有m。而串联式稳压m路的稳压性能和输出电流都犬人贴片钽电容增加，且4rDU出电压作一定的稠扎捌使用m荆、一州整元件泛=6 41串联三极管的调整作用当晶体管工作在放大区Ht，集一射槛之州剌当下一个可变电阻瑚I屎把已与负载电阻日串戕楼枉亢流电胜上（如幽617所示），则只要控制品体管鞋极电流，。的大小，就呵改变集一剁极之间电H，就树当于接凡一个j变幽617串朕式原理电阻，使负载上得到稳定的输m电压u。由于晶体管在这里起州整作用，通常称为调罄管简单串联式稳压电路简单串联式稳压TU源蜮理剖，蕻巾T为埘整管，曩为采样In路，为基准电压，R；为D，的限流电阻，运算放大器为比较放大环节，R。为集成运放输出端的隈流哑阻。泼电蹄的工作原理如当由于某种原因使输m电压。，l高（降低）刚，山采样电路将U旧梆l目6 1 8简啦联式稳压电路分送到集成运放的反相输人端，与同相输人端的基准电压以进行比较放大，使放大器的输出电压降低（升高），即控制调整管的基极电流，使调整管管压降虬：增加（降低）故输出电垤U必然降低（升高），从而使U。基本稳定。分析电路的缔构，可烈看出这个电路和同相比例运算电路的结构一样，因此可以得到输出电压“和同相输人电压U。的关系。当电位器如的滑动端在“l”的位置时有： U。=（，+熹）U驾要6粘流电跚和f流稳电源 当见的滑动端在“！”的位置有，（i+!警）“： 所以，输冉电压的删整范同是i+毒瓦）“，；“。s（n旦斧）在I剖6，18所示电路小，若-R -峨- 300n+，：=6 V，则e(I + 0030000)；c，s（，+鼍铲）a9 VI 8 V 由L分析可以看，串联式稳压电源的输出电压具有一定的啊节范幽。 串联式稳压电源由于线路比较简单，闭而有肴广泛的应用，但也存存着不克服的缺点，如输I电流不够T491R106M006AT大，纹渡系数较大电路没有保护环节等。吏Hl的串联式稳压电源线路比较多，由于篇幅所限，在此不再讲述。6.5集成稳L电源目前r泛应用的单片集成稳压电源多为三端集成稳压器，它具有休税小靠性一岳、使用力便价格低廉等优点。三端稳压嚣型号较多，本节主要介绍常见的i f :7801)系列二/7800系删二端集成稳压器的外形7117J候割，如I 6- 19“IJ 铲譬 三端集成稳眶器内部屉串聪型晶体1稳压I乜蹄，具j挂准电压、比较放大环节、调整错、保护环常等电路，只足带这些电路集成制作在片芯片。f，外部只有一个引出端耗入端1、输端2公共端3 WC78n0系列-端襁胝器输出吲定的正电K，有5 V 6V、9 V、J2 V、15 V、18 V.24 V等多种型号的蛙后两位数表示输出的电月俏，如WC7809的输出电Jt为+9 F。尉6- 20为Hf WC7800系列三端稳压*组成稳监电源的 接线圈。其中“是整流滤波后的自漉电压；C州以抵消输入端接线较长时产牛的电感效应，防止产生自激震荡，取值“一般在0 1 -1 iLF之问；C：是防lr负载电流瞬叫增减时不致t3/起输电压f1较凡的被动，取“一般呵崩lF。三端稳压器组成的具有围定输出电压曲稳压电源的麒理剧WC7805的输出电TDK电感压为+5 V，最输jIr电-diiir达l 5 A，C取珂6，l9Wr7soc系列稳压器外煅驶打朴【“蚓6-21县有同定输电压的稳一U操7【%例管及 晶闸管及其应用品闸管是一种大功率半导体可控开关元件。它的出现，实现了弱电对强电的控制，使电子_I=业从弱电扩大到强电领域。品闸瞥其有体积小、重量轻、效率高、控制灵括等优点，故在电路中得到广泛应用。按照不同的用途，它们可以组成多种电能变换和调节装臀： (1)整流器。把交流电变换成大小可调的直流电，如晶闸管直流传动系统。2)逆变器。把首流电变换成交流电。 (3)坐频器。把一种频率的交流屯变换戚另一种顺率或频率可调的交流电，如用于冶炼、热处理的中频电源，川J交流电动机州速的变频电源等。 (4)交流调压器。把有效值同定内交流电压变换成有效值可酮的交流电压。(5)无触点开关。代替交流接触器，一r实现系统中的通断控制。我国现已能大量生产大容赶的普通品闸管（额定值巳达到60r0V，4000 A）并已r泛地应用于各种电源装置、无功补偿、电力传动、电j牵引、家用电器以及冶炼、焊接、电镀和U解等各生产领域。晶闸管属于半导体器件，与晶体二授管和二报管类似，也有过载能力兹、工作。易受干扰、控制电路复杂等缺点。 本章主要介绍普通晶闸管的工作原理和特陛，单相可控整流电路，触发电路的王作原理和实际应用举例。7.1晶闸管元件7.1.1晶闸管的T491C156K006AT结构及导电特性日灯大量生产的品匐管元件rf：器冉两种结构额定电流小的为螺栓型，电流在100 A以上的大电流器件，则多为平板型，如图7 1(b)所示。不论哪种形式的晶闸管元件，郡具有个阴极、一个用J扳F1一个控制极（叉称门槛）。螺栓式晶闸管，螺栓的那一端是扳引线，并利用它与散热器固定，另端粗引线是阴极，细引线是控制极。在平板式品闸管，巾问金属环的引线为控制极，两侧甲面分别为阳极和阴极。两种品俐管虽然外形不卅，但它们的内部结构和符号是完全一样的，如图7-2所示。从囝中可“看出，可控硅屉一十=极四层半导体器件，从阳极到阴极共有二个PN结。 为了说明晶闸管在什么条件下可以导通，州么条件下关断，按固7-3装一个演示电路。图中E为品闸管的直流工作电源：E。为控制极电af：为灯泡；R。为可变电阻，试验开始时，R。=O，开关s，、曼均打开。设电源的极性如图7 3所示，先将s闭合，品闸管承受正向电压，但灯泡并不亮，说明晶闸管没有导通。如果冉把S，也闭合，灯泡就亮了，即品闸管处于导通状态。圈7 1晶闸管的外形结构 (a)螺性型Hb）平板型408篇电于技术纠7 2品州管的内邮结构示意【“和符号(a)结+币息出，(h)符晶闸管导通之后，再把s：打开，或匣接E，品闸管仍继续导通，灯泡仍然会亮。上述试骑说明晶闸管阳、阴极之问，加七止向电胜后还必须在控制极和阴极司加正向电压（触发电压），r韫闸管爿会导通；品闸管导氆后，触发电压失去控制作用，所“，触发电压也可以采用脉冲信号（又称为触发脉冲）。 肖品I剐管阳极接F。内负设，阴极接，的正极（品闸管加反向电雎）时，不管控制槛和阴极之n所加控制电压，的极降如何，晶闸管均不导通，灯不 为什么PN-P-N结构的晶闸管具有L述工作特T491T106K006AT性呢？这可“用晶体三极管的工作原理简略地加以说明。一个晶啊管元件，可以看做由一对互补晶体三极管（见图7 4）构成，一个是PlN Pz管，另一个是NP：N.管，每一个晶体管的基极与另一个晶体管的榘电极相连。阳极。相当于T管的发日t极，阴极相当丁T.管的发射极。当控制极朱加触发电压，只在阳极和阴极加。事。 7晶州管及其恤崩正向电压刊，自- - -个P：N结处于反向俯世，流过臂子的电流仅是反向微弱的漏电流，a、k之fHj小导通，晶闸管处于正向阻断状态。如果在阳极和阴极之同加上正电压的同州，在控制极和阴救之r间也u1正向触发电压，如图7 5所示，则从控制极有电流，。流AT：管的基极。|殳T，许的LH流放大系数为p，则T：的集电槛电流f。=航f。，ic义足T管子的基极电流，若T】的电流放火系数足n，则T的集屯极电流，。=pI -P,口。，。闺T管集电板与T：管的基极扣莲，c流AT，基极进行第二攻放大，使集电收电流进一步加入，向此形成强烈的正反馈过程，使两个晶体管很陕进入饱和状态。饱和导通后管H IC很低、约为iV左右，电源电压E。几乎全部加到负载电阻R上，流过品闸管的电流大小取决于F。和R的数值。这就是晶闸管的导通原理。贴片钽电容闸管的等嫂电路从I割中可以看出r：的摹扳电流/h -，；十，触发电流由触发电堆“。产生，当正反馈形成后I。J。，所以品闸管导通后，即使断开控1”3极电源U。，晶闸管仍然可以继续导通。若负载电阻增加，流过晶闸管电流将减少当电流小于某数值时，正反崩已不能维持，可拉硅会自行哭断。能保证品闸管维持导通状态的最小电流，称为维持电流，用。表币。晶闸管m阴极之间加反向电压时，两1、三楹管均址丁厦向状态，失去放人作用，因此不会导通。由此要见，品研管的工作情况不于二极管后者既可工作丁放大状态，也可工作在开关状态；i衙品闸管只能工作徉开关状【q 7 5 r种惜加触发后的示意l目态。晶体管在开关状态时，依靠足够大的基扳电流使它饱和导通，取消基极电流则晶体二极管截止。而晶闸管控制槛的触发电流只能使晶闸管导通，导通后控制板便失去拄制作用。普通晶闸管的上作情况。7 1.3晶闸管的伏安特性与主要参数 7 1 3 J晶闸管的伏安特性 品闸管的伏安特性是指阳极电流，。和电压U。的关系曲线，如吲7 6所示。在控制扳断开即控制报电流-O时，在晶闸管的阳极和阴极之间加正向电压U.,改变U。使其从零逐渐增加，阳极电流，。沿曲线的OA段变化，但增加很慢，即使%已较大，。仍然很小，只有几个毫安（称为止向漏电流）。这时品闸管阳极和阴极之间，处于正向阻断状态。待U:,到菜数值“删时，阳极电流I突然增大，品闸管由阻断状态转化为T491S106M006AT导通状态，伏安特性由O跳变到曲线的BC段T作，晶闸管寻通后“根小，约为左右。U阳称为正向转折电压。这种不加控制电压(t=0)，而是在很大的阳极电压作用，使晶闸管从关断转化为导通，不是正常工作状态，因为此时品闸管已失去控制作用。晶闸管在正常工作时，阳、阴极之外加电堆“要小于品闸管正常圜虏曰审“导通应该是枉刚概一阴极之间外加正向电压，而控制极加触发电压(触发电流，。()的条件下发生的。 如果在控制极加触发电压，使控制极有诈向触发电流，则品闸管正向转折电压就变小，正向触发电流。越大，正向转折电压“就越小，当。足够大时，只要在阳极一啊极问加上很小的正向电压就能导通。品州管的伏安特比曲裁 在晶闸管导通后，若逐渐减小州阳极电流，。泔ne段逐渐减小，当，。低于维持电流“时，晶闸1就从导坷状态转化为关断状态。电流，。是维持晶闸管处于导通状态的最小刚极电流，故称为维持电流。当阳极和阴极加反问电压时，特陛曲线和硅二极管一样，随着反向电压的升高+反叫桶电流有所增加，但仍然处于反叫耻断状忐。当反向电压超过击穿电压“洲时，品闸管被反向击穿，电流急剧增大，元件极易损坏。这种由反向阻断转化为反向击穿的情况，是不允许发牛的，必须设法避免。晶闸管的主要参数 A正向阻断峰值电压PFV（或D洲。） 当控制扳开路、元仲结温为额定值时，允许重复加在品闸管阳极阴极间的正向峰值电压，一般由生产厂家规定，此电压按规定比正向转折电压小，也有的规定为正向轱折电压的so%。B反向阻断峰值电压PRV（或UJIH。） 控制楹开路、T491X108K004AT结温为额定值时，允许亚复加枉晶闸管阳极一阴极间的反向峰值电压，一般规定比反向击穿电压小也有规定为反向击穿电压的80%。通常把PFV和PRV中较小的个数值标作品闸管元件的额定电压。C额定正向平均电流是指在规定的环境温度、结温和冷却条件下，晶闸管元件可以连续通过工频正弦半波电流在一个周期内的平均值，简称额定电流，F= 2sirudtd -鲁维持电流“ 在规定的环境温度下，控制极断开时，能够维持可控硅继续 蝌17 7一蒲闸管的平均电流值导通的最小阳极电流。一般为毫安数量级，当阳极电流小于莲个数值时，品闸管就会自动关断。7晶闸管肚应用E控制极触发电压U与电流在阳极和阴极问加有定的正向电压条件下，能使品闸管元什导通的最小控制电豫和电流，分别称为触发电压和触发电流。触发电压一般为l -5V，触发电流从几毫安到几百毫安，它们与品嗣管的大小有关。F普通型晶闸管元件的型号及古义晶闸管兀件的型号为3CT或KP。例如3CTl(IVIOOO表示额定正向平均电流为正反向阻断电压为品嗣管元件。7整电路采用晶闸管元件组成的可控整流电路，其整流电压的大小是可以调节的。本节通过具体可控整流电路，介绍电路的结构和上作原理。7.2.1单相半波可控整流电路电阻一胜负载 图7t 8(a)足接电阻T491E108M004AT性负载的单相半渡可控整流电路图。为负载电阻，晶闸管元件，图7S(h)是输人交流电压u，的波形，图7-8(c)是控制极外加触发电压波形。触发电压是尖脉冲，因此叉称触发脉冲。从图可见，在输入交流电性u：正半周时，晶嗍管SCR承受正向电压，在。区间内，由于控制极没加触发电压，晶闸管SCR不导通，和吣都等于零。因此，晶闸管用极和阴极之问的电压。=虬，其波形如图7_8te)FF示。很如在时刻图78(b)给控制极加上触发电压k图7-8(c)晶闸管导通。其导通后，止向压降很小，n。-O，交流电压基本上全部加到负载电阻R上，“。名iL zc，R当交流电压uz下降到接近于零时，。=鲁会小于晶闸管的维持电流，因而晶闸管自行关断。由于负载为电阻陛负载，故lu与“。波形相同. gI圈7-8(d)所不。在交流电压如负半周内，晶闸管承受的是反向电压，虽然在r：时刻也有触发电压加在控制极，品闸管也不会导通，负载电压虬和负载电流c。均为零，交流电压全部加在晶闸管上。当输入电压下卟正半周来到时，在f，时刻晶闸管再度被触发而导通，如此重复进行。由图可见，只要改变触发电传的输入时刻，或者说移动触发脉冲的相位，就可眦改变晶闸管导通时间的长短，负载电压波形相应变化，输出直流电压的平均值也就贴片钽电容得到控制。 晶闸管从开始承受正向电压到触发导通区间，用“角表示，称为移相角或控制角。品闸管导通范围用8表示，称为导通角。显然a+日讥由图7.8(d)可蹦看出，输出电压平均值为m lI雪：鞣埘7-8单相半渡可控整流电路 (a)电蹄嘲+(b)一(e)谴形图 p，= 21. EuZsimrd“z ：U.(1cosn)=o45址生产 (7-21控制角d愈小(导通角。愈大)，输出电压平均值。愈犬。当a -旷(p=180。)时，输出电压Un -0. 45U，最大；当d180。(8_0。)时，玑=0；令“在06 -180范国内变化，则输出电匪。在0 45以-0之间变动。“角变化范围称为触发脉冲移相范围，单相半波可控整流电路鹾大移相范围为1800。输出电流（即负载电流）的平均值为 t=鲁“45卷半 (7-3)即为通过晶闸管的电流平均值。由罔7-8(e)可知，晶闸管承受的最大反向电压为扭巩。例71在单相半渡晶闸管整流电路中，已知电源电压有效值乩_220 V，负载电阻月。=iOn，求： (1)最大的输出电压、输出电流的平均值； (2)输出电压的平均值等于最大输出电压平均值60qo时的控制角； (3)选择可控硅元件。解(1)控制角a -Oo时输出电压、电流最大。其值为U -0 45U.L +;os0:0 45220:99 v-警= 99 -9，（2j输出电压等于最大输出电压，F均值60%时的控制角699=o45220！产n -cos l.f; 456i2909 -1) _78. s. (3)1翟上为了简化计算，町按“=O。时流过晶闸管的电流平均值乘安全系数K来选择晶闸管的额定正向_甲均电流，K-般选取l 5 -2。则品闸管电流，。-9 9 x2 _20 A 晶闸营承受的电压为以x220 -.311 V选择晶闸管的额定电压时也要乘安全系数足则-660 V故晶闸管可选用3 CT20/600型2 1 2电感胜负栽在生产实践中，M管整流电路T491B106K006AT除向纯电阻负载供电外，还大量用于电感性负载，如直流电机电枢或励磁线圈、电磁铁、各种电感线圈等。这类负载既有电感又有电阻，可用等效电rL和等效电阻月串联表示。这样的品闸管整流电路，如图7-9(a)所示。 在k的正半岗t。时，晶闸管控制极加触发电压，晶闸管导通。如果忽略晶闸管正向压降，则输出电压“。=uz。但是，根据电感中的电流不能突变原则，输出电流k只能从零开始i逐新增加，并在电感中产生感应电动势。，它的实际极性为