模电第11章直流电源习题讲评.pdf

第11章 直流电源 11 1 直流电源的组成 模电10 1 直流电源的组成 模电10 1 11 2 单相整流电路 模电10 2 单相整流电路 模电10 2 11 4 稳压管稳压电路 模电10 4 稳压管稳压电路 模电10 4 11 5 串联型稳压电路 模电10 5 串联型稳压电路 模电10 5 11 3 滤波电路 模电10 3 滤波电路 模电10 3 10 1 10 1 直流电源的组成 直流电源的组成及各部分的作用直流电源的组成及各部分的作用 直流电源的组成及各部分的作用 改变电压值 通常为降压 交流变脉 动的直流 减小脉动 改变电压值 通常为降压 交流变脉 动的直流 减小脉动 1 负载变化输出电压 基本不变 负载变化输出电压 基本不变 2 电网电压变化输出 电压基本不变 电网电压变化输出 电压基本不变 直流电源是直流电源是能量转换能量转换电路 将电路 将220V 或 或380V 50Hz的 交流电转换为直流电 的 交流电转换为直流电 半波整流半波整流全波整流全波整流 在分析电源电路时要特别考虑的两个问题 在分析电源电路时要特别考虑的两个问题 允许电网电压波动 允许电网电压波动 10 且负载有一定的变化范围 且负载有一定的变化范围 10 2 10 2 单相整流电路 一 对整流电路要研究的问题 二 单相半波和全波整流电路 三 单相桥式整流电路 一 对整流电路要研究的问题 二 单相半波和全波整流电路 三 单相桥式整流电路 一 对整流电路要研究的问题 1 电路的工作原理 即二极管工作状态 电路波形的分析 即二极管工作状态 电路波形的分析 2 输出电压和输出电流平均值 3 整流二极管的选择 即二极管承受的最大整流平均电流和 最高反向工作电压的分析 即二极管承受的最大整流平均电流和 最高反向工作电压的分析 为分析问题简单起见 设二极管为理想二极管 变压器内阻为为分析问题简单起见 设二极管为理想二极管 变压器内阻为0 实际特性实际特性 理想化特性理想化特性 二 单相半波整流电路 1 工作原理 2 u 2 u 2 2 UO AV 和 IL AV 的估算 已知变压器副边电压有效值为已知变压器副边电压有效值为U2 d sin2 2 1 2 0 O AV ttUU L 2 L O AV L AV 45 0 R U R U I 2 2 O AV 45 0 2 U U U L 2 L AV D AV 45 0 R U II 2maxR 2UU 2R L 2 F 21 1 45 0 1 1 UU R U I 考虑到电网电压波动范围为 考虑到电网电压波动范围为 10 二极管的极限参数应满 足 二极管的极限参数应满 足 3 二极管的选择 二极管的选择 全波整流全波整流 d sin2 1 0 2O AV ttUU L 2 L O AV L AV 9 0 R U R U I 2 2 O AV 9 0 22 U U U 2 F L R2 0 45 1 1 1 1 2 2 U I R UU 2 2 2U 对二极管 要求 对二极管 要求 三 单相桥式整流电路 u2的的正半周正半周 A D1 RL D3 B uO u2 u2的的负半周负半周 B D2 RL D4 A uO u2 四只管子如何接 四只管子如何接 1 工作原理 uO u2 O O 若接反了呢 若接反了呢 2 输出电压和电流平均值的估算 d sin2 1 0 2O AV ttUU L 2 L O AV L AV 9 0 R U R U I 2 2 O AV 9 0 22 U U U 3 二极管的选择 2maxR 2UU L 2 L AV D AV 45 0 2R U I I 2R L 2 F 21 1 45 0 1 1 UU R U I 考虑到电网电压波动范围为 考虑到电网电压波动范围为 10 二极管的极限参数应满 足 二极管的极限参数应满 足 与半波整 流电路对 二极管的 要求相同 与半波整 流电路对 二极管的 要求相同 例10 2 2 P521 10 6 电路如图所示 变压器副边电压有效值为电路如图所示 变压器副边电压有效值为2U2 1 画出画出u2 uD1和和uo的波形 的波形 2 2 2U 解解 1 10 6 电路如图所示 变压器副边电压有效值为电路如图所示 变压器副边电压有效值为2U2 2 求出输出电压平均值和输出电流平均值的表达式 求出输出电压平均值和输出电流平均值的表达式 2 0 9 O AV UU 2 0 9 L AV L U I R 3 二极管的平均电流二极管的平均电流 和所承受的最大反向电压和所承受的最大反向电压 URmax的表达式 的表达式 D AV I 2 3 2 0 45 D AV L U I R 2 2 2 R UU 每个二极管都在每个二极管都在半周内 导通 半周内 导通 10 8电路如图所示电路如图所示 1 分别标出分别标出Uo1和和Uo2对地的极性 对地的极性 2 Uo1 Uo2分别是半波整流还是全波整流 分别是半波整流还是全波整流 3 U21 U22 20V时 时 Uo1 AV 和 和Uo2 AV 各为多少 各为多少 解 解 1 均为均为上上 下下 1 2 21 3 0 918 OAVOAV UU UV 2 均为均为全波全波整流 整流 4 U21 18V U22 22V时 画出时 画出Uo1 Uo2的波形 并求 出 的波形 并求 出Uo1 AV 和 和Uo2 AV 各为多少 各为多少 1 2 2122 0 450 4518 OAVOAV UUUUV 4 10 3 滤波电路 一 电容滤波电路 二 电感滤波电路 三 倍压整流电路 一 电容滤波电路 二 电感滤波电路 三 倍压整流电路 一 电容滤波电路 1 工作原理 非常小 对电容充电 时 有一对二极管导通当 充电 2C uu 放电 电容通过时 所有二极管均截止当 放电 CRRuu CLL2 充电充电 放电速度与正弦 波下降速度相似 放电速度与正弦 波下降速度相似 按指数规律下降按指数规律下降 滤波后 输出电压平均值增大 脉动变小 滤波后 输出电压平均值增大 脉动变小 C 越大 越大 RL越大 越大 越 大 放电越慢 曲线越平滑 脉动越小 考虑整流电路的内阻 越 大 放电越慢 曲线越平滑 脉动越小 考虑整流电路的内阻 2 二极管的导通角 导通角导通角 的峰值 脉动 放电 D O AV L i U R C 无滤波电容时无滤波电容时 有滤波电容时 有滤波电容时 ILmax ILmin 3 限流电阻的选择保证稳压管既稳压又不损坏 限流电阻的选择保证稳压管既稳压又不损坏 ZMmaxDZminD ZZ IIII且 Z IminZ D minLmaxZ UU III R 电网电压最低且负载电流最大时 稳压管的电流最小 电网电压最低且负载电流最大时 稳压管的电流最小 LmaxZ ZinIm II UU R 电网电压最高且负载电流最小时 稳压管的电流最大 电网电压最高且负载电流最小时 稳压管的电流最大 ZMLmin ZaxIm maxDZ II R UU I ImaxZIminZ ZMLminZLmax UUUU RR IIII 的选取 IZ和IZM分别为稳压管稳定 工作的最小 最大电流 10 12电路如图电路如图P10 12所示 已知稳压管的稳定电压 为 所示 已知稳压管的稳定电压 为6V 最小稳定电流为 最小稳定电流为5mA 允许耗散功率 允许耗散功率240mW 输入电压为 输入电压为20 24V R1 360 试问 试问 1 为保证空载时稳压管能安全工作 为保证空载时稳压管能安全工作 R2应选多大 应选多大 解解 1 稳压管最大电流为 稳压管最大电流为 max 40 ZM Z Z P ImA U 流过流过R1的电流范围为 的电流范围为 1 1 39 50 IZ R UU ImA R R1上电流最大时 为使晶体管安全工作 上电流最大时 为使晶体管安全工作 1 2 maxmax 6 600 5040 Z RZ UV R IImA 10 12电路如图电路如图P10 12所示 已知稳压管的稳定电压 为 所示 已知稳压管的稳定电压 为6V 最小稳定电流为 最小稳定电流为5mA 允许耗散功率 允许耗散功率240mW 输入电压为 输入电压为20 24V R1 360 试问 试问 2 当当R2按上面原则选定后 负载电阻允许的变化范围 是多少 按上面原则选定后 负载电阻允许的变化范围 是多少 2 负载电流的最大值为 负载电流的最大值为 2 max1min1 15 LRRZR IIIII min max 250 Z L L U R I maxL R 1 39 50 R ImA 取负载电流的最大值为 取负载电流的最大值为 max 39 1524 L ImA 10 5 串联型稳压电路 一 基本调整管稳压电路 二 具有放大环节的串联型稳压电路 三 集成稳压器 三端稳压器 一 基本调整管稳压电路 二 具有放大环节的串联型稳压电路 三 集成稳压器 三端稳压器 为了使稳压管稳压电路输出大电流 需要加晶体管放大 稳压原理 电路引入 为了使稳压管稳压电路输出大电流 需要加晶体管放大 稳压原理 电路引入电压负反馈电压负反馈电压负反馈 稳定输出电压 电压负反馈 稳定输出电压 OL 1 II BEZO UUU 一 基本调整管稳压电路 CEIO UUU 不管什么原因引起不管什么原因引起UO变化 都将 通过 变化 都将 通过UCE的调节使的调节使UO稳定 故称晶 体管为调整管 稳定 故称晶 体管为调整管 1 稳压原理 若由于某种原因使 若由于某种原因使UO增大增大 2 输出电压的调节范围 Z 3 321 OZ 32 321 U R RRR UU RR RRR 同相比例 运算电路 同相比例 运算电路 则则UO UN UB UO 二 具有放大环节的串联型稳压电路 输出电压可调 加深电压负反馈 3 串联型稳压电路的基本组成及其作用 调整管调整管 取样电阻取样电阻 调整管调整管调整管调整管 是电路的核 心 是电路的核 心 UCE随随UI和负载 产生变化以稳定 和负载 产生变化以稳定UO 比较放大比较放大 基准电压基准电压 基准电压基准电压基准电压基准电压 是 是UO的 参考电压 的 参考电压 取样电阻取样电阻取样电阻取样电阻 对 对UO的取样 与基准电压共同决定的取样 与基准电压共同决定UO 比较放大比较放大比较放大比较放大 将 将UO的取样电压与基准电压比较后放大 决定 电路的稳压性能 的取样电压与基准电压比较后放大 决定 电路的稳压性能 4 串联型稳压电源中调整管的选择 IEmax IR1 ILmax ILmax ICM UCEmax UImax UOminUCES PTmax IEmaxUCEmax PCM 根据极限参数根据极限参数ICM U BR CEO PCM 选择调整管 应考虑电网电压的波动和负载电流的变化 选择调整管 应考虑电网电压的波动和负载电流的变化 三 集成稳压器 三端稳压器 输出电压 输出电压 5V 6V 9V 12V 15V 18V 24V 输出电流 输出电流 1 5A W7800 0 5A W78M00 0 1A W78L00 1 W7800系列 1 简介 简介 2 基本应用 消除高频噪声消除高频噪声 使使Co不通过 稳压器放电 不通过 稳压器放电 抵销长线电感效 应 消除自激振荡 抵销长线电感效 应 消除自激振荡 将输入端接整流滤波电路的输出 将输出端接负 载电阻 构成串类型稳压电路 将输入端接整流滤波电路的输出 将输出端接负 载电阻 构成串类型稳压电路 3 输出电流扩展电路 为使负载电流大于三端稳压器的输出电流 可采 用射极输出器进行电流放大 为使负载电流大于三端稳压器的输出电流 可采 用射极输出器进行电流放大 1 ROL III 很小很小 OODBE UUUU 三端稳压器的输出电压 若 三端稳压器的输出电压 若UBE UD 则 则 OO UU 二极管的作用 消除二极管的作用 消除 UBE对对UO的影响 的影响 O U 4 输出电压扩展电路 22 OOOW2OW2 11 1 RR UUUI RUI R RR IW为几为几mA UO与三端 稳压器参数有关 与三端 稳压器参数有关 隔离作用隔离作用 O 1 321 O O 21 321 U R RRR UU RR RRR 基准电压基准电压 P554 O U 2 基准电压源三端稳压器W117 输出电压输出电压UREF 1 25V 调整端电流只有几微安 调整端电流只有几微安 REF 1 2 O 1 U R R U 减小减小R2上纹波电压上纹波电压 保护 稳压器 保护 稳压器 P551 REF U 10 2判断下列说法是否正确 用判断下列说法是否正确 用 和和 表示判断结果 表示判断结果 1 对于理想的稳压电路 对于理想的稳压电路 0 0 OIO RUU 2 线性直流电源中的调整管工作在放大状态 开关型直流电源 中的调整管工作在开关状态 线性直流电源中的调整管工作在放大状态 开关型直流电源 中的调整管工作在开关状态 3 因为串联型稳压电路中引入了深度负反馈 因此也可能产生 自激振荡 因为串联型稳压电路中引入了深度负反馈 因此也可能产生 自激振荡 4 在稳压管稳压电路中 稳压管的最大稳定电流必须大于最大 负载电流 而且 其最大稳定电流与最小稳定电流之差应大于负载电流的 变化范围 在稳压管稳压电路中 稳压管的最大稳定电流必须大于最大 负载电流 而且 其最大