《直流电源》课件.ppt

第四讲直流电源 1 电源变压器 将交流电网220V的电压变为所需要的电压值 2 整流电路 将交流电压变为脉动的直流电压 3 滤波电路 滤除脉动成分 得到平滑的直流电压 4 稳压电路 在电网电压波动或负载变化时 使输出直流电压稳定 图4 1交流电转变为直流电过程 直流稳压电源由电源变压器 整流 滤波 稳压电路组成 二极管整流滤波电路 整流电路二极管整流就是利用二极管的单向导电性把电网供给的大小 方向都随时间变化的交流电变换成大小随时间变化而方向不变的脉动直流电 分为半波 全波 桥式等类型 1 单相半波整流电路组成 整流变压器T 整流元件二极管V及负载电阻RL组成 图4 1 1单相半波整流电路 二极管整流滤波电路 工作原理u2正半周 V导通 io uo u2 u2负半周 V截止 uV u2 io 0 uo 0 图4 1 2单相半波整流电路电压和电流的波形 4 1二极管整流滤波电路 2 单相桥式整流电路单相桥式整流电路由四个整流二极管接成桥型 接线规律是同极性端接负载 异极性端接电源 工作原理 u2正半周电流i1通路 a点 V1 RL V3 b点 u2负半周电流i2通路 b点 V2 RL V4 a点 图4 1 3单相桥式整流电路 图4 1 4单相桥式整流电路波形 4 1二极管整流滤波电路 3 三相桥式整流电路优点 三相整流电路具有输出电压脉动小 输出功率大 变压器利用率高并能使三相电网的负荷平衡 电路组成 通常变压器的初级绕组接成三角形 次级绕组接成星型 由六个二极管V1 V6组成桥式整流电路 共阴极连接二极管V1 V3 V5 共阳极连接二极管V2 V4 V6 图4 1 5三相桥式整流电路 二极管整流滤波电路 分析方法 在每个六分之一周期时间内 相电压u2U u2V u2W中总有一个是最大的 一个是最小的 对于共阴极连接的二极管 哪一只的正极电位最高 则这只二极管就处于导通状态 对于共阳极连接的二极管 哪一只的负极电位最低 则这只二极管就处于导通状态 二极管整流滤波电路 在t1一t2时间内 共阴极组中V1优先导通 共阳极组中V4优先导通 V1与V4串联导通 电流通路为U V1 RL V4 V N输出电压近似等于变压器次级线电压uUV 图4 1 6三相桥式整流电路电压波形 在t2 t3时间内 U相电压仍然最高 而W相电压变得最低 V1与V6串联导通 其余二极管反偏截止 电流通路为U V1 RL V6 W N 输出电压近似等于变压器次级线电压uUW 二极管整流滤波电路 图4 1 6三相桥式整流电路电压波形 二极管整流滤波电路 滤波电路滤波就是滤除整流输出后直流电压中的交流脉动成分 从而获得平直的直流电压和电流 常用电容和电感等储能元件构成滤波电路 1 电容滤波电路电路组成 滤波电容C接在桥式整流电路输出端 并联在负载电阻RL两端构成电容滤波器 图4 1 7具有电容滤波器的单相桥式整流电路 二极管整流滤波电路 工作原理 u2 uC时 V1 V3或V2 V4导通 有io 同时C被充电 uo u2 uC时 V截止 C通过RL放电 uo 输出电压在工程上一般采用估算公式 滤波电容C的容量应足够大 满足 式中 T为交流电源电压的周期 电容滤波电路简单 负载直流电压较高 纹波也较小 缺点是输出特性较差 所以适合于负载电压较高 负载变动不大的场合 图4 1 8电容滤波电路波形图 Uo 1 1 1 2 U2 二极管整流滤波电路 2 电感滤波电路电路组成 在整流输出电路中串联一带铁芯的电感线圈 根据电磁感应原理 当电感线圈通过变化的电流时 它的两端将产生自感电动势阻碍电流的变化 使得整流电流变得平缓 图4 1 9电感滤波及波形 a 电路 b 滤波波形 二极管整流滤波电路 电感的直流电阻很小 整流电路输出的电压中的直流分量几乎全部加到了负载上 Uo 0 9U2 而电感线圈对交流的阻抗很大 所以交流分量大部分降落在线圈上 电感滤波的优点是 峰值电流很小 输出特性较平坦 其缺点是由于铁心的存在 笨重 体积大 易引起电磁干扰 一般适合于大电流 低电压的场合 二极管整流滤波电路 1 LC型滤波器 由电感和电容滤波组成 脉动成分经双重滤波作用 交流分量大部分被电感滤除 剩余部分再经过电容滤波 使输出电压更加平缓 a LC型滤波电路 3 复式滤波电路将电容滤波 电感滤波及电阻组合而成 通常有LC型 型 型几种 4 1二极管整流滤波电路 2 型滤波器 电容滤波和LC型滤波器组合而成 3 型滤波器 当负载上的电流很小 为降低成本可以用电阻R代替电感L 稳压管稳压电路 1 稳压管并联型稳压电路稳压管可长期工作在反向击穿区 利用其反向电流可大范围变化而反向电压基本不变的特征来稳压 图4 2 1稳压管并联型稳压电路 a 电路 b 稳压管反向击穿特性 a b 稳压电路 限流电阻 稳压管稳压电路 组成 限流电阻R和硅稳压二极管VZ构成 Uo Ui IR UZ I IZ Io稳压原理 设负载电阻不变Ui Uo IZ I UR Uo 设输入电压U