直流稳压电路及晶闸管.ppt

10 1概述10 2串联型稳压电源10 3开关稳压电源10 4晶闸管及可控整流电路本章小结 10 1概述 10 1 1稳压电源的组成直流电源组成框图如图10 1所示 图10 1直流稳压电源组成框图 1 电源变压器它是将电网220 或380 的交流电压变为合适的交流电压 2 整流部分整流是将交流电变成脉动直流电的过程 3 滤波电路用来滤除交流成分 4 稳压电路稳定由于电网电压波动或负载发生变化时输出电压的变化 10 1 2稳压电源的主要技术指标1 特性指标 说明稳压电源工作特征的参数 2 质量指标 衡量稳压电源稳定性能状况的参数 1 稳压系数 通过负载的电流和环境温度保持不变时 稳压电路输出电压的相对变化量与输入电压的相对变化量之比 2 输出电阻 当输入电压和环境温度不变时 输出电压的变化量与输出电流变化量之比 3 纹波电压 稳压电路输出端含有的交流分量 通常用有效值或峰值表示 4 温度系数 指在UI和IO都不变的情况下 环境温度T变化所引起的输出电压的变化 思考题 一个直流稳压电源主要由哪几个部分组成 稳压电源的质量指标有那些 返回 10 2串联型稳压电源 10 2 1基本电路1 电路组成串联型稳压电路如图10 2所示 图10 2串联型稳压电路 10 2串联型稳压电源10 2 1基本电路1 电路组成串联型稳压电路如图10 2所示 图10 2串联型稳压电路 例10 1 2 工作原理 1 当负载RL不变 输入电压UI减小时 稳压过程表示如下 当输入电压增加时 稳压过程与上述过程相反 2 当输入电压UI不变 负载RL增大时 引起输出电压UO有增长趋势 则电路将产生下列调整过程 当负载RL减小时 稳压过程相反 由此看出 稳压的过程实质上是通过负反馈使输出电压维持稳定的过程 3 输出电压计算 例10 1如图10 2所示 已知R1 560 RRP 680 R2 1000 UZ 7V 求输出电压调整范围 解 由式 10 2 得UOmin 560 680 1000 680 1000 7 10 V 由式 10 3 得 10 2 2三端集成稳压器1 三端固定式集成稳压器 1 三端固定式集成稳压器的组成及原理三端固定式集成稳压器组成框图如图10 3所示 图10 3三端固定式集成稳压器的组成框图 2 三端固定式稳压器外型及符号三端稳压器的外型及管脚排列如图10 4所示 图10 4三端集成稳压器外形及管脚排列 三端固定式稳压器的电路符号如图10 5所示 图10 5三端稳压器的电路符号 3 型号组成及其意义型号组成及意义如图10 6所示 图10 6三端固定式稳压器型号组成及意义 4 三端固定式集成稳压器的应用 固定输出稳压器电路组成如图10 7所示 图10 7某型号电视机电源电路图 提高输出电流当负载电流电流大于三端稳压器输出电流时 可采用图10 8所示电路 图10 8提高输出电流的电路 提高输出电压图10 9 a 是利用稳压管来提高输出电压的U0 UXX UZ 图10 9 a 利用稳压管提高输出电压的电路 图10 9 b 是利用电阻来提高输出电压的 图10 9 b 利用电阻提高输出电压的电路 2 三端可调集成稳压器三端可调集成稳压器型号意义如图10 10所示 图10 10可调集成稳压器型号及意义 三端可调集成稳压器CW317和CW337是一种悬浮式串联稳压器 它的外型如图10 11所示 图10 11CW317和CW337外型图 图10 12三端可调稳压器电路符号 三端可调稳压器电路符号如图10 12所示 典型应用电路如图10 13所示 图10 13CW317典型应用电路 由图可知 输出电压UO为 UO RRP R1 1 25V 10 6 式中 1 25V是集成稳压器输出端与调整端之间的固定参考电压UREF R1一般取值120 240欧姆 此值保证稳压器在空载时也能正常工作 调节RP可改变输出电压的大小 RP取值视RL和输出电压的大小而定 思考题 CW78XX CW317型号组成意义是什么 试用W317 波段开关等元件组成输出电压可以调节为1 5V 3V 6V的电路 返回 10 3开关稳压电源 1 开关稳压电源结构框图图10 14所示为开关稳压电路组成框图 图10 14开关稳压电源结构框图 开关调整管 它采用大功率管 在开关脉冲的作用下 使调整管工作在饱和或截止状态 输出断续的脉冲电压 如图10 15所示 图10 15脉冲电压Uso波形 由图可知 负载上得到的电压为 UO UI on 0 Toff Ton Toff Ton T UI上式中Ton T称占空比 改变占空比的大小亦可改变输出电压Uo的大小 滤波器 把矩形脉冲变成连续的平滑直流电压Uo 开关时间控制器 控制开关导通时间长短 从而改变输出电压高低 2 串联型开关电路的工作原理电路如图10 16所示 图10 16串联型开关电路 此电路的工作原理为 当三极管VT饱和导通时 由于电感L的存在 流过VT的电流线性增加 线性增加的电流给负载RL供电的同时也给L储能 VD截止 当三极管VT截止时 由于电感L中的电流不能突变 VD导通 于是储存在电感上的能量逐渐释放并提供给负载 使负载继续有电流通过 电容C起滤波作用 当电感L中电流增多或减少变化时 电容储存过剩电荷或补充缺少的电荷 从而减少输出电压UO的纹波 3 应用电路分析图10 17所示为开关型稳压电路的原理示意图 图10 17开关型稳压电路图 若电网电压或负载变化引起UO升高时 输出电压的稳定过程为 电路的波形如图10 18所示 图10 18开关型稳压电路的波形图 从波形图中可以看出 输出电压的平均值UO为 由于三极管的饱和压降UCES和二极管的正向导通电压UV2的值均很小 通常可以忽略 因此 思考题 试比较开关稳压管电源与串联型稳压电源的异同点 返回 10 4晶闸管及可控整流电路 10 4 1晶闸管的结构及原理1 晶闸管的外形及符号晶闸管的外形及电路符号如图10 19所示 图10 19晶闸管外形图及符号 2 内部结构晶闸管的内部结构如图10 20所示 图10 20晶闸管内部结构 3 工作原理如果在控制极不加电压 无论在阳极与阴极之间加上何种极性的电压 管内的三个PN结中 至少有一个结是反偏的 所以阳极没有电流产生 这种状态称为晶闸管的正向阻断状态 在晶闸管AC之间接入正向阳极电压VAA后 在控制极加入正向控制电压VGG VT1管基极便产生输入电流IG 经VT1管放大 形成集电极电流IC1 IG IC1又是VT2管的基极电流 同样经过VT2的放大 产生集电极电流IC2 1 2IG IC2又作为VT1的基极电流再进行放大 直至晶闸管完全导通 这时晶闸管阳极与阴极之间的正向压降约为0 6 1 2V 所以流过晶闸管的电流IA由外加电源VAA和负载电阻RA所决定 即IA VAA RA 由于管内的正反馈使其导通过程极短 故这种状态称为晶闸管的触发导通状态 晶闸管一旦导通 控制极就不再起控制作用 不管VGG存在与否 晶闸管处于维持导通状态 导通的管子要关断 只有减小电流直至切断阳极电流 使之不能维持正反馈过程 在反向阳极电压作用下 两只三极管均为反向偏置 不能放大输入信号 所以晶闸管不导通 这状态称为晶闸管的反向阻断 综上所述 晶闸管导通和关断条件如下 导通条件 1 阳极 阴极之间加正向电压 2 控制极 阴极之间加适当的正向触发电压 3 阳极电流不小于最小维持电流IH 以上三个条件必须同时具备 关断条件 阳极电流小于最小维持电流IH以下 4 晶闸管的主要参数及型号 1 主要参数 正向阻断峰值电压UVM 反向峰值电压URM 额定正向平均电流IF 通态平均电压UF 维持电流IH 图10 213CT系列晶闸管型号的意义 2 型号3CT系列晶闸管的型号意义如图10 21所示 5 单向晶闸管的简易测试在检修电子产品中 通常对晶闸管进行简易的检测 以确定其质量是否良好 简单的测试方法如下 1 判别电极万用表置于R 100档 测量晶闸管任意两管脚间的电阻 当万用表指示低阻值时 黑表笔所接的是控制极G 红表笔所接的是阴极C 余下的一只管脚为阳极A 其它情况下电阻值均为无穷大 2 质量好坏的检测 万用表置于R 1档 红表笔接阴极C 黑表笔接阳极A 指针应接近于 如图10 22 a 所示 否则说明可控硅已经损坏 图10 22 a 用万用表检测晶闸管的质量 用黑表笔在不断开阳极的同时接触控制极G 万用表指针向右偏转到低阻值 则表明晶闸管能触发导通 如图10 22 b 所示 图10 22 b 用万用表检测晶闸管的质量 在不断开阳极A的情况下 断开黑表笔与控制极G的接触 万用表指针应保持在原来的低阻值 表明晶闸管在撤去控制极信号后仍保持导通状态 10 4 2可控整流电路1 电阻性负载的单相桥式可控整流电路 1 电路组成电路如图10 23所示 图10 23电阻性负载的单相桥式半控整流电路 2 工作原理设u2 2sin t 电路各点的波形如图10 24所示 图10 24电阻性负载的单相桥式可控整流电路波形图 从波形图上可以看出 改变 角 可以调整输出电压UO 角越大 UO越小 3 输出直流电压和电流由波形图可以计算出 4 晶闸管上的电压和电流IV2 1 2IOURM U22 感性负载的单相桥式可控整流电路 1 电路组成当单相桥式可控整流输出接大电感负载 如电机绕组 时 电路还需要接一个二极管VD3 如图10 25 a 所示 图10 25 a 感性负载的单相桥式可控整流电路 2 工作原理图中的VD3称为续流二极管 当流过感性负载中的电流减小时 感性负载中会产生下正上负的自感电动势 若无VD3 该自感电动势有可能使整流二极管VD1或VD2误导通 加上VD3 该自感电动势使VD3导通 切断了因自感电动势使VD1或VD2导通的电路 VD3的导通 又使负载中有连续电流通过 提高了输出电压的稳定性 电路中各点电流电压的波形如图10 25 b 所示 图10 25 b 感性负载的单相桥式可控整流电路波形图 3 输出直流电压和电流 10 4 3晶闸管触发电路1 单结晶体管的结构及其性能 1 外形及符号图10 27所示为单结晶体管的外形图及电路符号 图10 27单结管的外形 符号图 2 单结管的结构单结晶体管的结构及等效电路如图10 28所示 图10 28单结管结构及等效电路 3 单结管的伏安特性用实验方法可以得出单结管的伏安特性 如图10 29所示 图10 29单结晶体管的特性 图中 单结管的伏安特性分为三个区 截至区 当uEB1UA UJ PN结正偏 iE猛增 uE反而减小 呈现负阻效应 饱和区 当uE下降到谷点以后 iE增加 uE也有所增加 器件进入饱和区 4 单结管的型号及使用常识 型号单结管的型号有BT31 BT32 BT33 BT35等 型号组成部分各符号所代表的意义如图10 30所示 图10 30单结管型号的意义 管脚的判别方法对于金属管壳的管子 管脚对着自己 以凸口为起始点 顺时针方向数 依次是e b1 b2 对于环氧封装半球状的管子 平面对着自己 管脚向下 从左向右 依次为e b2 b1 国外的塑料封装管管脚排列 一般也和国产环氧封装管的排列相同 怎样用万用表识别单结晶体管的三个电极用万用表R 100或R 1K电阻档分别测试e b1和b2之间的电阻值 可以判断管子结构的好坏 识别三个管脚 其示意图如图10 31所示 图10 31单结管电极识别示意图 b1对b2相当于一个固定电阻 表笔正反向测得电阻值不变 不同的管子此阻值不同的 一般在3 12K 之间 利用以上测量结果 可找出发射极来 由于e靠近b2 故e对b1的正向电阻比e对b2的正向电阻稍大一些 用这种方法可区别第一基极b1和第二基极b2 实际应用中 如果b1 b2接反了 也不会损坏元件 只是不能输出脉冲 或输出的脉冲很小罢了 2 单结晶体管张驰振荡器电路如图10 32 a 所示 图10 32张驰振荡器电路图及波形图 电源接通后 电路立即出现两路电流 一路流经R2 Rbb和Y 并在发射极处产生一分压 另一路经R向电容C充电 使电容两端电压逐渐升高 当C两端电压上升到能使PN结导通的峰点电压时 单结管的发射极电流突然增大 电容C通过发射极 第一基极以及扬声器Y迅速放电 C两端电压随之下降 降至谷点电压时 单结管重新处于截止状态 接着电源又重新开始对C充电 再重复上述过程 一张一弛 在电容C两端获得锯齿波 而在扬声器两端获得尖脉冲 改变电位器RP阻值的大小 可以调整电容充电的快慢 从而改变输出脉冲的频率 3 单结晶体管同步触发电路 1 电路组成及工作原理电路如图10 33 a 所示 图10 33 a 单结晶体管同步触发器电路图 电路中各点波形如图10 33 b 所示 图10 33 b 单结晶体管同步触发器波形图 2 对触发电路的要求 触发脉冲上升沿要陡 以保证触发时刻的准确 触发脉冲电压幅度必须满足要求 一般为4 10V 触发脉冲要有足够的宽度 以保证可靠触发 为避免误导通 不触发时 触发输出的漏电压小于0 2V 触发脉冲必须与主电路的交流电源同步 思考题晶闸管具有什么特性 其导通的条件是什么 什么是控制角 什么是导通角 控制角的范围有多大 感性负载对整流电路有什么影响 单结