电工电子技术基础_2ppt课件

1 电工电子技术基础 武汉职业技术学院机械工程系 第9章集成运算放大器 2 目录 1 1电路和电路模型 1 2电路基本物理量 1 3电阻元件 电感元件和电容元件 1 4电压源 电流源及其等效变换 1 5基尔霍夫定律 1 6复杂电路的分析和计算 目录 9 1直流稳压电源的组成9 2整流电路9 3滤波电路9 4稳压电路 3 电源变压器 将交流电网电压u1变为合适的交流电压u2 整流电路 滤波电路 稳压电路 整流电路 将交流电压u2变为脉动的直流电压u3 滤波电路 将脉动直流电压u3转变为平滑的直流电压u4 稳压电路 清除电网波动及负载变化的影响 保持输出电压u0的稳定 9 1直流稳压电源的组成 4 整流电路是把交流电压转变为直流脉动的电压 常见的小功率整流电路 有单相半波 全波 桥式整流等 为分析简单起见 我们把二极管当作理想元件处理 即二极管的正向导通电阻为零 反向电阻为无穷大 9 2整流电路 5 9 2 1单相半波整流电路 u2 0 导通 忽略二极管正向压降 u0 u2 i0 u0 RL 6 u2 0时 二极管截止 输出电流为0 截止 u0 0 i0 0 7 输出电压波形与大小 输出电压平均值 U0 输出电压波形 8 二极管上承受的最高电压 二极管上的平均电流 ID I0 9 例有一单相半波整流电路接到电压为220 的正弦工频交流电源上 已知负载电阻 750 变压器二次侧电压有效值U2 20V 试求Uo Io及UDRM并选择二极管 解 查附录B 二极管选取用2AP4 16mA 50V 为了使用安全 二极管的反向工作峰值电压要选比UDRM大一倍左右 10 9 2 2单相桥式整流电路 桥式整流电路 u2正半周时电流通路 11 桥式整流电路 u0 u2负半周时电流通路 12 u2 0时 D1 D3导通D2 D4截止电流通路 由 经D1 RL D3 u2 0时 D2 D4导通D1 D3截止电流通路 由 经D2 RL D4 输出是脉动的直流电压 桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形 13 负载电压U0的平均值 负载上的 平均 电流 每个二极管只有半周导通 流过每只整流二极管的平均电流ID是负载平均电流的一半 二极管截止时两端承受的最大反向电压 14 单向全波整流电路 变压器副边中心抽头 感应出两个相等的电压u2 当u2正半周时 D1导通 D2截止 当u2负半周时 D2导通 D1截止 15 全波整流电压波形 16 IL UL RL 0 9U2 RL 2 输出电流平均值IL 1 输出电压平均值UL 17 18 19 9 3滤波电路 滤波原理 交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直流 其中既有直流成分又有交流成份 滤波电路利用储能元件电容两端的电压 或通过电感中的电流 不能突变的特性 将电容与负载RL并联 或将电感与负载RL串联 滤掉整流电路输出电压中的交流成份 保留其直流成份 达到平滑输出电压波形的目的 20 RL未接入时 充电结束 忽略整流电路内阻 1 电容滤波 21 RL接入 且RLC较大 时 电容通过RL放电 在整流电路电压小于电容电压时 二极管截止 整流电路不为电容充电 uo会逐渐下降 22 近似估算 UL 1 2U2 b 流过二极管瞬时电流很大 整流管导电时间越短 iD的峰值电流越大 电容滤波电路的特点 a UL与RLC的关系 RLC愈大 C放电愈慢 UL 平均值 愈大 uc uL 23 输出波形随负载电阻RL或C的变化而改变 Uo和S也随之改变 如 RL愈小 IL越大 Uo下降多 S增大 结论 电容滤波电路适用于输出电压较高 负载电流较小且负载变动不大的场合 c 输出特性 外特性 24 25 电感滤波电路 电路结构 在桥式整流电路与负载间串入一电感L 输出电压平均值 UL 0 9U2 谐波分量 f越高 XL越大 电压大部分降在电感上 因此 在输出端得到比较平滑的直流电压 直流分量 XL 0相当于短路 电压大部分降在RL上 26 电感滤波的特点 整流管导电角较大 峰值电流很小 输出特性比较平坦 适用于低电压大电流 RL较小 的场合 缺点是电感铁芯笨重 体积大 易引起电磁干扰 27 其它滤波电路 为进一步改善滤波特性 采取多级滤波 LC滤波电路 RC 型滤波电路 28 9 4稳压电路 稳压电路的作用 29 9 4 1稳压二极管稳压电路的工作原理 稳压原理 利用稳压管的反向击穿特性 由于反向特性陡直 较大的电流变化 只会引起较小的电压变化 30 1 当输入电压变化时 31 2 当负载电压变化时 稳压过程 32 9 4 2稳压电路参数确定 1 限流电阻的计算 稳压电路要输出稳定电压 必须保证稳压管正常工作 因此必须根据电网电压和负载电阻RL的变化范围 正确地选择限流电阻R的大小 从两个极限情况考虑 则有 当Ui为最小值 Io达到最大值时 即Ui Uimin Io Iomax 这时IR Uimin UZ R 则IZ IR Iomax为最小值 为了让稳压管进入稳压区 此时IZ值应大于IZmin 即IZ Uimin UZ R Iomax IZmin 则 33 当Ui达最大值 Io达最小值时 Ui Uimax Io Iomin 这时IR Uimax UZ R 则IZ IR Iomin为最大值 为了保证稳压管安全工作 此时IZ值应小于IZmax 即IZ Uimax UZ R Iomin IZmax 则 所以限流电阻R的取值范围为 在此范围内选一个电阻标准系列中的规格电阻 34 2 确立稳压管参数 一般取 35 三端集成稳压器 简介 随着半导体工艺的发展 现在已生产并广泛应用的单片集成稳压电源 具有体积小 可靠性高 使用灵活 价格低廉等优点 最简单的集成稳压电源只有输入 输出和公共引出端 故称之为三端集成稳压器 本节主要介绍常用的W7800系列W7900系列三端集成稳压器 其内部也是串联型晶体管稳压电路 该组件的外形如下图 稳压器的硅片封装在普通功率管的外壳内 电路内部附有短路和过热保护环节 36 1端 输入端2端 公共端3端 输出端 W7800系列稳压器 1端 公共端2端 输入端3端 输出端 W7900系列稳压器 37 分类 型号后XX两位数字代表输出电压值 W78系列 输出正电压 W79系列 输出负电压 输出电压额定电压值有 5V 9V 12V 18V 24V等 38 一 输出为固定电压的电路 应