电工电子技术基础最新版本

.,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,u20:,导通,忽略二极管正向压降：u0=u2,i0=u0/RL,.,6,u20时,D1,D3导通D2,D4截止电流通路:由+经D1RLD3-,u20时,D2,D4导通D1,D3截止电流通路:由-经D2RLD4+,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-IomaxIZmin,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-IominIZmax，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、2