模电第十章直流电源PPT课件

.,1,第十章直流电源,101直流电源的组成及各部分的作用102整流电路103滤波电路104稳压管稳压电路105串联型稳压电路,.,2,基本要求,(1)掌握直流稳压电源的组成及各部分的作用。,(2)能够分析整流电路的工作原理,估算输出电压(流)的平均值。,(3)了解滤波电路的工作原理,能够估算输出电压的平均值。,(4)掌握稳压管稳压电路的工作原理，能够合理选择限流电阻。,(5)正确理解串联稳压电路的工作原理，能够估算输出电压的调节范围。,(6)了解集成稳压器的工作原理及使用方法。,.,3,101直流电源的组成及各部分的作用,10.1.1直流稳压电源的组成,.,4,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: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uo的稳定。,整流电路,滤波电路,稳压电路,10.1.2直流稳压电源各部分的作用,.,5,本课主要介绍：单相半波整流，单相桥式整流,把交流电压转变为直流脉动的电压。,整流电路分类：,整流电路的任务：,.,6,10.2.1单相半波整流电路,102整流电路,1.电路结构及工作原理,2,3,4,二极管D两端电压uD,.,7,2、主要参数,uO的平均值UO(AV)为,负载电流的平均值,整流输出电压的脉动系数S,整流输出电压的基波峰值与输出电压平均值之比。,.,8,3.二极管的选择,二极管的正向平均整流电流,整流二极管承受的最大反向电压,在选用二极管时，留有10%的,特点：结构简单，变压器利用率低。,裕量，最大整流平均电流和最高反向工作电压的选取：,.,9,10.2.2单相桥式整流电路,1、单相桥式整流电路的组成,.,10,2、工作原理,设,iD2,iD4,iD1,iD3,.,11,3.主要参数,4.二极管的选择,单相桥式整流电路与半波整流电路相比，在相同的变压器副边电压下，对二极管的参数要求一样，并且还具有输出电压高、变压器利用率高、脉动小等优点，因而得到相当广泛的应用。,.,12,将桥式整流电路变压器副边中点接地，并将两个负载电阻相连接，且连接点接地，两个负载上就分别获得正负电源。可见，利用桥式整流电路可以轻而易举地获得正负电源，这是其它类型整流电路难于做到的。,在实际应用中，当整流电路的输出功率超过几千瓦且又要求脉动较小时，就需要采用三相整流电路。其变压器副边的三个端均应接两只二极管，且一只接阴极，另一只接阳极。,.,13,集成硅整流桥：,.,14,滤波电路的结构特点:电容与负载RL并联，或电感与负载RL串联。,交流电压,脉动直流电压,直流电压,103滤波电路,.,15,10.3.1电容滤波电路,a,b,c,d,1.电路组成,2.滤波原理（二极管为理想二极管）,设t=0时，电容uc=2U2,t0时，u20，,C通过RL放电,uc,u2uc,C被充电,uc,u2uc,重复上述过程。,理想情况下波形,考虑整流电路内阻时的波形,RLC不同时UC的波形,.,16,3.输出电压平均值,当RLC=(3-5)T/2时，,电容的耐压值应大于,4.脉动系数为,5.整流二极管的导通角,.,17,例10.3.1在图中所示电路中，已知电网电压的波动范围为10%，UO(AV)1.2U2。要求输出电压平均值UO(AV)=15V，负载电流平均值IL(AV)=100mA。试选择合适的滤波电容。,解：根据UO(AV)1.2U2可知，,电容的容量为,2.变压器副边电压有效值为,电容的耐压值为,实际可选取容量为300F、耐压为25V的电容做本电路的滤波电容。,RLC=(3-5)T/2,.,18,10.3.2倍压整流电路（利用滤波电容的存储作用，由多个电容和二极管可以获得几倍于变压器副边电压的输出电压。）,可见，C1对电荷的存储作用，使输出电压为变压器副边电压峰值的2倍，即为二倍压整流电路。,多倍压整流电路。即从C1两端作为输出端，输出电压，以C2两端作为输出端，输出电压，以C1和C3上电压相加作为输出端，输出电压，从不同位置输出，输出电压可获得的4、5、6倍的输出电压。,.,19,10.3.3其它形式的滤波电路,1.电感滤波电路,电感滤波后的输出电压平均值,输出电压的交流分量,当忽略电感线圈的直流电阻时，输出平均电压约为：Uo=0.9U2,对直流分量:XL=0相当于短路,电压大部分降在RL上。,对谐波分量:f越高，XL越大,电压大部分降在XL上。因此，在输出端得到比较平滑的直流电压。,.,20,2.复式滤波电路,LC滤波电路,型滤波电路,型滤波电路,.,21,稳压电路的作用:清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压uo的稳定。,.,22,稳压电源类型:,以下主要讨论线性稳压电路。,电路最简单，但是带负载能力差，一般只提供基准电压，不作为电源使用。,效率较高，目前用的也比较多，但因学时有限，这里不做介绍。,.,23,10-4稳压二极管稳压电路,10.4.1电路的组成,从稳压管稳压电路可得两个基本关系式,10.4.2稳压原理,电网电压UI,负载减小Io,IDZ,UO(UZ),IRUR,UO,UR,Uo,IZ,IR,UO,.,24,10.4.3性能指标,稳压系数Sr,输出电阻定义,.,25,10.4.4电路参数的选择,1.稳压电路输入电压UI的选择,2.稳压管选择,3.限流电阻R的选择,已知：Uo、ILmax、ILmin,.,26,10-5串联型稳压电路,10.5.1具有放大环节的串联型稳压电路,基准电压电路,调整管,比较放大,取样电路,1.电路的构成,2.稳压原理,当电网电压波动时,电路引入深度电压负反,馈来稳定输出电压。,.,27,基准电压电路,调整管,比较放大,取样电路,3.输出电压的可调范围,当负载电阻变化时,.,28,4.调整管的选择,当负载电流最大时，流过T管发,忽略R1上的电流，,当输入电压最高，同时,当晶体管的集电极电流,在选择调整管T时，应保证,主要考虑极限参数ICM、U(BR)CEO和PCM。,射极的电流最大,输出电压又最低时；,最大，且管压降最大时，,.,29,例10.5.1电路如图所示，已知输入电压UI的波动范围为10%，调整管的饱和压降UCES=2V，输出电压UO的调节范围为520V，R1=R3=200。试问：（1）稳压管的稳定电压UZ和R2的取值各为多少？（2）为使调整管正常工作，在电网电压为220V时，UI的值至少应取多少？,解：（1）输出电压最小值为：,最大值为,解得R2=600，UZ=4V。,（2）,即,得出UI24.7V，故UI至少应取25V。,.,30,5.串联型稳压电路的方框图,.,31,一种实际的串联式稳压电源,.,32,实际的稳压电源采取的改进措施,1.比较放大级采用差动放大器或集成运放2.调整管采用复合三极管3.采用辅助电源(比较放大部分的电源)4.用恒流源负载代替集电极电阻以提高增益5.内部加短路和过热保护电路,集成化集成稳压电源,.,33,10.5.3集成稳压器电路,按内部工作方式：,按型号分：,w79、,w17、,w37系列,串联型、并联型、开关型。,w78、,特点：体积小,可靠性高,使用灵活,价格低廉,串联型晶体管稳压电路,按功能可分：固定式稳压电路（输出电压不能进行调节，为固定值）和可调式稳压电路（可通过外接元件使输出电压得到很宽的调节范围）。,从外形上看，集成串联型稳压电路有三个引脚，分别为输入端、输出端和公共端（或调整端），因而称为三端稳压器。,.,34,1.三端固定稳压器,w78（正输出）,w79（负输出）,输出电流有0.1A、0.5A、1.5A三个等级。,输出电压有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V、七个等级。,(1)型号及技术指标,W7905输出-5VW7909输出-9VW7912输出-12VW7915输出-15V,W7805输出+5VW7809输出+9VW7812输出+12VW7815输出+15V,W7800系列稳定正电压,W7900系列稳定负电压,.,35,(2)应用,基本应用电路,扩大输出电流的稳压电路,Ci用于抵消输入线较长时的电感效应，以防止电路产生自激振荡；Co用于消除输出电压中的高频噪声，以便输出较大的脉冲电流；二极管用来保护稳压器。,.,36,输出电压可调的稳压电路,正、负输出稳压电路,由于公共端电流Iw的变化将影响输出电压，实用电路中常加电压跟随器将稳压器与采样电阻隔离。如左图：电压跟随器的输出电压Uo是一个常数，改变电位器滑动端的位置