模拟电路课件10.ppt

第10章直流稳压电源,概述直流稳压电源的组成和功能10.1整流电路10.2滤波电路10.3倍压整流电路10.4硅稳压管稳压电路10.5串联型线性稳压电路10.6集成稳压电路10.7晶闸管及可控整流电路10.8单结晶体管及其触发电路10.9开关型稳压电路,直流稳压电源的组成,滤波电路,整流电路,稳压电路,负载,变压器,交流电源,各部分电路输出波形,将电源的交流电变成直流电压或电流,功能,10.1整流电路10.1.1单相半波整流电路,一、电路组成,t,o,t,o,t,o,t,o,2,3,uo,u2,uD,io,2,3,Im,2,2,3,3,二、工作原理,三、电路计算,uO,u2,u1,uD,iO,D,RL,T,UO=0.45U2,ID=IO,UO,IO,10.1.2单相全波整流电路,10.1.3单相桥式整流电路一、桥式整流电路的组成,D1和D3导通,D2和D4截止(相当于开路),u2,T,u1,RL,uo,io,二、整流电路工作原理,u2正半周,由二极管D1D4组成。,D4,D3,D2,D1,二、整流电路工作原理,D2和D4导通,D1和D3截止(相当于开路),u2,T,u1,RL,D4,D3,D2,uo,io,u2负半周,D1,三、电压、电流的计算,UO=0.9U2,IO=0.9I2,或I2=1.11IO,U2=1.11UO,t,o,t,o,t,o,t,o,2,3,2,3,Im,2,2,3,3,uD1,uD3,uD4,uD2,uO,u2,uD,iO,UO,桥式整流电路的几种画法,10.1.4三相桥式整流电路,特点：输出电压高、脉动小、导通角60oUO=2.34UPUP为相电压,10.2滤波电路10.2.1电容滤波电路,电容充电,电容放电,二极管导通时给电容充电,二极管截止时电容向负载放电,一、电路组成和工作原理,u2,T,u1,RL,D1,D4,D3,D2,uo,io,uC,滤波后输出电压uo的波形变得平缓,平均值提高。,10.2.1电容滤波电路（续）,二、工作波形,u2,T,u1,RL,D1,D4,D3,D2,uO,iO,uC,t,iD,uO,0,t,t1,t4,t3,t2,IO,UO,0.9U2,0.45U2,全波整流电容滤波电路的外特性,三、外特性,0,0,四、半波整流电容滤波电路,uo,u2,uD,io,D,RL,T,u1,t,0,2,3,Io,Uo,半波整流电容滤波电路的外特性,估算公式:UO=1.0U2,UDRM,u2,0,10.2.2电感滤波电路,T,uo=0.9U2,u2,RL,L,t,Uo,uo,uo、o,io,i,2,3,u1,uo,Io,外特性,0.9U2,uo,电感L越大，滤波效果越好。,外特性较硬,Uo=0.9U2,10.2.3复式滤波电路,一、LC滤波电路,RL,LC滤波电路输出电压波形更为平滑，滤波效果较好。,T,uo,u2,io,u1,Uo=0.9U2,二、型滤波器,T,RL,1.LC型滤波器,2.RC型滤波器,uo,u2,io,u1,UO=1.2U2,10.3倍压整流电路,一、二倍压整流电路,Ui+,+,+,+,二、多倍压整流电路,三、自适应电路,S断开时，为桥式整流电路,ui,10.4硅稳压管稳压电路10.4.1稳压电路的技术指标,一、引起uo变化的原因,二、衡量uo稳定性的参数,1.稳压系数Sr=(uo/uo)/(ui/ui)ui的影响,2.输出电阻ro=(uo/io)RL的影响,1.电源效应ro=(uo/ui)ui的影响,2.负载效应ro=(uo/io)RL的影响,另外一种提法：,10.4.2硅稳压管稳压电路,二、稳压管参数的选择,1.稳压管反偏；2.限流电阻R；3.UiUZ,UZ=UO，,IZmax23IOmax,三、注意事项：,一、稳压电路的工作原理,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,采样环节,调整元件,比较放大,基准电压,Uo,Ui,一、串联型稳压电路的组成框图,由四个环节组成,二、串联型稳压电路,调整元件,RL,UO,Ui,IO,T1,UZ,R3,DZ,A,+,+,比较放大,R1,R3,R2,采样环节,基准电压,三、串联型稳压电路的稳压原理,若UO增大时，自动调整过程如下：,四、稳压电路输出电压的调节,10.6集成稳压电源10.6.1三端集成稳压器的结构和符号,启动电路,基准电压,保护电路,比较放大电路,調整管,采样电路,U,i,U,O,2,1,一、CW7800内部电路结构框图,3,二、三端集成稳压器的电路符号,CW7900,1,3,IN,2,OUT,金属壳封装引脚,GND,GND,10.6.2三端集成稳压器的应用一、基本稳压电路,注意(1)Uo=XXV；(2)Io1A；(3)UiUo35V,可根据需要,选用CW78XX,二、同时输出正、负电压的稳压电路,CW7915,CW7815,CO,+15V,15V,UO2,选用不同稳压值的78XX和79XX,可构成同时输出不对称正、负电压的稳压电路。,Ui,UO1,Ci,CO,Ci,三、提高输出电压的稳压电路,Uo,CW78,1,2,+,+,3,Ui,Ci,CO,DZ,UZ,R,输出电压UO=UXX+UZUXX但UZ不可过大！，否则稳压效果不好,Uxx,四、输出电压可微调的稳压电路,此电路既提高了输出电压Uo,又使Uo成为可调。,Ci,Co,+,+,CW78,UXX,Uo,Ui,R2,R3,R1,R2,五、输出电压连续可调的稳压电路,Uo=1.25V37VUo=(1+R1/R)x1.25VIo=1.5A,六、程控稳压电路,UO=1.25V(R0/R1D1/R2D2/R3D3/R4D4)R+1D1、D2、D3、D4为二进制数0/1,七、扩大输出电流的电路,Io=I2+ICI2,当负载电流Io小于稳压器电流I2=15时，三极管T截止当负载电流IoI2时,T导通,则有,10.6.3精密三端集成基准电源,一、TL431,特点：1.uO=2.536V;2.精度1.0%3.rO=0.22;4.IO=1100mA5.温度特性平坦6.UO=(1+R2/R3)2.50V,二、LM3851.2,1.工作电流I=10A20mA2.温度系数低3.极低的参考电压4.12%的精度,10.6.4负电源变换器7660,一、封装和引脚,三、工作原理,二、性能参数,四、典型应用,+,+,+,C2,C1,10.7可控硅及其整流电路10.7.1可控硅的结构和工作原理,A,G,K,J1,J2,J3,符号,一、可控硅的结构和符号,结构,可控硅是一种大功率的半导体器件。其内部结构为：四层半导体，三个PN结。文字符号为T,T,二、可控硅实验电路,结论：1.反偏不导通；2.正偏，无触发信号也不导通；3.正偏，有触发信号才能导通；4.一旦导通，触发信号将失去作用；5.导通后，欲关断，须使I=0,三、可控硅的导通原理,P,N,P,N,K,G,A,为了说明可控硅的导通原理,将可控硅等效为由T1(NPN型)和T2(PNP型)两个三极管联接而成。,三、可控硅的导通原理（续）,IG+IC2流入T1的基极作再次放大,如此循环形成强正反馈,很快使T1和T2达到饱和导通。,当加入电源EA和EG后,使可控硅的阳极和控制极均加正向电压,因而T1正偏导通,IG=IB1,而IC1=1IB1即是IB2,IG,1IB1,12IB1,此时,若去掉触发电压,可控硅仍可依靠正反馈维持可控硅导通,控制极失去作用。,经PNP管T2作进一步放大,形成集电极电流IC2=12IB1,IB1,四、可控硅的伏安特性曲线,C,B,A,0,IH,I,U,IG=0,IG1,IG2,UBR,IR,UBO,反向特性,正向特性,UBO正向转折电压,UBR反向转折电压,IG触发电流,IH维持电流,可控硅的导通条件：阳极和阴极间加正向电压；控制极和阴极间加正向触发电压。,五、双向可控硅的结构、符号和伏安特性,G,T1,T2,结构,双向可控硅可等效为两个反向并联的可控硅,可实现双向导通。,伏安特性,10.7.2可控整流电路一、单相半控桥式整流电路,iO,uO,uG,t,t,uO,uG,uG触发电压uO输出电压,单相半控桥式整流电路由两个可控硅和两个二极管组成。,控制角,导通角,iO,正半周T1和D2导通负半周T2和D1导通,D1,T1,T2,D2,t,0,u2,u2,RL,0,0,u1,二、单相半控桥式整流电路的计算,iO,uO,uG,t,t,RL,控制角,导通角,t,u2,IO=UO/RL,IT=ID=IO/2,输出电压、电流平均值,可控硅、二极管的电流平均值和最大反向电压,uO,uG,D1,T1,T2,D2,u2,iO,0,0,0,u1,三、感性负载的分析,当SCR被触发导通时，iO不能突变，从零开始增长。当u2下降到零时，iO0(滞后)但此时，iO0，使uL0,与阻性负载大不一样！,措施接续流二极管D，uO0时，D导通，SCR因承受反压而关断,2.当uL较大时，即使u2()而且，L越大，uL(8090%2.体积小，功率密度大3.重量轻，不用铁芯变压器,缺点：1.纹波、噪声较大2.容易产生辐射、干扰3.电路较复杂，维修不便,三、开关稳压电源的基本概念,UO,输出电压的平均值为UO=Ui(Ton/T)=Ui,1.保持T不变，改变Ton,占空比，要想改变UO，有三种手段,2.保持Ton不变,改变T,3.同时改变Ton和T,脉宽调制(PWM),频率调制(FM),混合调制(HM),四、开关稳压电源的基本原理,uO,t,t,uE,ub,t,t,iL,1.通过控制uO2.用L、C平滑滤波3.用D实现续流4.提高频率，减小纹波,10.9.2串联型开关稳压电源,一、降压式开关稳压电源(Buck),uO=Ui