整流与变换设备教学课件

第3章鑾漉与变换主要内容品通信整流技术的发展品高频开关整流器▲高频开关整流器的组成▲高频开关整流器主要技术开关电源系统简介▲开关电源系统▲开关电源各单元功能品开关电源系统的故障处理与维护第3章鑾漉与变换重点难点品本章重点▲整流技术◆功率因数校正技术◆Dc/DC转换技术◆均流技术▲电源整流设备中的常用器件监控单元日常操作开关电源系统的故障处理品本章难点功率因素校正技术▲高频开关整流器功率转换技术3.1概述第3章整漉与变换我们知道,电子设备所需的直流电源,一般都是采用由交流电网供电,经“整流”、“滤波”、“稳压”后获得。整流:指把大小、方向都变化的交流电变成单向脉动的直流电,能完成整流任务的设备称为整流器滤波:指滤除脉动直流电中的交流成分,使得输出波形平滑,能完成滤波任务的设备称为滤波器。稳压:指输入电压波动或负载变化引起输出电压变化时,能自动调整使输出电压维持在原值鼎通信整流技术的发展h经历的几代变革20世纪50年代末的饱和电抗器控制的稳压稳流硒整流器;◆20世纪60年代的硅二极管稳压稳流整流器◆20世纪60年代末70年代初稳压稳流可控硅整流器◆20世纪80年代末90年代初的高频开关整流器第3章鑾漉与变换鼎几个概念▲整流◆整流就是调整气流、水流或电流的形态整流电路◆整流电路是利用二极管的单向导电性将正负变化的交流电压变为单向脉动电压的电路。≯在交流电源的作用下,整流二极管周期性地导通和截止,使负载得到脉动直流电。在电源的正半周,二级管导通,使负载上的电流与电压波形形状完全相同;在电源电压的负半周,二极管处于反向截止状态,承受电源负半周电压,负载电压几乎为零▲常用的整流电路有半波整流全波整流桥式整流工频:指工业上用的交流电源的频率,单位赫兹(Hz)它是电气质量的重要指标之一。工频一般指市电的频率在我国是50Hz,其他国家也有60Hz的第3章鑾漉与变换整流器▲整流器是把交流电(Ac)转换为直流电(Dc)装置的总称它有两个主要功能◆将交流电(AC)变成直流电(DC),经滤波后供给负载,或者供给逆变器;◆给蓄电池提供充电电压。因此,它同时又起到一个充电器的作用。鼎通信整流技术的发展20世纪50年代末的饱和电抗器控制的稳压稳流硒整流器20世纪60年代的硅二极管取代硒整流片的稳压稳流硅整流器20世纪60年代末70年代初稳压稳流可控硅整流器,20世纪80年代末90年代初的高频开关整流器通信用整流设备经历了几代变革。90年代以后,随着计算机控制技术、功率半导体技术和超大规模集成电路生产工艺的飞速发展,高频开关整流器产品也越来越成熟,性价比逐步提升,目前已经逐步取代了可控硅整流器,并且还在不断地朝着高频化、高效率、大功率、小型智能化、清洁环保的方向发展第3章鑾漉与变换鼎稳压电源稳压电源(stabilizedvoltagesupply)是能为负载提供稳定交流电源或稳定直流电源的电子装置。包括以下两大类◆交流稳压电源◆直流稳压电源稳压电源的发展历史桑1955年美国的科学家罗那(G.H.Royer)首先研制成功了利用磁芯的饱和来进行自激振荡的晶体管直流变换器。此后,利用这一技术的各种形式的精益求精直流变换器不断地被研制和涌现出来,从而取代了早期采用的寿命短、可靠性差、转换效率低的旋转和机械振子式换流设备。由于晶体管直流变换器中的功率晶体管工作在开关状态,所以由此而制成的稳压电源输出的组数多、极性可变、效率高、体积小、重量轻,因而当时被广泛地应用于航天及军事电子设备。由于那时的微电子设备及技术十分落后不能制作出耐压高、开关速度较高、功率较大的晶体管,所以这个时期的直流变换器只能采用低电压输入,并且转换的速度也不能太高。第3章鑾漉与变换20世纪60年代,由于微电子技术的快速发展,高反压的晶体管出现了,从此直流变换器就可以直接由市电经整流、滤波后输入,不再需要工频变压器降压了,从而极大地扩大了它的应用范围,并在此基础上诞生了无工频降压变压器的开关电源。省掉了工频变压器,又使开关稳压电源的体积和重量大为减小,开关稳压电源才真正做到了效率高、体积小、重量轻▲20世纪70年代以后,与这种技术有关的高频,高反压的功率晶体管、高频电容、开关二极管、开关变压器的铁芯等元件也不断地研制和生产出来使无工频变压器开关稳压电源得到了飞速的发展,并且被广泛地应用于电子计算机、通信、航天、彩色电视机等领域,从而使无工频变压器开关稳压电源成为各种电源的佼佼者品稳压电源的主要功能▲稳定电压◆当电网电压出现瞬间波动时,稳压电源会以1-30ms的响应速度对电压幅值进行补偿,使其稳定在士2%以内第3章鑾漉与变换多功能综合保护◆稳压器除了最基本的稳定电压功能以外,还应具有过压保护(超过输出电压的+10%)、欠压保护(低于输出电压的-10%)、缺相保护、短路过载保护最基本的保护功能▲尖脉冲抑制(可选)◆电网有时会出现幅值很高,脉宽很窄的尖脉冲,它会击穿耐压较低的电子元件。稳压电源的抗浪涌组件能够对这样的尖脉冲起到很好的抑制作用。隔离传导性EMI电磁干扰(可选)◆数控设备多采用Ac/Dc整流+PFC高频功率因数校正,自身有一定的干扰性同时对干扰源也有严格要求。稳压电源的滤波组件能够有效隔离电网对设备的干扰同时也能有效隔离设备对电网的干扰。▲防雷(可选)◆应具有的防雷击能力。第3章鑾漉与变换稳压电源的种类▲目前,通信和其他电子设备采用的稳压电源主要有◆线性稳压电源线性稳压电源中,调整元件串联在负载回路中,其作用就像一只可变电阻,输入电压或负载变化时,串联调整元件的压降改变,从而使输出电压稳定不变。当输入电压过高时,串联调整管的功耗很大,因此效率很低。当输入电压波动范围为士20%时,5V稳压器的典型效率只有35%,输入电压波动范围小于士160时典型效率也只能达到50%·线性稳压器的主要优点是电路比较简单,稳压精度较高,输出纹波电压也较低。近年来,推出的低压差(输入和输出电压之差很低的)线性稳压器,不仅具有线性稳压器的全部优点,而且效率也有明显提高,目前已广泛应用于小功率低电压的电子设备中第3章鑾漉与变换◆相控型稳压电源·相控型稳压电源的基本工作原理是:当输入电压或负载变化时改变晶闸管的导通角,可使输出电压稳定不变。与线性稳压电源相比,由于调整元件(晶闸管)工作于开关状态,所以功耗较小效率也较高,通常可达到70%。要求输入和输出隔离时,相控型稳压电源的输入端必须加入工频变压器。由于工作频率很低(50Hz),所以变压器的体积和重量都很大,同时输出端的滤波电感和滤波电容的体积和重量也很大开关型稳压电路◆在开关型稳压电源中,