π型滤波器3演示幻灯片.ppt

,第二级,第三级,第四级,第五级,第,8,章,直流稳压电源,第,8,章 直流稳压电源,8.1,概述,8.2,整流电路,8.3,滤波电路,8.4,线性稳压电路,8.5,开关稳压电源,8.6,单相可控硅整流电路,小结,8.1,概 述,一般电子设备所需的直流稳压电源都由电网中的,50 Hz/220 V,交流电转化而来。图,8-1,为线性直流稳压电源的结构框图。可见,50 Hz/220 V,交流电经变压器变压后，被由二极管组成的电路整流成脉动的直流电，再经滤波网络平滑成有一定纹波的直流电压，对于性能要求不高的电子电路，滤波后的直流电压就可以应用了，但对于稳压性能要求较高的电子电路，滤波后再加一级集成稳压环节。这样加到负载上的直流电压纹波就非常低了。,图,8-1,直流稳压电源框图,8.2,整 流 电 路,8.2.1,单相半波整流电路,图,8-2,（,a,）为电阻性负载，单相半波整流电路。图,8-2,（,b,）为电路中电压、电流的波形。电路中,T,为电源变压器，,V,D,为整流二极管，,R,L,为负载电阻。,图,8-2,单相半波整流电路,（,a,）电路；（,b,）工作波形,参数计算如下：,(1),输出平均电压,U,o,（,av,）,。这是指输出电压,u,o,在一个周期中的平均值，即,（,8-1,）,(2),输出电流平均值,I,o,（,av,）,。输出电流等于流过二极管的电流，两者的平均值也相等，为,（,8-2,）,(3),二极管承受的最高反向峰值电压,U,R,M,。,u,2,负半,周时二极管截止，,u,D,=,u,2,，因此,（,8-3,）,(4),脉动系数,S,。由于输出是脉动的直流电压，即直流分量上还叠加着许多交流分量。脉动系数,S,定义为输出基波幅值,U,O1M,与输出平均电压,U,o,（,av,）,之比，即,（,8-4,）,半波整流电路虽然电路结构简单，但效率低，输出,脉动大，因此很少单独用作直流电源。,8.2.2,单相全波整流电路,图,8-3,（,a,）为电阻性负载单相全波整流电路。,8-3,（,b,）为电路中电压、电流波形。电路中,T,为带中心抽头的变压器，,V,D1,、,V,D2,为整流二极管，,R,L,为负载电阻。,图,8-3,单相全波整流电路,（,a,）整流电路图,;,（,b,）电路中电压、电流波形,图,8-3,单相全波整流电路,（,a,）整流电路图,;,（,b,）电路中电压、电流波形,按单相半波整流电路的分析方法，可得输出电压平均值、输出电流平均值为单相半波整流的,2,倍，二极管中的平均电流值为,（,8-5,）,二极管承受的最大反相电压为,（,8-6,）,8.2.3,单相桥式整流电路,图,8-4,（,a,）为单相桥式整流电路，图,8-4,（,b,）为习惯画法，其中,V,D1,V,D4,为四个整流二极管，也常称之为整流桥。,图,8-4,单相桥式整流电路,（,a,）电路图,;,（,b,）简化画法,;,（,c,）电压、电流波形,图,8-4,单相桥式整流电路,（,a,）电路图,;,（,b,）简化画法,;,（,c,）电压、电流波形,桥式整流电路各参数计算如下：,(1),输出平均电压,U,o,（,av,）,。由,u,o,波形可知，桥式整流是半波整流的,2,倍，即,（,8-7,）,(2),流过二极管的平均电流,I,D(av),。由于,V,D1,、,V,D3,和,V,D2,、,V,D4,轮流导通，因此流过每个二极管的平均电流只有负载电流的一半，即,（,8-8,）,(3),二极管承受的最高反向峰值电压,U,R,M,。当,u,2,上正下负时，,V,D1,、,V,D3,导通，,V,D2,、,V,D4,截止，,V,D2,、,V,D4,相当于并联后跨接在,u,2,上，因此反向最高峰值为,（,8-9,）,单相桥式整流电路只比全波整流电路多用了两个二极管，由于二极管的反向耐压值要求较低，因此电路的效率较高。,8.3,滤 波 电 路,8.3.1,电容滤波电路,在整流电路中，把一个大电容,C,并接在负载电阻两端就构成了电容滤波电路，其电路和工作波形如图,8-5,所示。,图,8-5,桥式整流电容滤波电路及波形,（,a,）电路,;,（,b,）电压、电流工作波形,经上述分析可知，由于在二极管截止期间电容,向负载电阻缓慢放电，使得输出电压的脉动减小，结果平滑了许多。输出电压平均值也得到了提高。显然,R,L,C,的值越大，滤波效果越好，当负载开路时（,R,L,=,），,。为了取得良好的滤波效果，一般取,(8-10),式中，,T,为交流电源的周期。此时的输出电压平均值为,U,o,（,av,）,1.2,U,2,(8-11),例,8-1,在单相桥式整流电容滤波电路中，已知交流电源的频率,f,=50 Hz,，要求输出直流电压,40 V,，输出电流,40 mA,。试选择整流二极管及滤波电容。,8.3.2,其他形式的滤波电路,1,R,C,型滤波器,图,8-6,所示是,R,C,型滤波器。图中,C,1,电容两端电压中的直流分量，有很小一部分降落在,R,上，其余部分加到了负载电阻,R,L,上；而电压中的交流脉动，大部分被滤波电容,C,2,衰减掉，只有很小的一部分加到负载电阻,R,L,上。此种电路的滤波效果虽好一些，但电阻上要消耗功率，所以只适用于负载电流较小的场合。,图,8-6,R,C,型滤波器,图,8-7,LC,型滤波器,2,LC,型滤波器,图,8-7,所示是,LC,型滤波器。可见只是将,R,C,型滤波器中的,R,用电感,L,做了替换。由于电感具有阻交流通直流的作用，因此在增加了电感滤波的基础上，此种电路的滤波效果更好，而且,L,上无直流功率损耗，所以一般用在负载电流较大和电源频率较高的场合。缺点是电感的体积大，使电路看起来笨重。,8.3.3,倍压电路,1,二倍压电路,如果想要用电容整流滤波电路获得高于变压器次级峰值电压的二倍、三倍、四倍或更多倍，则称该电路为倍压电路。,图,8-8,所示为二倍压电路。,图,8-8,二倍压电路,用,U,m,来表示变压器次级电压的峰值，忽略二极管的正向导通压降，当变压器次级电压源上正下负时，,V,D1,导通、,V,D2,截止、电容,C,1,被充电，两端电压达到,U,m,，如图,8-9(a),所示；当次级电压上负下正时，,V,D1,截止、,V,D2,导通，电容,C,2,被充电，两端电压等于,C,1,上电压与变压器次级绕组电压之和，即为,2,U,m,。如,图,8-9(b),所示。,C,2,两端的电压就是输出电压。图中二极管承受的最大反向耐压值为,2,U,m,。,图,8-9,二倍压电路分析,（,a,）,V,D1,导通、,V,D2,截止,;,（,b,）,V,D1,截止、,V,D2,导通,图,8-10,为另一种二倍压电路。当变压器次级电压上正下负时，,V,D1,导通、,V,D2,截止，电容,C,1,被充电，两端电压达到,U,m,，如图,8-11,（,a,）所示；当次级电压上负下正时，,V,D1,截止，,V,D2,导通，电容,C,2,被充电，两端电压达到,U,m,，如图,8-11,（,b,）所示。输出电压为,C,1,和,C,2,串联在一起的电容两端电压。,图,8-11(b),中二极管承受的最大反向电压为,U,m,。,图,8-10,二倍压电路,图,8-11,二倍压电路分析,(a)V,D1,导通、,V,D2,截止,;(b)V,D1,截止，,V,D2,导通,2,三倍压和四倍压电路,图,8-12,为三倍压和四倍压电路。设电源接通的瞬间，变压器的次级上正下负，则,V,D1,导通，其余二极管都截止，电容,C,1,被充电，其两端电压被充到变压器的峰值电压。当次级的电压上负下正时，,V,D2,导通，其余二极管被截止，电容,C,2,被充电。当次级的电压又转为上正下负时，,V,D3,导通，其余二极管截止，电容,C,3,被充电。当次级电压再次上负下正时，,V,D4,导通，其余二极管截止，电容,C,4,被充电。,实际上经过多次的反复充电，电容上的电圧才能达到相对稳定的值，除,C,1,两端为,U,m,，其余电容上的电压均为,2,U,m,，电容两端达到稳定值的先后顺序为,C,1,、,C,2,、,C,3,、,C,4,。,C,1,和,C,3,串联的两端电压可以达到,3,U,m,，,C,2,和,C,4,串联的两端电压可以达到,4,U,m,，如图中标注的那样。图中二极管所承受的反向电压峰值为,2,U,m,。,图,8-12,三倍压和四倍压电路,8.4,线性稳压电路,8.4.1,直流稳压电源的主要性能指标,由于直流稳压电路的输出电压,U,o,是随输入电压及整流滤波电路的输出电压、负载电流,I,o,和环境温度的变化而变化的。因此，可以用与上述因素有关的几个指标来衡量直流稳压电路的质量。,1.,电压调整率,S,U,当负载电流和环境温度不变，输入电网电压波动,10%,时，输出电压的相对变化量被称之为电压调整率，即,(8-12),它反映了直流稳压电源克服电网电压波动影响的能力。,2.,电流调整率,S,I,(8-13),当输入电压和环境温度不变，负载电流从零变到最,大时，输出电压的相对变化量，叫电流调整率，即,(8-14),3.,温度系数,S,T,当输入电压和负载电流均不变时，输出电压的变化量与环境温度变化量之比，即,(8-15),它反映了直流稳压电源克服温度影响的能力。,8.4.2,串联反馈式稳压电路,图,8-13,为晶体管串联反馈式稳压电路。图中,V,1,为调整元件，电阻,R,1,和,R,2,为取样电路，,R,4,和,V,DZ,组成标准参考电压。,V,2,为比较放大元件，从反馈放大器的角度看，该电路属于电压串联负反馈电路，而且调整元件,V,1,与负载电阻,R,L,串联，因此也称之为串联反馈式直流稳压电路。其稳压过程如下：,当负载电阻,R,L,不变时，电网电压波动，波动后的电压,U,i,上升会导致输出电压向上波动，同时取样电压的增加使,V,2,的基极电位,U,B2,升高，造成,V,2,管的基极电流,I,B2,和集电极电流,I,C,2,增大，导致,V,2,管的集电极,U,C,2,也就是,V,1,管的基极,U,B1,电位的下降，使,V,1,管的基极电流,I,B1,和集电极电流,I,C,1,下降，而管压降,U,C,E1,增加。由于输出电压,U,o,等于输入电压,U,i,减,V,1,管压降,U,C,E1,，因此抑制了输出电压的增加，起到了稳压作用。,图,8-13,晶体管串联反馈式稳压电路,电路中的电压和电流调整过程如下：,同理，当输入电压上下波动引起输出电压减小时，电,路将产生与上述相反的稳压过程。,8.4.3,三端集成稳压器,1.,三端固定输出线性集成稳压器,三端固定输出线性集成稳压器有,C,W78XX,（正输出）和,C,W79XX,（负输出）系列。其型号后两位,XX,所标数字代表输出电压值，有,5,、,6,、,8,、,12,、,15,、,18,、,24 V,。其中额定电流以,78,（或,79,）后面的尾缀字母区分，其中,L,表示,0.1 A,，,M,表示,0.5 A,，无尾缀字母表示,1.5 A,等。如,C,W78M05,表示正输出、输出电压,5 V,、输出电流,0.5 A,。,2.,三端可调线性集成稳压器,三端可调线性集成稳压器除了具备三端固定集成稳压器的优点外，在性能方面也有进一步提高，特别是由于输出电压可调，应用更为灵活。目前，国产三端可调正输出集成稳压器系列有,C,W117,（军用）、,C,W217,（工业用）、,C,W317,（民品）；负输出集成稳压器系列有,C,W137,（军用）、,C,W237,（工业用）、,C,W337,（民用）等。几种三端集成稳压器外形及管脚排列如图,8-14,所示。,图,8-14,三端集成稳压器外形及管脚排列,8.4.4,三端集成稳压器的应用,1,CW78XX,、,CW79XX,器件的应用,图,8-15,为,CW78XX,、,CW79XX,器件的应用电路原理图，为保证稳压器正常工作，其最小输入、输出电压差应为,2 V,。,图中电容,C,1,可以减小输入电压的纹波，也可以抵消输入线产生的电感效应，以防止自激振荡。输出端电容,C,2,用以改善负载的瞬态响应和消除电路的高频噪声。,三端集成稳压器当中的低压差器件，输入、输出之间的电压在,0.6 V,以下，有的在,0.4 V,以下也能正常工作，其静态工作电流也只有几毫安至几十毫安，因此效率很高。电路与图,8-14,所示相同。,图,8-15 CW78XX,、,CW79XX,器件的应用电路原理图,2,三端可调输出集成稳压器的应用,如图,8-16,所示为输出可调的正电源，图中电容,C,1,、,C,2,的作用在前面的电路中讲过，电容,C,2,用于抑制调节电位器时产生的纹波干扰。二极管,V,D1,、,V,D2,为保护电路。,V,D1,用于防止输入短路时，,C,3,通过稳压器的放电而损坏稳压器；,V,D2,用于防止输出短路时，,C,2,通过调整端放电而损坏稳压器。在输出电压小于,7 V,时，也可不接。,图,8-16,三端可调输出正电源,常温下输出端和调整端电压的典型值为,1.25 V,，由图可知,(8-16),I,adj,为调整端的电流，因其值小,计算时可忽略。,图,8-17,所示是以,CW317,、,CW337,为例的输出可调,正负电源。其分析、计算方法和正电源相同。,图,8-17,可调正负电源,8.5,开关稳压电源,8.5.1,开关电源的控制方式,1.,脉冲宽度调制方式,脉冲宽度调制方式简称脉宽调制（,P,u,les Width Mod,u,lation,），缩写为,PWM,式。其特点是固定开关频率，通过改变脉冲宽度来调节占空比。其缺点是受功率开关管最小导通时间的限制，对输出电压不能做宽范围有效调解。目前集成开关电源大多采用,M,方式。,2.,脉冲频率调制方式,脉冲频率调制方式简称脉频调制,(P,u,les Frenqency Mod,u,lation),。它是将脉冲宽度固定，通过改变开关频率来调节占空比的。,PWM,方式和,PFM,方式的调制波形分别如图,8-18,所示，,t,p,表示脉冲宽度（即功率开关管的导通时间,Ton,，,T,代表周期,),。从中很容易看出两者的区别。无论是改变,t,p,还是,T,，最终调节的都是脉冲占空比（,t,p,/T,），输出电压和占空比成正比。,图,8-18,开关电源调制波形,（,a,）,PWM,调制波形,;,（,b,）,PMF,调制波形,3.,混合调制方式,混合调制方式是指脉冲宽度与开关频率均不固定，彼此都能改变的方式。它属于,PWM,和,PMF,混合方式。由于,t,p,和,T,均可单独调节，因此占空比调节范围最宽，适合制作供实验室使用的输出电压可宽范围调节的开关电源。,8.5.2,脉宽调制式开关电源的基本原理及应用电路,1,带高频输出变压器的开关电源,带高频输出变压器的开关电源的原理框图如图,8-19,所示。交流,220 V/50 Hz,输入电压经过整流滤波电路后变成直流电压，再由功率开关管,V,（或,MO,S,FET,）斩波、高频变压器变压，得到高频矩形波电压。,图,8-19,脉宽调制式开关电源,图,8-20,为单片开关电源典型应用电路。,TOP,S,Wi,t,ch,为,PWM,控制系统的集成芯片，为美国,PI,公司的产品，,T,是高频变压器，,V,DZ1,和,V,D1,保护,TOP,S,Wi,t,ch,不被高频变压器产生的尖峰电压所击穿，,V,D2,和,C,o,ut,、,V,D3,和,C,f,起整流滤波作用。,图,8-20,单片开关电源典型应用电路,2,不带高频输出变压器的开关电源,不带高频输出变压器的开关电源原理图如图,8-21,所示。它由开关调整管,V,、滤波器及续流二极管,VD,、控制电路三大部分组成。其中控制电路有专用的集成电路，其内部包含三角波（或锯齿波）发生器、基准电压源、误差放大器,A,1,、电压比较器,A,2,等。虚线框内为专用的集成电路，有些专用的集成电路也把调整管置于其中。,图,8-21,开关电源原理图,图,8-22 L4690,构成的单片开关电源,8.6,单相可控硅整流电路,8.6.1,晶闸管,晶闸管是晶体闸流管的简称，又称为可控硅。它是一种大功率、可以控制其导通与截止的半导体器件，具有用弱电控制强电的特点。因此，晶闸管在可控整流、可控逆变、可控开关、交直流电机的调速系统、随动系统等电路中得到了广泛应用。,1,晶闸管的结构,晶闸管内部有三个,PN,结、,PNPN,四层半导体，外引出三个电极，分别为阳极,a,、阴极,k,和控制极或称为门级,g,。图,8-23,为晶闸管的结构示意图及等效电路。,图,8-23,晶闸管的结构及等效电路,(a),结构,;(b),等效电路,晶闸管的外形有螺旋式、平板式和普通三极管模样的三足式。平板式的上、下两面金属体是阳极和阴极。三足式的三个电极可以用万用表测得或根据型号查手册。大功率晶闸管一般都加散热片。图,8-24,是晶闸管的符号和外形。本教材采用阴极侧受控的符号，如图,8-24(a),所示。,图,8-24,晶闸管的符号及外形,（,a,）、（,b,）、（,c,）符号；（,d,）、（,e,）、（,f,）外形,2,晶闸管的导电特性,如图,8-25,所示，当开关,S,1,闭合、,S,2,断开，即只在晶闸管的阳极与阴极之间加上正向电压,U,ak,（简称阳压,U,A,）时，由于晶闸管内部两个等效三极管均无基极电流而处于截止状态。因此，此时晶闸管是截止的。,图,8-25,晶闸管的导电特性,3.,伏安特性曲线,晶闸管的阳压,U,A,与阳流,I,A,之间的关系曲线称为晶闸管的伏安特性曲线，如图,8-26,所示。晶闸管的特性曲线分为正向特性和反向特性两个部分，下面分别加以讨论。,1),正向特性,当晶闸管只加正向阳压时，流过晶闸管的电流很小，晶闸管处于正向阻断状态，如曲线中的,0A,段。,图,8-26,伏安特性曲线,2),反向特性,当晶闸管加反向阳压时，晶闸管只有很小的反向电流，晶闸管处于反向阻断状态，如曲线,0D,所示。,4.,主要参数,晶闸管的技术参数有几十项，下面介绍几个最主要的参数。,1),正向转折电压,U,B0,控制极开路、额定结温条件下，在晶闸管的阳极与阴极间加正弦半波正向电压，元件由正向阻断转向导通状态所对应的电压峰值，称为正向转折电压,U,B0,。,2),反向转折电压,U,B,R,控制极开路、额定结温条件下，在晶闸管的阳极与阴极间加反向电压，元件从反向阻断转向击穿状态时的反向电压蜂值称为反向转折电压,U,B,R,。,3),正向重复峰值电压,U,FM,0.8,U,B0,值称为正向重复峰值电压。其本意是在控制极开路、额定结温条件下，允许重复加于晶闸管的正向电压峰值。,4),反向重复峰值电压,U,R,M,0.8,U,B,R,值称为反向重复峰值电压。其本意是在控制极开路、额定结温条件下，允许重复加于晶闸管的反向电压峰值。,5),额定电压,取,U,FM,和,U,R,M,中数值最小者为标注在晶闸管上的额定电压值（由于晶闸管,U,B0,与,U,B,R,具有对称性，因此,U,FM,与,U,R,M,亦具有对称性）。为安全起见，在使用中一般取额定电压是正常工作电压峰值的,2,3,倍。,6),额定正向平均电流,I,F,在标准散热条件及规定的环境温度条件下，允许连续通过晶闸管的工频正弦半波电流平均值称为额定平均电流,I,F,。为在使用中不使晶闸管过热，一般取,I,F,是正常工作平均电流的,1.5,2,倍。,7),维持电流,I,H,控制极开路、维持晶闸管导通的最小电流称为维持电流。小于此值时晶闸管将自行关断。,8),浪涌电流,I,T,S,M,元件在通态平均电流稳定后，在工频正弦一个周期内，元件所能承受的过载峰值电流。,9),控制极触发电压,U,G,和触发电流,I,G,规定结温条件下，加一定阳压（一般用工频半波峰值电压为,6 V,）时，能使晶闸管从阻断到导通所需的最小控制极直流电压和直流电流值，一般,U,G,约为,1,5 V,，,I,G,约为几毫安至几百毫安。,10),控制极反向电压,U,G,R,规定结温条件下，控制极与阴极之间所能加的最大反向电压峰值称为控制极反向电压，,U,G,R,一般不超过,10 V,。,8.6.2,单相可控硅整流电路,1,单相半波可控硅整流电路,1,）电路组成,图,8-27(a),是电阻性负载的单相半波可控硅整流电路。它由电源变压器、晶闸管,V,和负载,R,L,组成，图中晶闸管的触发电路未画出。图,8-27(b),是其工作波形。,图,8-27,单相半波可控硅整流电路,(a),电路,;(b),工作波形,2,）工作原理,在图,8-27(b),中，当电源电压,u,2,为正半周，即上正下负时，晶闸管承受正向阳压，这时只要在晶闸管的控制极加上触发信号,U,G,，晶闸管即可导通。如在,t,1,处给晶闸管加触发电压，晶闸管便立即导通，导通后管压降很小，若忽略不计，则,u,2,电压要通过晶闸管全部加于负载,R,L,上输出，并有电流,i,o,流过负载。,3,）电路参数计算,输出电压平均值,U,o(av),。由图,8-27,（,b,）中的,u,o,波形可得输出电压平均值为,(8-17),式中的,U,2,为变压器次级电压有效值。,输出电流平均值,I,o(av),(8-18),晶闸管承受的最高反向电压,U,TM,为,(8-19),输出电压有效值（即均方根）为,(8-20),负载电流有效值为,(8-21),2,单相桥式可控硅整流电路,1,）工作原理,图,8-28(a),是电阻性负载的单相桥式可控硅整流电路。当电源电压,u,2,为正半周，即上正下负时，,V,1,、,V,D2,承受正向电压，,V,1,被触发即可导通。如在,t,1,处给,V1,加一个触发脉冲，则,V,1,、,V,D2,导通，整流电流的方向为,aV,1,R,L,V,D2,b,，至,t,2,处因电源电压为零，晶闸管自行关断。在,V,1,、,V,D2,导通时，因,V,2,、,V,D1,受反压而截止。,在电源电压,u,2,为负半周，即上负下正时，,V,2,、,V,D1,受正向电压，,V,2,被触发即可导通。如在,t,3,处给,V,2,加一个触发脉冲，则,V,2,、,V,D1,立即导通，整流电流的方向为,bV,2,R,L,V,D1,a,，至,t,4,处因电源电压为零，晶闸管自行关断。在,V,2,、,V,D1,导通时，,V,1,、,V,D2,因受反压而截止。其工作波形如图,8-28(b),所示。,图,8-28,单相桥式可控硅整流电路及波形,(a),单相桥式可控整流电路,;(b),工作波形,2,）电路参数的计算,输出电压平均值,U,o(av),。由图,8-28,（,b,）中的,u,o,波形可得输出电压平均值为,(8-22),输出电流平均值为,I,o(av),(8-23),流过每个晶闸管和整流二极管的电流平均值为,(8-24),晶闸管和整流二极管承受的最高反向电压为,(8-25),8.6.3,晶闸管的触发电路,晶闸管导通除了需要在它的阳极和阴极之间加正向阳压外，还必须在控制极与阴极之间加一定的正向触发电压，这种触发电压可由触发电路来提供。由于晶闸管一旦导通后，控制极就失去控制作用，因此触发电压一般是持续时间较短的脉冲信号，称为触发脉冲或触发信号。当然，也可以用正弦波交流电压和直流电压作为触发信号。,1,单结晶体管,单结晶体管是一种具有一个,PN,结、一个发射级,e,、两个基极,b,1,和,b,2,的双基极晶体管，简称单结管。,图,8-29,是单结管的结构、符号和等效电路。它是在一个,N,型硅片上引出两个欧姆接触极,b,1,和,b,2,（分别叫做第一基极和第二基极），在靠近,b,2,处制作一个,P,型区，并引出电极作为发射极,e,，最后密封成一个单结管。,图,8-29,单结管的结构、符号和等效电路,(a),结构,;(b),符号,;(c),等效电路,2,单结管的伏安特性,单结管发射极电压与发射极电流之间的关系曲线称为伏安特性，即,(8-26),图,8-30,是单结管伏安特性的测试电路及特性曲线。,图,8-30,单结管的测试电路及伏安特性曲线,（,a,）电路,;,（,b,）伏安特性曲线,由图,8-30,可知，当,b,2,、,b,1,之间加上直流电压,U,CC,时，此电压分别加于,R,b2,、,R,b1,上，,b,点对地电压为,(8-27),式中,为分压比。,3,单结管振荡器,1,）电路组成,图,8-31(a),所示为单结管张驰振荡器的电路图，图,8-31,（,b,）是其工作波形。由图,8-31(a),可知，电路中单结管外接定时电阻,R,e,、电容,C,、负载电阻,R,1,和温度补偿电阻,R,2,。,图,8-31,单结管张驰振荡器及工作波形,（,a,）电路,;,（,b,）工作波形,2,）工作原理,在图,8-31,中，当电源电压接通后，,U,CC,将通过,R,e,对电容,C,充电、使电容电压,u,C,（也就是单结管发射极电压,U,e,）逐渐升高。当,U,e,升高到峰点电压,U,P,时，单结管导通，此时,R,b1,迅速减小，电容电压,u,C,通过,PN,结向,R,1,放电。由于放电时间常数很小，放电很快结束，使得电容电压很快降低。当,U,e,降低到单结管的谷点电压,U,V,时（此时因经,R,e,流入的电流也小于,I,V,），单结管阻断。以后电源,U,CC,又通过,R,e,对电容,C,充电，重复以上过程。,3,）元件参数选择,根据电路可知，当发射极电压被充到,U,e,=,U,P,时，如所选电阻,R,e,太大，发射极电流,I,e,不能大于,I,P,，则单结管不能导通。同理，当发射极电压,U,e,下降到,U,V,时，如所选电阻,R,e,太小，则,I,e,不能小于,I,V,，也不能由导通转为截止而产生振荡，根据电路可算得,(8-29),4,触发脉冲对可控硅整流电路的同步控制,所谓同步控制，是指触发脉冲要和晶闸管的交流电源电压的相位配合得当。如图,8-32,所示，以单相桥式可控整流电路为例，必须使触发脉冲在电源电压每次过零后，都滞后,角出现，使晶闸管每次导通控制角,都相同。因为用单相桥式整流电路为单结管张弛振荡器供电，使得张驰振荡器在交流电压,u,2,每次过零点处，其电路工作状态都相同，即在,u,2,的每半个周期内，电容,C,的充放电过程都相同，从而保证了,u,2,每半个周期中的控制角,都相同，工作波形如图,8-32(b),所示。,图,8-32,可控硅整流同步控制电路及工作波形,其中对于,U,G,的波形，每半个周期中只是第一个触发脉冲起作用，因为晶闸管被触发导通后，控制极就失去了控制作用。,习 题,8.1,在图,8-33,所示电路中，己知输入电压,u,i,为正弦波，试分析哪些电路可以作为整流电路,?,哪些不能，为什么,?,应如何改正,?,图,8-33,8.2,在如图,8-5,所示的桥式整流电容滤波电路中，已知,C,=1000 F,，,R,L,=40,。若用交流电压表测得变压器次级电压为,20 V,，再用直流电压表测得,R,L,两端电压为下列几种情况，试分析哪些是合理的,?,哪些表明出了故障,?,并说明原因。,(1),U,o,=9 V,；,(2),U,o,=18 V,；,(3),U,o,=28 V;(4),U,o,=24 V,。,8.3,己知桥式整流电路负载,R,L,=20,，需要直流电压,U,o,=36 V,。试求变压器次级电压、电流及流过整流二极管的平均电流。,8.4,在桥式整流电容滤波电路中，已知,R,L,=120,，,U,o,=30 V,，交流电源频率,f,=50 Hz,。试选择整流二极管，并确定滤波电容的容量和耐压值。,8.5,如图,8-34,所示，已知稳压管的稳定电压,U,Z,=12 V,，硅稳压管稳压电路输出电压为多少？,R,值如果太大时能否稳压？,R,值太小又如何？,图,8-34,8.6,在图,8-13,所示的串联型稳压电路中，已知稳压管,V,DZ,的稳定电压,U,Z,=3.3 V,，输出电压的正常值为,U,o,=12 V,，如果,R,1,=1 k,，,R,2,应调到多大值？如要求,U,o,能调节,10%,，,R,2,应为多大的电位器？,8.7,在图,8-13,所示的串联型稳压电路中，已知取样电阻,R,1,=100,，,R,2,=400,，基准电压,U,Z,=6 V,，求输出电压的调节范围。,8.8,在下面几种情况中，可选用什么型号的三端集成稳压器？,（,1,）,U,o,=+12 V,，,R,L,最小值为,15;,（,2,）,U,o,=+6 V,，最大负载电流,I,Lmax,=300 mA,；,（,3,）,U,o,=-15 V,，输出电流范围,I,o,为,10,80 mA,。,8.9,如图,8-35,所示电路中，三极管起何种作用,?,图,8-35,图,8-36,8.10,如图,8-36,所示，三端集成稳压器静态电流为,I,o,=6 mA,，,R,p,为电位器，为了得到,10 V,的输出电压，试问：应将,R,p,调到多大？,8.11,图,8-37,是一种开关电源的基本原理图,试说明,L,、,C,、,VD,的作用并画出图中,U,E,、,u,C,、,U,o,的波形。,图,8-37,图,8-38,8.12,如图,8-38,所示电路为一开关电源原理图，说明图中三极管,V,、二极管,V,D,、电容,C,的作用？,8.13,确定在图,8-39,中，开关在“,1”,和“,2”,位置时各输出电压值或输出电压范围。,图,8-39,8.14,有一电阻性负载单相桥式可控整流电路，它需要的直流电压为,0,60 V,，直流电流为,0,10 A,。试计算变压器次级电压的有效值并选择整流二极管和晶闸管。,8.15,一单相桥式可控硅整流电路，电阻性负载,R,L,=5,，电源电压,U,2,=220 V,，晶闸管的控制角,=60,。试求：（,1,）输出直流电压；（,2,）选择整流二极管和晶闸管。,8.16,图,8-40,所示是一个什么电路？由几部分构成？,A,点、,B,点、,C,点为何种电压波形？调节,R,p,的大小对,D,点的输出信号有何影响？,图,8-40,