直流电源-模拟电子技术.ppt

单击此处编辑母版标题样式,第,10,章 直流电源,主要内容：,10.1,直流电源的组成,10.2,整流电路,10.3,滤波电路,10.4,稳压管稳压电路,10.1,直流电源的组成及各部分的作用,改变电压值通常为降压,交流变脉动的直流,减小脉动,1),负载变化输出电压基本不变；,2),电网电压变化输出电压基本不变。,直流电源是能量转换电路，将,220V,（,或380,V,）,50Hz,的,交流电转换为直流电。,半波整流,全波整流,在分析电源电路时要特别考虑的两个问题：允许电网电压波动,10,，且负载有一定的变化范围。,一、工作原理,u,2,的正半周，,D,导通，,AD,R,L,B,，,u,O,=,u,2,。,u,2,的负半周，,D,截止，承受反向电压，为,u,2,；,u,O,=0,。,10.2,整流电路,10.2.1,整流电路的分析方法及其基本参数,二、主要参数,1.,输出电压平均值,U,O,(,AV,),输出电压平均值就是负载电阻上电压的平均值,2.,负载电流的平均值,3.,脉动系数,三、二极管的选择,根据流过二极管电流的平均值和它所承受的最大反向电压来选择二极管的型号。,二极管的正向平均电流等于负载电流平均值,二极管承受的最大反向电压等于变压器副边的峰值电压,对于二极管,最大整流平均电流,I,F,和,最高反向工作电压,U,R,均应留,10%,的余地，以保证二极管安全工作。,10.2.2,单相桥式整流电路,图,10.2.4,单向桥式整流电路,图,10.2.5,单向桥式整流电路的习惯画法,一、单向桥式整流电路的组成,在,实用电路中，多采用全波整流电路，最常用的是单向桥式整流电路,二、工作原理,1.,u,2,0,时，电流由,+,流出，经,D,1,、,R,L,、,D,2,流入,-,。,2.,u,2,0,时，电流由,-,流出，经,D,3,、,R,L,、,D,4,流入,+,。,图,10.2.6,单,相桥式,整流电路的波形图,三、,输出电压平均值,U,O,(,AV,),和输出电流的平均值,I,O,(,AV,),脉动系数：,四、,二极管的选择,考虑到电网电压波动范围为,10,，二极管的极限参数应满足：,与半波整流电路对二极管的要求相同,如何实现正、负电源？,将桥式,整流电路变压器副边中点接地，并将二个负载电阻相连接，且连接点接地。,三相整流电路,图,10.2.7,利用桥式整流电路实现正、负电源,图,10.2.8,三相整流电路,u,O,1,为,正；,u,O,2,为负,变压器副边的三个端均应接二只二极管，一只接阳极，另一只 接阴极。,D,1,D,2,D,3,轮流导通，阳极电位高的,D,先导通；,D,4,D,5,D,6,轮流导通，阴极电位低的,D,先导通。,滤波电路的结构特点,:,电容与负载,R,L,并联，,或电感与负载,R,L,串联。,交流,电压,脉动,直流电压,整流,滤波,直流,电压,R,L,L,R,L,C,10.3,滤波电路,滤波：,将脉动的直流电压变为平滑的直流电压,。,10.3.1,电容,滤波电路,一、滤波原理,充电,放电速度与正弦,波下降速度相似,按指数规律下降,滤波后，输出电压平均值增大，脉动变小。,C,越大，,R,L,越大，,越大，,放电越慢，曲线越平滑，脉动越小。,考虑整流电路的内阻,二、输出电压平均值,当负载开路时,当,R,L,C,（,35)T/2,时,考虑电网电压波动，电容的耐压值应大于,三、脉动系数,S,约为,10%20%,四、,二极管的导通角,导通角,无滤波电容时,。,有滤波电容时,，且,二极管平均电流增大，故其峰值很大！,小到一定程度，难于选择二极管！,五、电容滤波电路的输出特性和滤波特性,1.,输出特性,当,滤波电容选定后，输出电压平均值,U,O,（,AV,）,和输出电流平均值,I,O,（,AV,）,的关系。,2.,滤波特性,脉动系数,S,和输出电流平均值,I,O,（,AV,）,的关系。,10.3.2,倍压整流电路,分析时的两个要点：设,负载开路，,电路进入稳态。,u,2,负半周,，,u,2,加,C,1,上电压对,C,2,充电：,PD,2,C,2,A,，,最终,u,2,正半周,C,1,充电：,AD,1,C,1,B,，,最终,P,多倍压整流电路,适用于要求输出电压较高、负载电流较小的场合。,图,10.3.7,多倍压整流电路,一、,电感滤波电路,当回路电流减小时，感生电动势的方向阻止电流的减小，从而增大二极管的导通角。,电感对直流分量的电抗为线圈电阻，对交流分量的感抗为,L,。,适于大电流负载！,10.3.3,其它形式的滤波电路,二、,LC,滤波电路,输出直流电压为：,脉动系数,S,：,适用于各种场合。,图,10.3.9,复式滤波电路,(a),三、,LC,-,型滤波电路,图,10.3.9,复式滤波电路,(b),四、,RC,-,型滤波电路,图,10.3.9,复式滤波电路,(c),适用于负载电流较小的场合,适用于负载电流较小的场合,10.4,稳压管稳压电路,10.4.1,电路组成,整流滤波电路输出电压不稳定的主要原因：,负载变化；,电网电压波动。,图,10.4.1,稳压二极管组成的稳压电路,两个,基本公式,U,I,U,R,+U,O,I,R,I,DZ,+I,L,稳压管的伏安特性,图,10.4.2,稳压管的伏安特性,在,稳压管稳压电路中，只要使稳压管始终工作在稳压区，保证稳压管的电流：,I,Z,I,DZ,I,ZM,输出电压,U,O,就基本稳定。,10.4.2,稳压原理,从两个方面来分析：一是设电网电压波动，二是设负载变化，研究输出电压是否稳定。,10.4.3,性能指标,二、输出电阻,R,o,一、稳压系数,S,r,定义为：负载一定时稳压电路输出电压相对变化量与其输入电压相对变化量之比。,定义为：稳压电路输入电压一定时输出电压变化量与输出电流变化量之比。,输出电阻和稳压系数的估算,1.,输出电阻,R,o,2.,稳压系数,S,r,当,r,Z,R,L,，,r,Z,I,Lmax,I,Lmin,I,ZM,I,Lmax,+,I,Zmin,三、限流电阻,R,的选择,（,1,）,.,当电网电压最高和负载电流最小时，稳压管,I,Z,的值最大，此时,I,Z,不应,超过允许的最大值，即,或：,（,2,）,.,当电网电压最低和负载电流最大时，稳压管,I,Z,的值最小，此时,I,Z,不应低于其允许的最小值，即,或：,例,10.4.1,在,10.4.1,所示的电路中，已知,U,I,15V,，,负载电流为,1020mA,；,稳压管的稳定电压,U,Z,6V,，,最小稳定电流,I,Z,5A,，,最大稳定电流,I,ZM,40A,动态电阻,r,Z,15,。,（,1,）求解,R,的取值范围；,解,：（,1,）,360,180,（,2,）,15,（,3,）,在,允许范围内,R,的取值应当偏大些。,（,2,）若,R,250,，,则稳压系数和输出电阻各为多少？,（,3,）为使稳压性能好一些，,R,的值是大还是小些，为什么？,10,.5.4三端稳压器的应用,一、三端稳压器的外形及电路方框图,图,10.5.16三端稳压器的外形和方框图,金属封装,塑料封装,不同封装形式、正负电源管脚号不同。,