胆拖投注
当前页面:首页 >新闻中心新闻中心

直流电源的组成及各部分的作用

  直流电源的组成及各部分的作用_信息与通信_工程科技_专业资料。直流电源的组成及各部分的作用

  第十章 直流电源 华成英 第十章 直流电源 §10.1 直流电源的组成 §10.2 单相整流电路 §10.3 滤波电路 §10.4 稳压管稳压电路 §10.5 串联型稳压电路 §10.6 开关型稳压电路 华成英 .cn §10.1 直流电源的组成 直流电源的组成及各部分的作用 华成英 .cn 直流电源的组成及各部分的作用 直流电源是能量转换电路,将220V(或380V)50Hz的 交流电转换为直流电。 改变电压值 通常为降压 半波整流 交流变脉 动的直流 全波整流 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。 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。 华成英 .cn §10.2 单相整流电路 一、对整流电路要研究的问题 二、单相半波整流电路 三、单相桥式整流电路 华成英 .cn 一、对整流电路要研究的问题 1. 电路的工作原理:即二极管工作状态、电路波形的分析 2. 输出电压和输出电流平均值:即输出脉动直流电压和 电流平均值的求解方法 3. 整流二极管的选择:即二极管承受的最大整流平均电流 和最高反向工作电压的分析 为分析问题简单起见,设二极管为理想二极管,变压器内阻为0。 整流二极管的伏安特性: 理想化特性 理想二极管的正向导通 电压为0,即正向电阻为 0;反向电流为0,即反 向电阻为无穷大。 实际特性 华成英 .cn 二、单相半波整流电路 1. 工作原理 ? ? ? u2 ? ? u2 ? ? ? u2的正半周,D导通, A→D→RL→B,uO= u2 。 u2的负半周,D截止,承受反向电压,为u2; uO=0。 华成英 .cn 2. UO(AV)和 IL(AV)的估算 已知变压器副边电压有效值为U2 U O(AV) U O(AV) 1 π ? 2U 2 sin ? td(? t ) ? 2π 0 2U 2 ? ? 0.45U 2 π I L(AV) ? U O(AV) RL ? 0.45U 2 RL (3)二极管的选择 U R max ? 2U 2 I D(AV) ? I L(AV) 0.45U 2 ? RL 考虑到电网电压波动范围为 ±10%,二极管的极限参数应满 足: 0.45U 2 ? ? I F ? 1 .1 ? R L ? ?U ? 1.1 2U 2 ? R 华成英 .cn 三、单相桥式整流电路 1. 工作原理 若接反了呢? ? u2 ? O ? ? uO 四只管子如何接? u2的正半周 A→D1→RL→D3→B,uO= u2 u2的负半周 B →D2→RL→D4→ A,uO= -u2 O 集成的桥式整流电 路称为整流堆。 华成英 .cn 2. 输出电压和电流平均值的估算 U O(AV) 1 π ? ? 2U 2 sin ? td (? t ) π 0 2 2U 2 ? 0.9U 2 π U O(AV) 0.9U 2 ? ? RL RL U O(AV) ? I L(AV) 华成英 .cn 3. 二极管的选择 U R max ? 2U 2 I D(AV) ? I L(AV) 2 ? 0.45U 2 RL 考虑到电网电压波动范围为 ±10%,二极管的极限参数应满 足: 0.45U 2 与半波整 ? ? I F ? 1 .1 ? R 流电路对 L ? 二极管的 ?U ? 1.1 2U 2 ? R 要求相同 华成英 .cn §10.3 滤波电路 一、电容滤波电路 二、电感滤波电路 三、倍压整流电路 华成英 .cn 一、电容滤波电路 充电 放电速度与正弦 波下降速度相似 按指数规律下降 考虑整流电路的内阻 1. 工作原理 C 越大, RL越大,τ越大, 当 u2 ? uC 时,有一对二极管导通 ,对电容充电, ? 充电非常小。 放电越慢,曲线 ? uC 时,所有二极管均截止 ,电容通过 RL放电,? 放电 ? RLC。 越小。 滤波后,输出电压平均值增大,脉动变小。 华成英 .cn 2. 二极管的导通角 无滤波电容时θ=π。 有滤波电容时θ π,且二 极管平均电流增大,故其峰 值很大! 导通角 ?脉动 ? ? ? ?C ? ? ? 放电 ?? ?U O(AV) ? ? ? ? ?RL ? ?? ?? iD的峰值 ? θ小到一定程度,难于选择二极管! 华成英 .cn 3. 电容的选择及UO(AV)的估算 整流桥的 简化画法 T 当RLC ? (3~5) 时, U O(AV) ? 1.2U 2。 2 C的耐压值应大于 1.1 2U 2。 4. 优缺点 简单易行,UO(AV)高,C 足够大时交流分量较小; 不适于大电流负载。 华成英 .cn 二、电感滤波电路 适于大电流负载! ? ? RL ? ? ?U O(AV) ? ?? ? ? ? ?L ? ?交流分量 ? 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ωL。 RL RL 直流分量: U O(AV) ? ?U D(AV) ? ? 0.9U 2 R ? RL R ? RL 交流分量: uO(AC) ? RL 2 RL ? (? L) 2 ? ud ? RL ? ud ?L 华成英 .cn 三、倍压整流电路 ? ? ? 2 2U 2 ? ? 2U2 ? ? P ? 分析时的两个要点:设①负载开路,②电路进入稳态。 u2正半周C1充电:A→D1→C1→B,最终 UC1 ? 2U 2 u2负半周,u2加C1上电压对C2充电:P→D2→C2→A,最终 UC 2 ? 2 2U 2 华成英 .cn 讨论 已知变压器副边电压有效值为10V,电容足够大, 判断下列情况下输出电压平均值UO(AV)≈? 1. 正常工作; 2. C开路; 3. RL开路; 4. D1和C同时开路; 5. D1开路。 华成英 .cn §10.2 稳压管稳压电路 一、稳压电路的性能指标 二、稳压管稳压电路 华成英 .cn 一、稳压电路的性能指标 1. 输出电压 2. 输出电流 3. 稳压系数 表明电网电压波动时电路的稳压性能。 在负载电流不变时,输出电压相对变化量与输入电压变 化量之比。 ?U O U O ?U O U I Sr ? ?U I U I RL ? ?U I U O ? RL 4. 输出电阻 表明负载电流变化时电路的稳压性能。 在电网电压不变时,负载变化引起的输出电压的变化量 与输出电流的变化量之比。 ?U O Ro ? ?I O UI 5. 纹波电压 测试出输出电压的交流分量。 华成英 .cn 二、稳压管稳压电路 1. 稳压管的伏安特性和主要参数 伏安特性 符号 等效电路 稳定电压 UZ:稳压管的击穿电压 稳定电流 IZ:使稳压管工作在稳压状态的最小电流 最大耗散功率 PZM:允许的最大功率, PZM= IZM UZ 动态电阻 rz:工作在稳压状态时,rz=ΔU / ΔI 昆明治疗癫痫病专科医院 华成英 .cn 2. 稳压管稳压电路的工作原理 UI ? U R ? UO I R ? I DZ ? I L 电网电压??UI ??UO ? (UZ ) ?? I DZ ?? I R ??U R ??UO ? 若?U I ? ?U R,则UO基本不变。利用R上的电压变化补偿 U I的波动。 ? ?RL ?? U O ? (U Z ?) ? I D Z ?? I R ? ? ? ?RL ?? I L ?? I R ? 若?I D Z ? ??I L,则U R 基本不变,U O也就基本不变。 利用I D Z的变化来补偿 I L的变化。 华成英 .cn 3. 稳压管稳压电路的主要指标 (1)输出电压 (2)输出电流 (3)稳压系数 UO=UZ IZmax- IZmin≤ IZM- IZ ?U O U I Sr ? ? ?U I U O RL rz ∥ RL U I rz U I ? ? ? ? R ? rz ∥ RL U O R U O (4)输出电阻 Ro ? rz ∥ R ? rz 4. 特点 简单易行,稳压性能好。适用于输出电压固定、输出电 流变化范围较小的场合。 华成英 .cn 5. 稳压管稳压电路的设计 为减小Sr,取 值矛盾! (1)UI的选择 UI=(2~3)UZ (2)稳压管的选择 UZ=UO IZM-IZ ILmax- ILmin (3)限流电阻的选择 保证稳压管既稳压又不损坏。 rz U I Sr ? ? R UO I DZmin ? I Z 且 I DZmax ? I ZM 电网电压最低且负载电流最大时,稳压管的电流最小。 I D Z min ? U Im in ? U Z ? I Lmax ? I Z R U Im ax ? U Z ? I Lmin ? I ZM R U Im in ? U Z R? I Z ? I Lmax U Im ax ? U Z R? I ZM ? I Lmin 电网电压最高且负载电流最小时,稳压管的电流最大。 I D Z max ? 若求得R=200~300Ω,则该取接近200Ω还是接近300Ω?为什么? 若求得RminRmax,怎么办? 华成英 .cn 讨论:稳压管稳压电路的设计 已知输出电压为 6V,负载电流为0~ 30mA。试求图示电 路的参数。 依次选择稳压管、 UI、 R、 C、U2、二极管 1. 输出电压、负载电流→稳压管 2. 输出电压→UI 3. 输出电压、负载电流、稳压管电流、 UI →R 4. UI 、 R →滤波电路的等效负载电阻→C 5. UI → U2 6. U2、 R中电流→整流二极管 华成英 .cn ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 昆明癫痫病医院 昆明治疗癫痫病 昆明癫痫病专科医院 昆明治疗癫痫病医院 昆明治疗癫痫病专科医院 昆明最好的癫痫病医院 昆明羊角风医院 昆明治疗羊角风 昆明治疗羊角风医院 昆明羊角风专科医院 昆明治疗羊角风专科医院 昆明最好的羊角风医院 昆明军海医院 昆明军海脑科医院 昆明军海医院脑科 华成英 .cn §10.3 串联型稳压电路 一、基本调整管稳压电路 二、具有放大环节的串联型稳压电路 三、集成稳压器(三端稳压器) 华成英 .cn 一、基本调整管稳压电路 为了使稳压管稳压电路输出大电流,需要加晶体管放大。 I L ? (1 ? ? ) I O UO ? U Z ? U BE 稳压原理:电路引入电压负反馈,稳定输出电压。 不管什么原因引起UO变化,都将 通过UCE的调节使UO稳定,故称晶 体管为调整管。 若要提高电路的稳压性能, 则应加深电路的负反馈,即提 U O ? U I ? U CE 高放大电路的放大倍数。 华成英 .cn 二、具有放大环节的串联型稳压电路 ? ? ? ? 同相比例 运算电路 1. 稳压原理:若由于某种原因使UO增大 则 UO↑→ UN↑→ UB↓→ UO↓ 2. 输出电压的调节范围 R1 ? R2 ? R3 R ? R2 ? R3 ?U Z ? U O ? 1 ?U Z R2 ? R3 R3 华成英 .cn 3. 串联型稳压电路的基本组成及其作用 比较放大 取样电阻 调整管 基准电压 调整管:是电路的核 心,UCE随UI和负载 产生变化以稳定UO。 基准电压:是UO的 参考电压。 取样电阻: 对UO 的取样,与基准电压共同决定UO 。 比较放大:将UO 的取样电压与基准电压比较后放大,决定 电路的稳压性能。 华成英 .cn 4. 串联型稳压电源中调整管的选择 根据极限参数ICM、 U(BR)CEO、PCM 选择调整管! 应考虑电网电压的波动和负载电流的变化! IEmax=IR1+ILmax≈ ILmax ICM UCEmax=UImax- UOmin U(BR)CEO PTmax= IEmax UCEmax PCM 华成英 .cn 讨论一:对于基本串联型稳压电源的讨论 1. 若UO为10V~20V,R1= R3=1kΩ,则R3和UZ各为多 少? 2. 若电网电压波动±10%, UO为10V~20V,UCES=3V, UI至少选取多少伏? 0.9U2U +UU 3. 若电网电压波动± 10 %, Omax CES I为28V , UO为10V~20V ; 晶体管的电流放大系数为50,PCM=5W,ICM=1A;集成 运放最大输出电流为10mA,则最大负载电流约为多少? 应取几个极限值求出的负载电流最大值中最小的那个 作为电源的性能指标——最大负载电流 华成英 .cn 讨论二:关于实用串联型稳压电源的讨论 输出电流 取样电阻 限流型过流 保护电路 I E max U BE ? R0 1. 标出集成运放的同相输入端和反相输入端; 2. 电路由哪些部分组成? 3. UI=21V,R1= R2= R3=300Ω,UZ=6V, UCES=3V, UO=? 4. 如何选取R’和R? 华成英 .cn 讨论三:关于实用串联型稳压电源的讨论 其电流应大于调整管的穿透电流 电路可能产生了自激振荡 5. 取样电阻的取值应大些还是小些,为什么?它们有上限值吗? 6. 若电路输出纹波电压很大,则其原因最大的可能性是什么? 7. 根据图中过流保护电路的原理组成一种限流型过流保护电路。 华成英 .cn 三、集成稳压器(三端稳压器) 1. W7800系列 (1)简介 输出电压:5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V 输出电流:1.5A(W7800)、0.5A (W78M00)、0.1A (W78L00) 华成英 .cn (2)基本应用 将输入端接整流滤波电路的输出,将输出端接负 载电阻,构成串类型稳压电路。 使Co不通过 稳压器放电 抵销长线电感效应, 消除自激振荡 消除高频噪声 华成英 .cn (3) 输出电流扩展电路 为使负载电流大于三端稳压器的输出电流,可采 用射极输出器进行电流放大。 I L ? (1 ? ? )(I O ? I R ) 很小 二极管的作用:消除 UBE对UO的影响。 UO ? UO ? UD ?UBE 若UBE= UD,则 U O ? U O 三端稳压器的输出电压 华成英 .cn (4)输出电压扩展电路 U O ? (1 ? R2 ) ?U O ? I W R2 R1 IW为几mA,UO与三端 稳压器参数有关。 隔离作用 基准电压 R1 ? R2 ? R3 ?U O ? U O R1 ? R2 R1 ? R2 ? R3 ? ?U O R1 华成英 .cn 2. 基准电压源三端稳压器 W117 输出电压UREF=1.25V,调整端电流只有几微安。 保护 稳压器 R2 U O ? (1 ? ) ?U REF R1 减小纹波电压 华成英 .cn 讨论三:W117的应用 3V ? U I-U O ? 40V 3mA ? I O ? 1.5A 决定于IOmin 两种情况:1.已知UI 1. R1的上限值为多少? 2.自己选取UI 2. UO可能的最大值为多少? 决定于W117的输出 3. 输出电压最小值为多少? 4. UOmax=30V,选取R1、 R2; 根据输出电压表达式 5. 已知电网电压波动±10%,输出电压最大值为30V, UI 至少取多少伏? 输入电压最低、输出电压最高时, UImin-UOmax>3V。 华成英 .cn §10.4 开关型稳压电路 一、开关型稳压电路的特点和基本原理 二、串联开关型稳压电路 三、并联开关型稳压电路 华成英 .cn 一、开关型稳压电源的特点及基本原理 线性稳压电源:结构简单,调节方便,输出电压 稳定性强,纹波电压小。缺点是调整管工作在甲类状态, 因而功耗大,效率低(20%~49%);需加散热器,因而 设备体积大,笨重,成本高。 若调整管工作在开关状态,则势必大大减小功耗,提高 效率,开关型稳压电源的效率可达70%~95%。体积小, 重量轻。适于固定的大负载电流、输出电压小范围调节的 场合。 华成英 .cn 构成开关型稳压电源的基本思路: AC→DC→AC→DC 将交流电经变压器、整流滤波得到直流电压 ↓ 控制调整管按一定频率开关,得到矩形波 ↓ 滤波,得到直流电压 引入负反馈,控制占空比,使输出电压稳定。 华成英 .cn 二、串联开关型稳压电路 1. 电路组成及工作原理 T、D 均工作在开关状态。 uB=UH时 调整管 续流 二极管 滤波电路 uB=UL时 T饱和导通, D截止, uE≈ UI;L 储能,C 充电。 T截止, D导通, uE≈ -UD ;L 释放能 量,C 放电。 华成英 .cn 2. 波形分析及输出电压平均值 调整管 续流 二极管 滤波电路 Ton Toff UO ? ?U I ? ? (?U D ) ? ? U I T T 关键技术:大功率高频管,高质量磁性材料 稳压原理:若某种原因使输出电压升高,则应减小占空比。 华成英 .cn 3. 稳压原理 脉冲宽度调制式:PWM电路作用: UO↑→ Ton↓→ δ↓→ UO ↓ 其它控制方式: 脉冲频率调制式: UO↑→ T↑(脉宽不变)→ δ↓→ UO ↓ 混合调制式: UO↑→ T↑ Ton ↓→ δ↓→ UO ↓ 在串联开关型稳压电路中 UO UI,故为降压型电路。 华成英 .cn 三、并联开关型稳压电路(升压型) 1. 工作原理 要研究调整管在饱和导通和 截止状态下电路的工作情况。 uB=UL时 uB=UH时 T饱和导通, L 储能, D截止,C 对负载放电。 T截止,L产生感生电 动势, D导通; UI与L所 产生的感生电动势相加对 C 充电。 华成英 .cn 2. 输出电压 + - + - 只有L足够大,才能升 压;只有C足够大,输出 电压交流分量才足够小! 在周期不变的情况下,uB占空比越大,输出电压平均 值越高。 华成英 .cn 讨论 1. 什么样的电子设备适于用开关型稳压电源作 能源? 2. 在开关型稳压电源中,调整管的开关信号频 率高些好还是低些好?为什么? 3. 在开关型稳压电源中是否可不用电源变压器 而直接进行整流?为什么? 4. 如何使开关型稳压电路输出电压有较小的调 节范围? 华成英 .cn


胆拖投注



页面版权所有 © 2016 胆拖投注 工厂/公司地址:广州市广从一路龙归路段永兴工业区

电话:020-87470526、87470285 传真:020-87470261 E-mail:yihua@yihua-gz.com   网站地图