电工电子技术课件8

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,电力电子技术,第8章,电力电子技术 第8章,8.1 半导体直流稳压电源,第8章 电力电子技术,8.1.3,稳压,电路,8.1.1,整流,电路,8.1.2,滤波,电路,8.1 半导体直流稳压电源第8章 电力电子技术8.1.3,掌握直流稳压电源基本组成及各部分的作用。,掌握两种整流电路：半波和桥式整流电路的电路结 构、工作原理及器件参数的选取。,掌握各种滤波电路的电路结构、工作原理及特点。,掌握稳压管稳压电路的组成和工作原理。,了解串联型稳压电路和集成稳压电路的工作原理。,了解开关型稳压电源。,了解晶闸管可控整流和交流调压电路。,学习目标,掌握直流稳压电源基本组成及各部分的作用。学习目标,电源变压器:将交流电网电压,u,1,变为合适的交流电压,u,2,。,整流电路:将交流电压,u,2,变为脉动的直流电压,u,3,。,滤波电路:将脉动直流电压,u,3,转变为平滑的直流电压,u,4,。,稳压电路:在电网电压波动及负载变化时,保持输出电压,u,0,稳定。,8.1 半导体直流稳压电源,整 流 电 路,滤 波 电 路,稳 压 电 路,变压器,u,1,u,2,u,3,u,4,u,o,变压器,整 流 电 路,滤 波 电 路,稳 压 电 路,电源变压器:将交流电网电压u1变为合适的交流电压u2,整流电路的任务,是把交流电压转变为单向脉动的直流电压。常见的小功率整流电路，有单相半波、全波、桥式整流等。,为分析简单起见，我们把二极管当作理想元件处理，即,加正向电压导通，且正向导通电阻为零（相当于短路），加反向电压截止，且反向电阻为无穷大（相当于开路）。,8.1.1 整流电路,整流电路的任务是把交流电压转变为单向脉动的直流电压。常见的,1.单相半波整流电路,1）电路,u,1,u,2,T,r,VD,R,L,u,0,T,r,：,整流变压器,VD：,理想二极管,U,D,0，VD,导通；,U,D,=0，,I,取决于外电路；,U,D,0，VD,截止；,I,=0，,U,D,（,负值）取决于外电路。,R,L,：,负载电阻,u,1,，,u,2,：,正弦波,1.单相半波整流电路1）电路u1u2TrVDRLu0Tr：,u,2,0,时，二极管导通，,2）工作原理,u,2,0时，二极管导通，2）工作原理u20,，D,1,，D,3,通，,D,2,，D,4,止；,u,2,u,o,，D,1,、D,3,通,，C,充电,C,放电,，,指数规律，,快,！,u,2,u,o,，D,1,、D,3,仍导通,u,o,正弦规律,u,o,仍为正弦规律,t,2,t,1,C,放电，指数规律,慢,！,u,c,u,2,，D,1,、D,3,截止，,u,o,指数规律,有电容时的输出波形,t,1,/2,u,2,正弦规律，,慢,！,u,1,u,2,u,1,a,b,D,4,D,2,D,1,D,3,R,L,u,0,C,u2tu0t没有电容时的输出波形2）工作 0/2t1t2,u,2,t,u,0,t,有电容时的输出波形,半波整流电容滤波时,没有电容时的输出波形,u2tu0t有电容时的输出波形半波整流电容滤波时没有电容时的,u,0,t,u,2,t,u,2,u,o,时充电，在,u,2,u,o,时放电。,桥式整流电容滤波时，每个周期充、放电两次；半波整流电容滤波时，每个周期充、放电一次；,u0tu2tu2 uo时，二极管截止，电容通过RL放电，u,输出电压的平滑程度和平均值与电容的放电时间常数,R,L,C,有关。,R,L,C,越小，输出电压越低，输出电压中含纹波成分越大。,R,L,C,大,R,L,C,小,U,O,U,O,若空载（,R,L,开路），输出波形如何？,输出电压的平滑程度和平均值与电容的放电时间常数RLC有关。,3）滤波电容的选择与输出电压的估算,C,容量选择：,T,：交流电压的周期,C,耐压选择：,C,耐压,输出电压的估算：,半波整流电容滤波:,桥式整流电容滤波:,R,L,C,愈大,电容器放电愈慢,U,0,(平均值)愈大。,3）滤波电容的选择与输出电压的估算 C容量选择：T：交流电,4）电容滤波电路的特点,电路简单，波形平滑；,输出电压平均值提高大；,整,流二极管导通时间短，峰值电流大；,u,0,t,整流电路的输出电流,输出特性（外特性）较差；,4）电容滤波电路的特点 电路简单，波形平滑；输出,输出波形随负载电阻,R,L,或,C,的变化而改变,U,0,也随之改变。如,:,R,L,愈小,(,I,0,越大),U,0,下降多。,电容滤波电路适用于输出电压较高,负载电流较小且负载变动不大的场合。,输出特性(外特性):,u,O,电容,滤波,纯电阻负载,1.4,U,2,0.9,U,2,0,I,O,负载开路时的输出电压,输出波形随负载电阻RL或C的变化而改变,U0也随之改变。如:,2.电感滤波电路,在桥式整流电路与负载间,串入一电感,L,，就构成了电感滤波电路。,u,2,u,1,R,L,L,u,0,1）电路,2.电感滤波电路在桥式整流电路与负载间串入一电感L，就构成,对直流分量,(,f,=0)：,X,L,=0,相当于短路,电压大部分降在,R,L,上。对谐波分量：,f,越高,X,L,越大,电压大部分降在,X,L,上。,因此,在输出端得到比较平滑的直流电压。,2）滤波原理,u,2,u,1,R,L,L,u,0,整流输出的脉动电压中既含直流分量,(,f,=0),，也含各次谐波分量（不同频率的交流分量）。,对直流分量(f=0)：XL=0 相当于短路,3）电感滤波的特点:,整流管导电角较大,峰值电流很小,输出特性比,较平坦,适用于低电压大电流(,R,L,较小)的场合,。,电感铁芯笨重,体积大,易引起电磁干扰。,若在电感滤波器后再加一电容滤波，则构成了LC滤波器，滤波效果更好。,3）电感滤波的特点:整流管导电角较大,峰值电流很小,输,LC滤波器,LC滤波电路,电路结构,u,2,u,1,R,L,L,u,0,C,其滤波原理及应用场合与电感滤波相似,LC滤波器LC滤波电路电路结构u2u1RLLu0C其滤波原理,1）,LC,型,滤波器,LC,型,滤波电路,电路,同电感滤波电路。,3.,型,滤波电路,滤波原理及应用场合,u,2,u,1,R,L,L,u,0,C,2,C,1,为了改善滤波特性，可采取多级滤波的办法,如在电容滤波后再接一级（,LC,或,RC,）,滤波电路，从而构成（,LC,或,RC,）,-,型滤波电路。,1）LC 型滤波器LC 型滤波电路电路同电感滤波电路。,2）,RC,-,滤波,RC,-,u,0,R,u,2,u,1,C,1,C,2,R,L,电路,滤波原理,桥式整流电路输出的直流脉动电压经,C,1,滤波后，仍含有一定的纹波成分，再经,R,和,C,2,使其中的交流分量较多地降在电阻两端（因为电容,C,2,的交流阻抗很小），而较少地降在负载上，从而有较好的滤波效果。,2）RC-滤波RC-u0Ru2u1C1C2RL电路滤波,特点,电阻上有直流压降损失；,适用于负载电流较小，又要求输出电压脉 动很小的场合。,滤波效果好，脉动分量小；,特点 电阻上有直流压降损失；适用于负载电流较小，又,8.1.3 稳压电路,常用稳压电路（小功率）,稳压管稳压电路,集成稳压电路,电路简单，带负载能力差，一般只提供基准电压。,电路简单，带负载能力较强，作为电源使用。,8.1.3 稳压电路常用稳压电路（小功率）稳压管稳压电路集,1.稳压管稳压电路,1）电路,稳压电路,R,：,调整电阻,D,Z,：,稳压管与负载电阻,R,L,并联,u,2,u,1,R,L,u,O,C,VD,Z,u,Z,u,I,R,u,R,1.稳压管稳压电路1）电路稳压电路 R：调整电阻 D,u,2,t,0,t,u,I,u,O,t,2）工作原理,U,I,U,O,=,U,Z,I,Z,U,R,U,O,=,u,I,-,u,R,U,Z,当电源电压波动引起输出变化时，调整过程如下：,请自行分析电源电压下降时的调整过程。,u2t0tuIuOt2）工作原理UI UO=UZ,3）稳压管的选择,R,3）稳压管的选择R,2.串联型稳压电路,集成稳压器的基础,1）电路结构,U,I,U,O,调整,取样,比较放大,基准,U,B,U,f,U,Z,U,O,U,CE,U,I,R,L,R,1,R,2,+,R,T,串联式稳压电路由基准电压、比较放大、取样电路和调整元件四部分组成。,2.串联型稳压电路集成稳压器的基础1）电路结构UIUO调,基准电压部分：,稳压管稳压电路；,2）工作原理,取样部分：,R,1,，,R,2,串联，取出输出电压的一部分；,比较放大器,，运放组成差动放大，放大,U,Z,，,U,f,的差,；,调整,部分：,T，,与负载串联。,R,1,：,串联负反馈。,改变,U,Z,或电位器可调整,U,O,。,基准电压部分：稳压管稳压电路；2）工作原理 取样部分：,稳压原理,U,0,U,f,U,B,=A（,U,Z,-,U,f,）,U,CE,U,0,当,U,I,增加或输出电流减小使,U,0,升高时,U,B,U,f,U,Z,U,O,R,L,U,I,R,1,R,2,+,R,T,U,CE,稳压原理U0UfUB=A（UZ -Uf）UCEU0当U,集成稳压电源简介,3.集成稳压电源,将串联型稳压电路集成在一块半导体基片上；,体积小,可靠性高,使用灵活,价格低廉；,电路内部附有短路和过热保护环节；,常用的,W7800和W7900,系列,三端集成稳压器（只有输入，输出和公共引出端）。,集成稳压电源简介3.集成稳压电源将串联型稳压电路集成在一,1,端:输入端,3,端:公共端,2,端:输出端,W7800,系列稳压器外形,1,2,3,1,端:公共端,3,端:输入端,2,端:输出端,W7900,系列稳压器外形,1,2,3,1端:输入端W7800系列稳压器外形1231端:公共端,分类:,正稳压,W78XX,负稳压,W79XX,固定式,可调式,三端集成,稳压器,型号后,XX,两位数字,代表输出电压值,W78系列(输出,正,电压),W79系列(输出,负,电压),输出电压额定电压值有:,5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V七个档次。,有1.5A、0.5A和0.1A三个电流档次。,分类:正稳压W78XX负稳压W79XX固定式可调式三端集成稳,1）输出为固定正电压的电路,应用电路,C,O,W7800,C,I,U,I,+,_,+,_,U,O,1,2,3,0.11,F,1F,输入与输出端之间的电压不得低于3V,U,I,：整流滤波后的直流电压；,C,I,：用于抵消输入线较长时的电感效应，以防产生自激振荡，改善纹波特性。(通常取,0.33,F）,C,O,：为了瞬时增减负载电流时不致引起输出电压有较大的波动，改善负载的瞬态效应。(通常取 1,F）,1）输出为固定正电压的电路应用电路COW7800CIUI+,C,O,W7900,C,I,U,I,+,_,+,_,U,O,3,2,1,0.11,F,1F,2）输出为固定负电压的电路,输入与输出端之间的电压不得低于3V,公共端是正！,COW7900CIUI+UO3210.11F1F 2,3）输出为正、负电压的电路,W78XX,C,I,U,I,+,_,U,O,1,2,3,+,_,C,I,W79XX,1,2,C,O,C,O,3,U,O,3）输出为正、负电压的电路W78XXCIUI+UO123+,C,O,W78XX,C,I,U,I,+,_,+,_,U,O,1,2,3,U,XX,U,Z,R,D,Z,U,XX,:,为,W78XX,固定输出电压,U,O,=,U,XX,+,U,Z,4）提高输出电压的电路,COW78XXCIUI+UO123UXXUZRDZUXX:,5）扩大输出电流的电路,I,2,I,1,=,I,R,+,I,B,=-,U,BE,/,R,+,I,C,/,C,O,W7800,U,I,+,_,+,_,U,O,C,I,1,2,3,T,I,1,I,R,I,B,I,C,I,3,I,2,R,一般,I,3,很小，可忽略不计,则,：,输出电流比不接三