电工学第七版下册第十八章

合集下载

相关主题

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

第18章直流稳压电源
18.1 整流电路 18.2 滤波器
18.3 直流稳压电源
总目录章目录返回
上一页下一页
第18章直流稳压电源
本章要求：
1. 理解单相整流电路和滤波电路的工作原理及
参数的计算; 2. 了解稳压管稳压电路和串联型稳压电路的工作原理; 3. 了解集成稳压电路的性能及应用。
总目录章目录返回
二极管承受的最高反向电压为 U DRM 2 2U 。
总目录章目录返回上一页下一页
4. 电容滤波电路的特点 (1) 输出电压的脉动程度与平均值Uo与放电时间常数RLC有关。 RLC 越大电容器放电越慢输出电压的平均值Uo 越大，波形越平滑。为了得到比较平直的输出电压
一般取τ RLC (3 5) T 2
总目录章目录返回上一页下一页
18.1.3 三相桥式整流电路
1. 电路
共阴极组 – u + D1 D3 D5 a b
C
io RL + uo –
o
三相变压器原绕组接成三角形，副绕组接成星形
D2 D4 D6
2. 工作原理共阳极组在每一瞬间共阴极组中阳极电位最高的二极管导通；共阳极组中阴极电位最低的二极管导通。
I
I D Io
(4) 每管承受的最高反向电压 UDRM U DRM 2U
ο (I 2π
1
π
m
sin t ) d t
2
1 2
Im
1 2

2U RL

1

U
2 RL
总目录章目录返回
1.57 I o
上一页下一页
5. 整流二极管的选择平均电流 ID 与最高反向电压 UDRM 是选择整流二极管的主要依据。
(T — 电源电压的周期)
近似估算取： Uo = 1. 2 U ( 桥式、全波） Uo = 1. 0 U （半波）当负载RL 开路，并且忽略管压降时，UO
2U
上一页下一页
总目录章目录返回
采用电容滤波时，输出电压 Uo 受负载变化（ RL IO ） 2U 有电容滤波影响较大，即带负载能力较差。因此电容滤波适合于要求输 0.45U IO 出电压较高、负载电流较小且无电容滤波 o 负载变化较小的场合。 (3) 流过二极管的瞬时电流很大 RLC 越大ＵO 越高，IO 越 uo 大整流二极管导通时间越短 2U O iD 的峰值电流越大。 t iD 选管时一般取： IOM =2 ID O t 结论
t t
2U
总目录章目录返回
上一页下一页
4. 参数计算 (1) 整流电压平均值 Uo
Uo
1
2π ο
π
2Usin td( t ) 0.45U
(2) 整流电流平均值 Io I o
Uo RL
0.45
U RL
(3) 流过每管电流平均值 ID (5) 变压器副边电流有效值 I
总目录章目录返回上一页下一页
18.2.1 电容滤波器
1. 电路结构 io D i a 2U ic + + O + u RL uo = uC C uo – –
3. 工作波形 u
动画
t
2U b O 2. 工作原理 t u >uC时，二极管导通，电源在给负载RL供电的同时也给电容充电， uC 增加，uo= uC 。 u <uC时，二极管截止，电容通过负载RL 放电，uC 按指数规律下降， uo= uC 。
I 1 π
ID = Io /2=0.45U/ RL
(4) 每管承受的最高反向电压 UDRM U DRM 2U
ο (I π
m
sin t ) d t
2
1 2
Im
1 2

2U RL

U RL
1.11I o
总目录章目录返回
上一页下一页
例1：单相桥式整流电路，已知交流电网电压为 220 V，负载电阻 RL = 50，负载电压Uo=100V，试求变压器的变比和容量，并选择二极管。解：负载电流I0 =U0/ RL =100/50=2 （A）每管流过的平均电流 ID = I0 /2=1 （A）
Uο
π
1 π 3

2 π 6
2U absin( t 30 )d( t ) 2.34U
Io Uο RL 2.34 U RL
(2) 整流电流平均值 Io
(3) 流过每管电流平均值 ID
ID
1 3
Io
(4) 每管承受的最高反向电压 UDRM U DRM 3 2U
总目录章目录返回
总目录章目录返回
上一页下一页
例2：试分析图示桥式整流电路中的二极管D2 或D4 断开时负载电压的波形。如果D2 或D4 接反，后果如何？如果D2 或D4因击穿或烧坏而短路，后果又如何？
~ + u _
D2 D1
u
D3
D4
+ o RL uo _ uo o
π
2π 3π
4π
t
t
π 2π 3π 4π 解：当D2或D4断开后电路为单相半波整流电路。正半周时，D1和D3导通，负载中有电流过，负载电压uo=u；负半周时， D1和D3截止，负载中无电流通过，负载两端无电压， uo =0。
总目录章目录返回
上一页下一页
~
+ u _
D2 D3
D1
D4
+ RL uo _
如果D2或D4接反则正半周时，二极管D1、D4或D2、D3导通，电流经D1、D4或D2、D3而造成电源短路，电流很大，因此变压器及D1、D4或D2、D3将被烧坏。
如果D2或D4因击穿烧坏而短路则正半周时，情况与D2或D4接反类似，电源及D1 或D3也将因电流过大而烧坏。
总目录章目录返回上一页下一页
o
t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t
2. 工作原理变压器副边电压 u ua ub uC
D1 D3 D5 – u +
t
a
io RL
o
uo

2
o
b
C
+ uo –
负载电压
D2 D4 D6
o
t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t
D2 D4 D6
o
t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t
在 t4 ~ t5 期间共阴极组中b点电位最高，D3 导通；共阳极组中a点电位最低，D2 导通。负载两端的电压为线电压uba。
总目录章目录返回上一页下一页
2. 工作原理变压器副边电压 u ua ub uC
D1 D3 D5 – u +
例：有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率 f=50Hz，负载电阻 RL = 200，要求直流输出电压Uo=30V，选择整流二极管及滤波电容器。解：2. 选择滤波电容器 ~ 取 RLC = 5 T/2
RLC 5 1 50 2 0.05 S
uD
2U
t
t
uD2 uD4
总目录章目录返回上一页下一页
18.1.2 单相桥式整流电路
1. 电路结构 a 1 －+ 4 u – 3 2 b
io
+ uo RL – －
3. 工作波形 u
2U
动画
t
uo
2U
2. 工作原理 u 负半周，Va< Vb ，二极管 D1、 D3截止，承受反压； D2、 D4导通。 RL 两端极性不变。
总目录章目录返回
上一页下一页
18.1.1 单相半波整流电路
1. 电路结构 Tr a
+ u – D io RL + uo – 3. 工作波形 u
2U
动画
O
t
b 2. 工作原理 u 正半周，Va>Vb，二极管D导通； u 负半周，Va< Vb，二极管D 截止，承受反压。
uo
2U
uD
O
O
选管时应满足： IOM ID ， URWM UDRM
最大整流电流
反向工作峰值电压
总目录章目录返回
上一页下一页
18.1.2 单相桥式整流电路
1. 电路结构 a 4 1 + u －– 3 2 b
io
+ uo RL – －
3. 工作波形 u
2U
动画
t
uo
2U
2. 工作原理 u 正半周，Va>Vb，二极管 D1、 D3 导通； D2、 D4 截止，承受反压。
上一页下一页
第18章直流稳压电源
小功率直流稳压电源的组成
变压交流电源
u1 u2 u3 u4
整流
滤波
稳压负载
uo
功能：把交流电压变成稳定的大小合适的直流电压
总目录章目录返回
上一页下一页
18.1 整流电路
整流电路的作用: 将交流电压转变为脉动的直流电压。整流原理：利用二极管的单向导电性常见的整流电路：半波、全波、桥式和倍压整流；单相和三相整流等。分析时可把二极管当作理想元件处理：二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。
变压器二次侧电压的有效值U =U0 /0.9=1 11（V）
考虑到变压器二次侧绕组及管子压降，变压器副边电压大约要高出10% ，即U 1.1×111V=122 V 则：每管承受的最高反向电压 U DRM 2U =172 V 可选用二极管2CZ55E，其最大整流电流为1A，反向工作峰值电压为300V。
在 t3 ~ t4 期间共阴极组中b点电位最高，D3 导通；共阳极组中c点电位最低，D6 导通。负载两端的电压为线电压ubC。
总目录章目录返回上一页下一页
2. 工作原理变压器副边电压 u ua ub uC
D1 D3 D5 – u +
t
a
io RL
o
uo

2
o
b
C
+ uo –
负载电压
uD
2U
t
t
uD2 uD4
总目录章目录返回上一页下一页
4. 参数计算 (1) 整流电压平均值 Uo：为半波整流电路的两倍
Uo =2×0.45U=0.9U (2) 整流电流平均值 Io： I o
Uo RL 00.9 .45 U RL
(3) 流过每管电流平均值 ID (5) 变压器副边电流有效值 I
总目录章目录返回上一页下一页
(2) 外特性曲线
有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频例：率 f=50Hz，负载电阻 RL = 200，要求直流输出电压Uo=30V，选择整流二极管及滤波电容器。
解：1. 选择整流二极管 ~ 流过二极管的电流
ID 1 2 IO 1 2 UO RL 1 2 30
负载两端的电压为线电压uab。
总目录章目录返回上一页下一页
2. 工作原理变压器副边电压 u ua ub uC
D1 D3 D5 – u +
t
a
io RL
o
uo

2
o
b
C
+ uo –
负载电压
D2 D4 D6 在 t2 ~ t3 期间共阴极组中a点电位最高，D1 导通；共阳极组中c点电位最低，D6 导通。负载两端的电压为线电压uaC。
总目录章目录返回上一页下一页
变压器副边电压 U 122 V 变比 K 1.8 122 变压器副边电流有效值
220
I = U/ RL = U0 /（ 0.9 RL ）= 1.11 Io= 2 1.11 = 2. 2 A
变压器容量 S = U I = 122 2.2 = 207. 8 V A
t
a
io RL
o
uo

2
o
b
c D2 D4 D6
+ uo –
负载电压
o
结论：在一个周期中，每个二极管只有三分之一的时间导通（导通角为120°）。负载两端的电压为线电压。
总目录章目录返回上一页下一页
t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t
3. 参数计算
(1) 整流电压平均值 Uo
总目录章目录返回上一页下一页
2. 工作原理动画变压器副边电压 u ua ub uC
D1 D3 D5 – u +
t
a
io RL
o
uo

2
来自百度文库
o
b
C
+ uo –
负载电压
D2 D4 D6
在 t1 ~ t2 期间共阴极组中a点电位最高，D1 导通；共阳极组中b点电位最低，D4 导通。
o
t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t
上一页下一页
18.2 滤波器
交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直流，
其中既有直流成份又有交流成份。滤波原理：滤波电路利用储能元件电容两端的电压(或通过电感中的电流)不能突变的特性, 滤掉整流电路输出电压中的交流成份，保留其直流成份，达
到平滑输出电压波形的目的。
方法：将电容与负载RL并联(或将电感与负载RL串联)。
+ u –
0.075 A
+
C RL
+ uo –
200
变压器副边电压的有效值 U U O 30 25V 1.2 1.2 二极管承受的最高反向电压可选用二极管2CP11 U DRM 2U 2 25 35 V IOM =100mA URWM =300V
总目录章目录返回上一页下一页

电工学第七版 下册第十八章

电工学第七版下册第十八章