第5章 二极管及简单直流电源电路PPT课件

变压器是依靠“磁耦合”，把能量 从初级传输到次级，如图5.3所示。
图5.3 变压器的工作原理
变压器的作用概括起来为“四变”， 即变换电压、变换电流、变换阻抗和变换 相位。
※变换交流电压。当变压器的初级线圈接上 交流电压后，在初、次级线圈中将有交变 的磁通产生。
由于通过各组线圈的磁通相同，故这 两个线圈中每匝所产生的感应电动势一样 大。
变压器是利用电磁感应的原理工作的。 如果在变压器的初级线圈加上交流电源， 则在这个线圈中就有交流电流通过，并在铁 心中产生交变磁通。 这个交变磁通同时穿过初、次级线圈， 在两个线圈中均产生出感应电动势。
对负载而言，次级线圈中的感应电 动势就相当于电源的电动势，该电动势 加在负载回路上产生次级电流。
（3）额定电流（I1N和I2N）：指规定的初、次 级满载电流值。
（4）额定频率（fN）：我国规定工频为50Hz。
（5）变压器的效率（）：指变压器输出功率
与输入功率的百分比，即
P2 100%
P1
变压器的效率较高，大容量变压器 的效率可达98%～99%，小型电源变压 器也能达到70%～80%。
另外，还有额定工作状态下变压器 的温升也属额定值。
低压线圈匝数少而通过的电流大， 可用较粗的导线绕制。
※变换交流阻抗。在电子设备中，总希望负载
获得最大功率，达到最大功率传输。其条件 是阻抗匹配，即负载电阻RL等于信号源的内 阻RS。
但在实际应用中，RL往往与RS不相等， 为达到阻抗匹配，只需在二者之间加一个合 适的变压器即可。以电阻为例（见图5.4）。
图5.1 变压器外形和符号
（a）铁心式
（b）铁壳式
图5.2 铁心式和铁壳式变压器外形图
变压器的种类
变压器的种类很多，常见的有输配 电用的电力变压器，电解用的整流变压 器，实验用的调压变压器，电子技术中 的输入、输出变压器等。
变压器虽然种类很多，但工作原理 是一样的。
5.1.2 了解变压器的工作原理和作用
铁心是变压器的磁路通道。
为减小涡流和磁滞损耗，铁心采用 磁导率较高而且相互绝缘的硅钢片叠装 而成。
通信用的变压器也有用铁氧体磁心 材料的。
变压器铁心的型式可分为铁心式和 铁壳式两种，如图5.2所示。
铁心式铁心成“口”字形，线圈包 着铁心；铁壳式铁心成“日”字形，铁 心包着线圈。
（a）外形
（b）符号
5.1 认识变压器
5.1.1 了解变压器的结构
变压器主要由铁心和线圈（又叫线 包）两分组成。
线圈有两个或多个绕组：与电源相 连的绕组称为初级线圈（或原线圈）； 与负载相连的绕组称为次级线圈（或副 线圈）。
线圈与线圈之间，以及线圈与铁心 之间都相互绝缘，初、次级线圈之间没 有电的连接，它们通过“磁”耦合传送 能量。
在电子线路中，有时需要不同相位的 信号，如正反馈振荡电路的反馈信号的不 同极性要求，这时可采用改变线圈的连接 方式来改变变压器的输出极性。
如图5.6所示，1—3为同名端，将4端 接地从3端取信号时，与把3端接地，从4端 取信号，得到的信号相位正好相反。
图5.6 变压器变换相位
变压器由于在运行时存在自身的功率 损耗 P耗 ，故其输出功率P2小于输入功率 P1，即 P耗 = P1P2，所以变压器的效率始 终小于100%。
U1 E1 N1 n U2 E2 N2
式中：U1—初级线圈两端电压； U2—次级线圈两端电压； n —变压器的变压比。
结论 变压器初、次级的端电压之比等于
这两个线圈的匝数之比。 讨论：若N2＞N1，则U2＞U1，是升
压变压器。 若N1＞N2，则U1＞U2，是降压变压
器。
※变换交流电流。变压器是一个能量传输设 备，忽略自身的损耗，则次级获得的功率
第5章 二极管及简单直流电源电路
5.1
认识变压器
5.2
认识二极管
5.3
认识二极管整流电路
电子设备中的直流电源基本是把交流 电进行整流、滤波和稳压而得到的。
直流电源主要由变压器、整流电路、 滤波电路和稳压电路组成。
关键器件是变压器、二极管、稳压管 等。
本章先介绍主要器件的特性，然后再 分析直流电源的工作原理及测试。
变压器的功率损耗 P耗 包括铁损Pfe （磁滞损耗和涡流损耗）和铜损PCu（线圈
导线电阻的损耗），即 P耗= PFe + PCu。 经研究发现：电流越大，铜损越大；
频率越高，铁损越大。
5.1.3 识读变压器的主要参数
变压器的铭牌上标注着该变压器的型 号、额定值等技术参数。
额定值是制造厂设计和试验变压器的 依据。
匝数越多，线圈上感应电动势越大，
即
E1 N1
E2 N2
式中：E1—初级线圈上感应电动势； E2—次级线圈上感应电动势； N1—初级线圈的匝数； N2—次级线圈的匝数。
初、次级线圈由铜导线绕制而成，
电阻很小，可忽略，那么线圈两端的路 端电压就等于电源电动势，即
因此可得
U1 = E1，U2 = E2
拓展与延伸 几种常用变压器
等于初级从电网吸取的功率，即P1 = P2。
考虑到P1 = U1I1cosφ1，P2 = U2I2cosφ2， 且φ1 = φ2，因而得
U1I1≈U2I2
故
I1 U2 N2 1
I2 U1 N1 n
结论
变压器工作时，初、次级线圈中的 电流与线圈的匝数成反比。
变压器的高压线圈匝数多而通过的 电流小，可用较细的导线绕制。
图5.4 变压器变换阻抗
负载接在变压器的次级，从初级看 进去，相当于接在初级绕组，但此时阻 值变为
RL = n2RL
这样通过变压器，负载电阻RL变化 量达n2。
※变换相位。变压器初、次级线圈极性遵循 所谓同名端原则：初、次级线圈在绕制时 的绕制方向决定了初级和次级有一对端子 极性（相位）相同，称为同名端，在符号 中加黑点表示（见图5.6）。
在额定条件下运行时，可保证变压器 长期可靠地工作，并具有良好的性能。
变压器的额定值一般包括以下5项。
（1）额定容量（SN）；指次级的最大视在 功率，以VA（伏安）或kVA（千伏安）表 示。
（2）额定电压（U1N和U2N）：额定初级电 压U1N是指接到初级线圈上电压的额定值； 额定次级电压U2N是指变压器空载时，初级 加上额定电压后，次级两端的电压值。单 位为V或kV。