模电第八章 直流电源.ppt

第八章 直流电源 任何电子设备都需要直流电源供电，获得直流电源的方法很多（如干电池、蓄电池、直流电机等），但较为常用和实用的是利用交流电（220V50Hz，10%波动）变换而成的直流电源。 §1 概述 §2 单相整流滤波电路 整流电路的关键元件： §3 串联型线性稳压电路 三、三端固定式输出集成稳压器及其应用 1. 三端固定式输出集成稳压器 XX 两位数字为输出电压值 输出固定电压 输出正电压 78XX 输出负电压 79XX §1 概述 §2 单相整流滤波电路 §3 串联型线性稳压电路 §4 开关型稳压电源 一、对直流电源的要求 1、能输出不同电路所需要的电压和电流； 2、直流输出电压平滑，脉动成分小； 3、当电网电压或负载电流波动时输出电压的幅值能保持基本稳定； 4、交流电变换为直流电时转换效率要高。 u u t t 二、小功率直流电源的主要组成部分 变压器：将220V电网电压变换成所需要的交流电压。 u4 uo u3 u2 u1 交流电源 负载 变压 整流 滤波 稳压 整流电路：利用具有单向导电性的整流元件将正负交替的正弦交流电变为单方向的脉动电压。 二、小功率直流电源的主要组成部分 u4 uo u3 u2 u1 交流电源 负载 变压 整流 滤波 稳压 稳压电路：使输出的直流电压保持稳定。 滤波器：将脉动电压中的纹波滤除，使输出电压变为较为平滑的直流电压。 具有单相导电性的二极管 整流电路可分为三相整流和单相整流，一般在小功率直流电源（1KW以下）采用单相整流，经常采用的单相整流电路有单相半波整流电路和单相桥式整流电路。 作用：交流电压 → 单向脉动的直流电压 理想化处理：负载为纯阻性；整流二极管为理想二极 管；变压器无损耗，内部压降为零。 一、整流电路 单相半波整流电路 uD O u ?t O uo O u2正半周： u2负半周： 一、整流电路 单相桥式整流电路 1、电路结构 用4个二极管接成电桥的形式，故称为桥式整流电路。 二极管接法：左阳右阴；上下输入、左右输出。 一、整流电路 2、工作原理 u 正半周，UaUb，二极管 1、2导通，3、4 截止 。 uD3uD4 ? － uo uD ?t ?t RL u2 io uo 1 3 2 4 a b + – + – ? － u 一、整流电路 u 正半周，UaUb，二极管 1、2导通，3、4 截止 。 uD3uD4 uo uD ?t ?t RL u io uo 1 3 2 4 a b + – + – u u 负半周，UaUb，二极 管 3、4 导通，1、2 截止 。 ? － ? － uD1uD2 2、工作原理 一、整流电路 uD3uD4 uo uD ?t ?t u uD1uD2 负载上仍然得到单一极性的脉动电压，但在同样的变压器二次侧电压下，桥式整流的输出电压平均值是半波整流时的2倍。 桥式整流的输出电压脉动成分比半波整流时下降了。 2、工作原理 一、整流电路 3、主要参数 ① 输出电压平均值 UL ② 输出电流平均值 IL uO的周期为π 一、整流电路 4、整流元件的选择 一、整流电路 ① 二极管的电流平均值 ② 二极管承受的最大反向电压 二极管的导通时间是RL的一半，所以D上的平均电流只有RL上的一半。 4、整流元件的选择 一、整流电路 ① 二极管的电流平均值 ② 二极管承受的最大反向电压 二极管的导通时间是RL的一半，所以D上的平均电流只有RL上的一半。 二极管最大整流电流IDF应大于ID，鉴于电网电压有10%的波动，一般 IDF =1.1 ID 。 二极管反向峰值工作电压URM应大于在电路中实际承受的最大反向电压的一倍。 二、滤波电路 电容和电感是基本的储能元件，在二极管导通时将一部分能量储存在电场或磁场中，然后再逐渐释放出来，从而在负载上得到比较平滑的波形。电容和电感对交流和直流成分呈现的阻抗是不同的，将它们合理地安排在电路中可以达到降低交流成分而保留直流成分的目的。 作用：脉动的直流电压 → 平滑的直流电压 主要元件元件：电容、电感 1、电容滤波电路 二、滤波电路 a b c uO ωt 0 π π 2 d a~c c~d D3、D4截止，uC 按指数规律变化(放电)。 D1、D2导通，uC 按正弦规律变化（充电）。 1、电容滤波电路 二、滤波电路 未加滤波电容前，二极管导通角： 加滤波电容后，二极管只在电容充电时导通，导通角： 注意： （1）接滤波电容后，输出电压的直流成分增加了，uO波形包