1、直流穩壓電源直流穩壓電源濾波濾波整流整流穩壓穩壓變壓變壓交流交流電源電源負負載載OtuOtuOtuOtuOtu220 V單向脈動直流單向脈動直流電壓電壓合適的合適的交流電壓交流電壓濾波濾波穩壓穩壓一、半波整流一、半波整流)sin(222tUu tO 2 3 u222U tO 2 3 uO22U 0 2O)(d)sin(221ttUU 245. 0U tO 2 3 iD= iO2RM2UU L2OD45. 0RUII RL220 V+ uu2iD+ uD tO 2 3 uD22U V3RLV4V2V1u1u2+uo ioRLV4V3V2V1+uo u2u1輸入正半周輸入正半周1.1.工作原理工作

2、原理2. 波形波形輸入負半周輸入負半周 tO tO tO tO 2 3 2 3 Im 2 2 3 3 uOu2uDiD= iO22U22UU2+uo 二、橋式整流電路二、橋式整流電路3. 參數估算參數估算1) ) 整流輸出電壓平均值整流輸出電壓平均值)(d)sin(21 0 OttUU 229 . 022UU 2) ) 二極管平均電流二極管平均電流LOOD221RUII L245. 0RU 3) ) 二極管最大反向壓二極管最大反向壓2RM2UU to to to to 2 3 2 3 Im 2 2 3 3 uOu2uDiD = iO22U22UU24. 簡化畫法簡化畫法+uo RLio+u2

3、5. 整流橋整流橋把四只二極管封裝把四只二極管封裝在一起稱為整流橋在一起稱為整流橋 單向半波、橋式整流單向半波、橋式整流電路的區別是什么電路的區別是什么? 單向半波、橋式整流單向半波、橋式整流電路中二級管承受的電路中二級管承受的最高反向工作電壓分最高反向工作電壓分別是多少？別是多少？ 如何選擇整流如何選擇整流二級管？二級管？ 討論題討論題io + uo= uc RLV1V4V3V2+u 一、電容濾波電路一、電容濾波電路V 導通時給導通時給 C 充電，充電，V 截止時截止時 C 向向 RL 放電放電；1. 電路和工作原理電路和工作原理濾波后濾波后 uo 的波形變得平緩，平均值提高。的波形變得平緩

4、，平均值提高。電容電容充電充電電容電容放電放電C電容濾波電路2. 波形及輸出電壓波形及輸出電壓2O2U U 當當 RL = 時：時：O tuO 2 22U當當 RL 為有限值時：為有限值時：2O229 . 0UUU 通常取通常取 UO = 1.2U2RC 越大越大 UO 越大越大2)53(LTCR RL = 為獲得良好濾波效果，一般取：為獲得良好濾波效果，一般取：( (T 為輸入交流電壓的周期為輸入交流電壓的周期) )例例: : 單相橋式電容濾波整流，交流電源頻率單相橋式電容濾波整流，交流電源頻率 f = 50 Hz，負載電阻負載電阻 RL = 40 ，要求直，要求直流輸出電壓流輸出電壓 UO

5、 = 20 V，選擇，選擇整流二極管整流二極管及及濾波電容。濾波電容。 解解: :1. 選二極管選二極管V 172 . 1202 . 1O2 UU2RM2UU 選二極管應滿足：選二極管應滿足：IF (2 3) ID可選：可選：2CZ55C( (IF = 1 A，URM = 100 V) )或或 1 A、100 V 整流橋整流橋電流平均值：電流平均值： A0.2540 20212121LOOD RUII承受最高反壓：承受最高反壓：V 2422RM UU2. 選濾波電容選濾波電容s 02. 05011 fTs 04. 024 L TCR取取F 0001 40s 0.04 C可選可選： 1 000

6、F，耐壓，耐壓 50 V 的電解電容。的電解電容。二、電感濾波二、電感濾波RLL+u2 整流后的輸出電壓：整流后的輸出電壓：直流分量直流分量被電感被電感 L 短路短路交流分量交流分量主要主要降在降在 L 上上電感越大，濾波效果越好電感越大，濾波效果越好三、三、 型濾波型濾波L C1RL+u2 C2C1、C2 對交流對交流容抗小容抗小L 對交流對交流感抗感抗很很大大負載電流小時負載電流小時練練習習為什么要采用濾為什么要采用濾波電路？波電路？ 簡述電容濾波電簡述電容濾波電路的工作原理。路的工作原理。 RLCRIRIZDZ+UL +UC +u IL+ UR穩壓穩壓電路電路引起電壓不穩定的原因引起電壓

7、不穩定的原因交流電源電壓的波動交流電源電壓的波動負載電流的變化負載電流的變化 交流電源電壓增加交流電源電壓增加 整流輸出電壓整流輸出電壓UC增加增加負載電壓增加負載電壓增加 穩壓管的電流穩壓管的電流IZ顯著增加顯著增加 限流限流電阻電阻R上的壓降增加上的壓降增加負載電壓保持基本不變。負載電壓保持基本不變。RLCRIRIZDZ+UL +UC +u IL+ URu UC ULIZIRURUL RLCRIRIZDZ+UL +UC +u IL+ URRL IL ULIZIRURUL 電源電壓保持不變，負載電流增大電源電壓保持不變，負載電流增大電阻電阻R上的上的壓降增大壓降增大負載電壓下降負載電壓下降

8、穩壓管電流顯著減小穩壓管電流顯著減小通通過電阻過電阻R的電流和電阻上的壓降保持近似不變的電流和電阻上的壓降保持近似不變負載負載電壓近似不變。電壓近似不變。8+Uo +UI RLV1+UCE 并聯型并聯型穩壓電路穩壓電路 調整管與負載并聯調整管與負載并聯串聯型串聯型穩壓電路穩壓電路 調整管與負載串聯調整管與負載串聯+UI 取取樣樣電電路路調整管調整管比較放大比較放大電路電路基準電壓基準電壓UZUF 一、結構和穩壓原理一、結構和穩壓原理 穩壓的實質：穩壓的實質：UCE 的自動調節使輸出電壓恒定的自動調節使輸出電壓恒定串聯反饋式穩壓電路二、輸出電壓的調節范圍二、輸出電壓的調節范圍8+Uo +UI R

9、 2RLR 1R1UFUZR2RPZp212OFURRRRUU Z2p21OURRRRU Zp2p21minOURRRRRU Z2p21maxOURRRRU 一、固定輸出的三端集成穩壓器一、固定輸出的三端集成穩壓器Uo = 12VW7812123Co+UiCi抵消輸入抵消輸入長接線的長接線的電感效應，電感效應，防止自激防止自激改善負載改善負載的暫態響的暫態響應應,消除高消除高頻噪聲頻噪聲Uo W78 123Co+UiCiUo W79 321Co+UiCiW78 系系列列W79 系系列列提高輸出電壓的電路提高輸出電壓的電路 1Q12RRRIIII 輸出電壓輸出電壓 UO = U + UZW781

10、32 Ci CO DZ+UO +Ui +U +UZ R+Ui W78+UO R1R2IQIR2CiCO +U IR1(1)(2)22ORIUUR 2111RIRIRR URR)1(12改變改變R1、R2可改變輸出電壓可改變輸出電壓二、可調輸出的三端集成穩壓器二、可調輸出的三端集成穩壓器 LM317LM317的輸的輸出端和調整出端和調整端的電壓為端的電壓為1.2 V1.2 V。2 . 1)1(1POmax RRU靜態電流靜態電流 IQ很小可忽略。很小可忽略。UOmin = 1.2 VUo LM3173C+UiCIR1RPCO+RP 調到最上端時調到最上端時:RP 調到最調到最下端時下端時:V2

11、.352 . 1)24. 08 . 61( 1.2 V UO 35.2V封裝封裝CW78051 2 3UIUOGNDCW79051 2 3UIUOGND符號符號CW7800+213CW790013_2_塑料封裝塑料封裝金屬封裝金屬封裝3129.3晶閘管及晶閘管及整流電路整流電路一、晶閘管結構一、晶閘管結構電力電子技術GP1N1N2N2P2AKPNPNPNPN四層半導體結構。四層半導體結構。由管芯引出三個電極，稱陽極由管芯引出三個電極，稱陽極A A、陰、陰極極K K和門極和門極GG。p 具有具有J1、J2、J3三個三個PN結。結。p 可用三個二極管或兩個三極管等效。可用三個二極管或兩個三極管等效

12、。AP1N1P2N2GKKAGGKA晶閘管的外形晶閘管的外形KPKP螺旋式螺旋式平板式平板式晶閘管模塊晶閘管模塊 晶閘管加陽極負電壓-UA時(即陽極接電源負極，陰極接電源正極)，因為至少有一個PN結反偏截止，只能通過很小的反向漏電流，故晶閘管截止。此時，晶閘管的狀態稱為。 晶閘管加陽極正電壓UA時(即陽極接電源正極，陰極接電源負極)，若控制極不加電壓，仍有一個PN結反偏截止，只有很小的正向漏電流，故晶閘管仍然截止。此時，晶閘管的狀態稱為。 二、晶閘管的工作原理二、晶閘管的工作原理 UGK為正時，V2正偏導通，EC產生的控制極電流IG就是V2的基極電流IB2，它又是三極管V1的基極電流，V1的集

13、電極電流IC1。電流又流入V2的基極，再一次放大。這樣循環下去，形成了強烈的正反饋，使兩個三極管很快達到飽和導通，晶閘管導通。 晶閘管導通后，導通狀態完全依靠管子本身的正反饋作用來維持，即使控制極電流消失，晶閘管仍將處于導通狀態。 控制極的作用僅是觸發晶閘管使其導通，導通之后，控制極就失去了控制作用。 三、晶閘管電壓電流特性三、晶閘管電壓電流特性A正向導通雪崩擊穿O+UA-UA-IIAIHIG2IG1IG=0UboUDSMUDRMURRMURSM 晶閘管的導通和截止是由陽極電壓UA，陽極電流IA及控制極電壓UG(電流IG)等決定的，在實際應用中常用實驗曲線來表示它們之間的關系，這曲線稱為晶閘管

14、的電壓電流特性曲線。 晶閘管導通后可以通過很大的電流，而它本身的壓降只有1V左右，所以這一段特性曲線(BC段)靠近縱軸而且陡直，與二極管正向特性曲線相似。 晶閘管的反向特性與一般二極管相似 。四、晶閘管的主要參數四、晶閘管的主要參數斷態重復峰值電壓斷態重復峰值電壓UDRM 在門極斷路而結溫為額定值時，允許重復加在器件上的正向峰值電壓。反向重復峰值電壓反向重復峰值電壓URRM 在門極斷路而結溫為額定值時，允許重復加在器件上的反向峰值電壓。通態（峰值）電壓通態（峰值）電壓UT 晶閘管通以某一規定倍數的額定通態平均電流時的瞬態峰值電壓。使用注意：使用注意：通常取晶閘管的UDRM和URRM中較小的標值

15、作為該器件的額定電壓額定電壓。選用時，一般取額定電壓為正常工作時晶閘管所承受峰值電壓23倍。通態平均電流通態平均電流 I IT(AVT(AV）在環境溫度為40C和規定的冷卻狀態下，穩定結溫不超過額定結溫時所允許流過的最大工頻正弦半波電流的平均值最大工頻正弦半波電流的平均值。標稱其額定電流的參數。使用時應按有效值相等的原則有效值相等的原則來選取晶閘管。維持電流維持電流 I IH H 使晶閘管維持導通所必需的最小電流。一、電阻性負載一、電阻性負載tTVTR0a)u1u2uVTudidt12 tttu2uguduVTaq0b)c)d)e)00電爐、電焊及白熾燈等均屬于電阻性負載。組成：組成：由晶閘管

16、KP、負載電阻Rd和整流變壓器TR。變壓器T起變換電壓和電氣隔離的作用。u2為負半波KP承受反向電壓KP截止id=0，ud=0，uT=u2 u2的下一個周期工作情況同上所述，循環往復。 :時刻t01KP截止ud=0id=0因晶閘管和電阻負載是串聯連接id=i2=iT=0，uT=u2 時刻：1tu2仍為正半波KP承受正向電壓門極有觸發 022TddddduRuRuiuuKP，導通，時刻：22cos145. 0)(sin22122aaUttdUUd（1 1）輸出直流電壓平均值）輸出直流電壓平均值U Ud d（2 2）輸出直流電流平均值）輸出直流電流平均值 2cos145. 02addddRURUI

17、（3 3）輸出電壓有效值和電流有效值）輸出電壓有效值和電流有效值 aa42sin22ddRURUIaaa42sin2)()sin(2(21222UtdtUU單相半波可控整流電路，電阻負載，由220V交流電源直接供電。負載要求的最高平均電壓為60V，相應的平均電流為20A，試計算晶閘管的導通角、晶閘管承受的最大正、反向電壓。 (1) 求出最大輸出時的控制角，得 (2) 求晶閘管兩端承受的正、反向峰值電壓Umd22260cos110.2120.450.45220UUa m22311VUU77.8aottttu20t12 tug0ud0id0uVT0qab)c)d)e)f)+ + +a)u1TVTRLu2uVTudid變壓器T起變換電壓和電氣隔離的作用。電機的勵磁線圈、差電動機電磁離合器的勵磁線圈以及輸出串接平波電抗器屬于電感負載。:時刻t01KP截止id=0，ud=0，uk=u2 :時刻tt21KP導通id= ，ud=u2，uk=0 :時刻t2時刻t2由于電感Ld的作用電流不能突變，id只能從零逐漸增大，到已升至最大值，Ld存儲能量，eL的極性為上正下負。:時刻t3:時刻2t