注册电气工程师考试学习资料直流稳压电源.ppt
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1、10 直流电源,7 直流稳压电源 7.1 掌握桥式整流及滤波电路的工作原理、电路计算;串联型稳压电路工作原理,参数选择,电压调节范围,三端稳压块的应用 7.2 了解滤波电路的外特性;硅稳压管稳压电路中限流电阻的选择 7.3 了解倍压整流电路的原理;集成稳压电路工作原理及提高输出电压和扩流电路的工作原理,考试大纲要求:,10.1 直流电源的组成及各部分的作用,一、直流稳压电源的组成,滤波 电路,整流 电路,稳压 电路,负 载,变压 器,交流 电源,将频率为50Hz、有效值为220V的单相交流电压转换为幅值稳定、输出电流为几十mA以下的直流电压。,二、功能,10.1 直流电源的组成及各部分的作用,
2、小功率直流电源,10.2 整流电路,10.2.1 整流电路的分析方法及其基本参数,一、整流的作用,利用二极管的单向导电性迫使电流只能单方向流过负载,从 而实现交流电变为直流电。,二、主要参数,1.输出电压平均值:整流输出电压在一个周期内的平均值。,1.整流管平均整流电流ID(AV):流过整流管的正向平均电流。,2.脉动系数:输出电压基波峰值与平均值之比。,2.整流管的最大反向峰值电压URM:整流管截止时两 端承受的 电压最大值。,三、整流二极管的选择(依据),单相半波整流电路,一. 电路组成,uo,图10.2.2 半波整流电路的波形图,二、工作原理,三、主要参数计算,1、输出电压平均值,2、整
3、流输出电压的脉动系数S,1、整流管平均整流电流,2、整流管的最大反向峰值电压URM,四、整流二极管的选择,例10.2.1 在图10.2.1整流电路中,已知变压器副边电压有效值 U2=30V,负载电阻RL=100,试问: (1)负载电阻RL上的电压平均值和电流平均值各为多少? (2)电网电压波动范围是10%,二极管承受的最大反向电压 和流过的最大电流平均值各为多少?,解:(1),(2),图10.2.1 单相半波整流电路,u2,uD,RL,T,u1,220V50Hz,10.2.2 单相桥式整流电路,一. 桥式整流电路的组成,由变压器 T 和二极管 D1D4 及负载 RL 组成。,图10.2.5 单
4、相桥式整流电路的习惯画法,D1和D3导通,D2和D4截止(相当于开路),u2,T,u1,RL,uo,io,二. 整流电路的工作原理,1、u2正半周,D4,D3,D2,D1,220V50Hz,+,D2 和 D4导通, D1和 D3 截止(相当于开路),u2,T,u1,RL,D4,D3,D2,uo,io,2、u2负半周,D1,220V50Hz,图10.2.6 单相桥式整流电路的波形图,三、主要参数的计算,四、二极管的选择,在实际选用二极管时,应至少有10%的余量。,解:(1),(2),+,-,+,-,u2,uO,D1 D4,图10.2.5 单相桥式整流电路的习惯画法,220V50Hz,u1,图10
5、.2.7 利用桥式整流电路实现正、负电源,10.3 滤波电路,电容 充电,电容 放电,二极管导通时给电容充电,二极管截止时电容向负载放电;,10.3.1 电容滤波电路,一、电路组成和工作原理,u2,T,u1,RL,D1,D4,D3,D2,uo,io,uC,滤波后输出电压uo 的波形变得平缓,平均值提高。,图10.3.1 单相桥式整流电容滤波电路(以正半周为例),220V50Hz,+,图10.3.1 单相桥式整流电容滤波电路及稳态时的波形分析,U2正、负半周工作时,电容滤波,输出波形依次为ab段、bc段、cd段等等。,t,iD,uO,0,t,t1,t4,t3,t2,0,二、输出电压平均值,为获得
6、较好的滤波效果,应选择滤波电容的容量满足 RLC=(35)T/2的条件。,图10.3.3 电容滤波电路输出电压平均值的分析,三、脉动系数,根据S的定义近似计算,得:,或:,四、整流二极管的导通角,加电容滤波后,只有在电容充电时二极管才导通, 因此每个二极管的导通角都小于。 因为U O(AV)大,I O(AV)大, 小,有冲击电流。 通常应选择 最大整流平均电流IF大于负载电流I O的23倍。,图10.3.4 电容滤波电路中 二极管 的电流和导通角,五、电容滤波电路的输出特性和滤波特性,O,IO(AV),O,IO(AV),0.9U2,U2,UO(AV),RLC减小,S,RLC减小,图10.3.5
7、 电容滤波电路的 输出特性和滤波特性,当滤波电容C选定后,输出电压平均值UO(AV)和输出电流平均值IO(AV)的关系,称为输出特性; 脉动系数S和输出电流平均值IO(AV)的关系,称为滤波特性。,例10.3.1 在图示电路中,要求输出电压平均值UO(AV)=15V,负载电流平均值IL(AV)=100mA, UO(AV) 1.2U2。试问: (1)滤波电容的大小; (2)考虑到电网电压的波动范围为,滤波电容的耐压值。,+,-,+,-,u2,uO,D1 D4,C,RL,+,10.3.2 倍压整流电路,+,-,+,-,u2,uO,C2,C1,B,A,+,-,+,-,一、电路,二、工作原理,(+),
8、(-),当u2正半周时,A点为“+”,B点为“-”,使得二极管D1导通, D2截止;C1充电,电流如图中实线所示,最大电压可达 U2 。 当u2负半周时,A点为“-”,B点为“+”,使得二极管D2导通, D1截止;C2充电,电流如图中虚线所示,最大电压可达2 U2 。,由于C1对电荷的储存作用,使得输出电压为变压器副边峰值的2倍。,同理可实现多倍压整流电路。,D1,D2,220V50Hz,图10.3.6 二倍压整流电路,图10.3.7 多倍压整流电路,三、多倍压整流电路,10.3.3 其它形式的滤波电路,一、电感滤波电路,图10.3.8 单相桥式整流电感滤波电路,大电流、小RL情况下,采用L滤
9、波,滤波后S小,平滑,大。但UO(AV)=0.9U2,1、型RC滤波电路,可以既不用过大电容,又能达到较高的滤波要求。即在 电容滤波之后再加一级RC滤波。,2、型LC滤波电路,二、复式滤波电路,图10.3.9 复式滤波电路(C),图10.3.9 复式滤波电路(b),10.4 稳压二极管稳压电路,10.4.1 稳压管稳压电路的组成,图10.4.1 稳压二极管组成的稳压电路,图10.4.2 稳压管的伏安特性,一、假设负载电阻RL变化即负载电流IL变化,10.4.2 稳压原理,理想下,IR=(UI UZ)/R 不变,即IDZ+IL不变。当RL变化,则IL变化,但其增减都由IDZ调节。即IL增加,则I
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