[工学]模拟电路课件10.ppt

第十章??????直流电源 半导体直流电源是将电网提供的交流电通过变压、整流、滤波、稳压等环节变换成所需的直流电。其原理框图如图所示。 各环节的功能 ： 变压：将交流电源电压变成符合整流要求的电压值。 整流：利用二极管的单向导电性将交流电压变成脉 动的直流电压。 滤波：滤去脉动直流电压中的高次谐波，使之成为平滑的直流电压。 稳压：在电网电压波动或负载变化时，保持输出稳定的直流电压。 10.1 单相整流电路 一、单相半波整流电路 2. 输出电压、电流平均值的计算 输出电压平均值UO 4.二极管平均电流ID和二极管最高反向电压UDRM 单相半波整流电路中流过二极管的电流ID就是输出电流IO；二极管正向导通，相当于短路；二极管反向截止，相当于断路。二极管承受反向电压就是输入的交流电压u2。 二、 单相桥式整流电路 1. 电路组成： 原理图如图所示 2.工作原理 单相桥式整流电路波形图 3.主要参数 (1) 单相桥式整流电压的平均值UO 3. 二极管中的平均电流ID 4. 二极管最大反向电压UDRM 4.整流元件及变压器的选择 (1) 根据ID、 UDRM 选择整流电路元件D1～ D4; (2) 根据负载RL的要求决定变压器副边的有效值， ∵ UO = 0.9 U2 , IO = 0.9 I2 ∴ U2 = 1.11 UO , I2 = 1.11 IO (3)根据U2 、I2和电源电压U1选择变压器。 变比： K= U1/ U2 容量： S = I2×U2 例1: 已知负载电阻RL＝80Ω，负载电压Uo＝110V。今采用单相桥式整流电路，交流电源电压为380V。试求(1)如何选用二极管? (2) 求整流变压器的变比及容量。 解: (1)二极管: (2) 整流变压器的变比和容量： 变比 10.2 滤波电路 一. 电容滤波器 1. 电路组成 2. 工作原理 分析: 设uC (0-) = 0, (1) u2 ＞0 (正半周) a) 当0＜ u2 ＜U2m b) 当 u2 ＜uC ，且π/ 2 ＜ωt ＜π时 (2) u2 ＜0 (负半周)， a) 在π＜ωt ＜3π/ 2，当 uC＜| u2 |＜U2m 时， D2、D4 导通， D1、D3 截止，有:iD = iC + iO, uC = uO，电容充电。 b) 在3π/ 2 ＜ωt ＜2π ，当| u2 |＜ uC 时，D1～D4截止 ，有:iD =0， iC = iO, uC = uO，电容放电 。 (3)电容滤波的外特性 电容滤波的输出电压UO随输出电流IO的变化曲线称为电容滤波的外特性。如图所示。 电容一定，输出电流IO=0(RL为无穷大)时,UO=U2m； 随着IO(RL减小)增加，输出电压UO下降。 而输出电流IO一定时，输出电压UO随电容C的减小而减小。从图中可以看出，电容滤波电路外特性差。所以，电容滤波仅适于小负载（负载电阻RL的阻值较大）或负载基本不变的场合。 3. 参数估算 ⑴电容器的选择 放电时间常数τ= RL C，若RL愈大，即τ愈大，则uO 愈平坦，脉动愈小，UO 值愈高。因此，输出电压受负载变化的影响较大，电容滤波电路的外特性较差。为得到较好的滤波效果，一般取: (2)输出平均电压和电流 在C=(3 ~ 5)T/2的条件下，有： UO = (1.1~1. 4 )U2 , 一般取： UO =1. 2 U2 例2: 有一单相桥式电容滤波整流电路，已知交流电源频率 f ＝50 HZ， U1 = 220V，负载电阻RL＝300 Ω，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 (2) 选择 滤波电容器 据式 τ= RL×C≥（3～5）T/2 取 RL×C=5T/2 且 f = 50 HZ T = 1 / f = 0.02 s 二. 电感滤波电路 它是利用流过电感线圈的电流不能突变的原理而组成的。因此，电感线圈必须与负载电阻串联。 当电路中流过的电流增加时，电感将产生反电势以阻止电流的增加； 而流过的电流减小时，反电势又阻止电流减小。所以，输出电流和电压的脉动减小，起到和电容滤波相同的效果。 电感滤波电路具有良好的外特性，但为了增大电感量，往往要带铁心，使得电感滤波电路笨重，体积大，也容易产生电磁干扰，使用不太方便。一般只适用于低电压大电流的场合。 10.3 稳压电路 一、稳压电路的性能指标 1.稳压系数Sr Sr是指在负载和环境温度不变时，稳压电路的输出电压相对变化率和输入电压的相对变化率