电力电子技术(16).ppt

8.1半导体直流稳压电源,第8章电力电子技术,8.1.3稳压电路,8.1.1整流电路,8.1.2滤波电路,掌握直流稳压电源基本组成及各部分的作用。掌握两种整流电路半波和桥式整流电路的电路结构、工作原理及器件参数的选取。掌握各种滤波电路的电路结构、工作原理及特点。掌握稳压管稳压电路的组成和工作原理。了解串联型稳压电路和集成稳压电路的工作原理。了解开关型稳压电源。了解晶闸管可控整流和交流调压电路。,学习目标,电源变压器将交流电网电压u1变为合适的交流电压u2。,整流电路将交流电压u2变为脉动的直流电压u3。,滤波电路将脉动直流电压u3转变为平滑的直流电压u4。,稳压电路在电网电压波动及负载变化时,保持输出电压u0稳定。,8.1半导体直流稳压电源,变压器,整流电路,滤波电路,稳压电路,整流电路的任务是把交流电压转变为单向脉动的直流电压。常见的小功率整流电路，有单相半波、全波、桥式整流等。为分析简单起见，我们把二极管当作理想元件处理，即加正向电压导通，且正向导通电阻为零（相当于短路），加反向电压截止，且反向电阻为无穷大（相当于开路）。,8.1.1整流电路,1.单相半波整流电路,1）电路,Tr整流变压器,VD理想二极管,UD0，VD导通；UD0，I取决于外电路；,UD0，VD截止；I0，UD（负值）取决于外电路。,RL负载电阻,u1，u2正弦波,u20时，二极管导通，,2）工作原理,u20，D1，D3通，D2，D4止；,u2uo，D1、D3通，C充电,,,,,,C放电，指数规律，快,u2uo，D1、D3仍导通,uo正弦规律,uo仍为正弦规律,C放电，指数规律慢ucu2，D1、D3截止，uo指数规律,有电容时的输出波形,,,,,u2正弦规律，慢,有电容时的输出波形,半波整流电容滤波时,,,没有电容时的输出波形,u2uo时充电，在u2uo时放电。桥式整流电容滤波时，每个周期充、放电两次；半波整流电容滤波时，每个周期充、放电一次；,输出电压的平滑程度和平均值与电容的放电时间常数RLC有关。RLC越小，输出电压越低，输出电压中含纹波成分越大。,RLC大,RLC小,,,UO,UO,若空载（RL开路），输出波形如何,,,,3）滤波电容的选择与输出电压的估算,C容量选择,T交流电压的周期,C耐压选择,C耐压,输出电压的估算,半波整流电容滤波,桥式整流电容滤波,RLC愈大电容器放电愈慢U0平均值愈大。,4）电容滤波电路的特点,电路简单，波形平滑；,输出电压平均值提高大；,整流二极管导通时间短，峰值电流大；,整流电路的输出电流,输出特性（外特性）较差；,输出波形随负载电阻RL或C的变化而改变,U0也随之改变。如RL愈小I0越大,U0下降多。,电容滤波电路适用于输出电压较高,负载电流较小且负载变动不大的场合。,输出特性外特性,负载开路时的输出电压,2.电感滤波电路,在桥式整流电路与负载间串入一电感L，就构成了电感滤波电路。,1）电路,对直流分量f0XL0相当于短路,电压大部分降在RL上。对谐波分量f越高,XL越大,电压大部分降在XL上。因此,在输出端得到比较平滑的直流电压。,2）滤波原理,整流输出的脉动电压中既含直流分量f0，也含各次谐波分量（不同频率的交流分量）。,,3）电感滤波的特点,整流管导电角较大,峰值电流很小,输出特性比较平坦,适用于低电压大电流RL较小的场合。,电感铁芯笨重,体积大,易引起电磁干扰。,若在电感滤波器后再加一电容滤波，则构成了LC滤波器，滤波效果更好。,LC滤波器,LC滤波电路,电路结构,,,其滤波原理及应用场合与电感滤波相似,1）LC型滤波器,LC型滤波电路,电路,,,同电感滤波电路。,3.型滤波电路,滤波原理及应用场合,为了改善滤波特性，可采取多级滤波的办法,如在电容滤波后再接一级（LC或RC）滤波电路，从而构成（LC或RC）-型滤波电路。,2）RC-滤波,,,RC-,电路,滤波原理,桥式整流电路输出的直流脉动电压经C1滤波后，仍含有一定的纹波成分，再经R和C2使其中的交流分量较多地降在电阻两端（因为电容C2的交流阻抗很小），而较少地降在负载上，从而有较好的滤波效果。,特点,电阻上有直流压降损失；,适用于负载电流较小，又要求输出电压脉动很小的场合。,滤波效果好，脉动分量小；,8.1.3稳压电路,常用稳压电路（小功率）,稳压管稳压电路,集成稳压电路,电路简单，带负载能力差，一般只提供基准电压。,电路简单，带负载能力较强，作为电源使用。,,,,,,1.稳压管稳压电路,1）电路,R调整电阻,DZ稳压管与负载电阻RL并联,,2）工作原理,UIUOUZIZURUOuI-uR,当电源电压波动引起输出变化时，调整过程如下,请自行分析电源电压下降时的调整过程。,,,3）稳压管的选择,,,,,,,,,2.串联型稳压电路,集成稳压器的基础,,1）电路结构,串联式稳压电路由基准电压、比较放大、取样电路和调整元件四部分组成。,,,,,,基准电压部分稳压管稳压电路；,2）工作原理,取样部分R1，R2串联，取出输出电压的一部分；,比较放大器，运放组成差动放大，放大UZ，Uf的差；,调整部分T，与负载串联。,R1串联负反馈。,改变UZ或电位器可调整UO。,,稳压原理,,,,当UI增加或输出电流减小使U0升高时,集成稳压电源简介,3.集成稳压电源,将串联型稳压电路集成在一块半导体基片上；,体积小,可靠性高,使用灵活,价格低廉；,电路内部附有短路和过热保护环节；,常用的W7800和W7900系列三端集成稳压器（只有输入，输出和公共引出端）。,1端输入端3端公共端2端输出端,W7800系列稳压器外形,1端公共端3端输入端2端输出端,W7900系列稳压器外形,,分类,型号后XX两位数字代表输出电压值,W78系列输出正电压W79系列输出负电压,,输出电压额定电压值有,5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V七个档次。,有1.5A、0.5A和0.1A三个电流档次。,1）输出为固定正电压的电路,应用电路,输入与输出端之间的电压不得低于3V,UI整流滤波后的直流电压；,CI用于抵消输入线较长时的电感效应，以防产生自激振荡，改善纹波特性。通常取0.33F）,CO为了瞬时增减负载电流时不致引起输出电压有较大的波动，改善负载的瞬态效应。通常取1F）,2）输出为固定负电压的电路,输入与输出端之间的电压不得低于3V,公共端是正,3）输出为正、负电压的电路,,UXX为W78XX固定输出电压UOUXXUZ,4）提高输出电压的电路,5）扩大输出电流的电路,I2≈I1IRIB-UBE/RIC/β,一般I3很小，可忽略不计,则,输出电流比不接三极管时的I2增大了IC。,电阻R的阻值要使功率管只能在输出电流比较大时才导通,,6）输出电压可调式电路,,,END,