電工學第七版(下)電子技術(shù)第18章

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1、18.2 濾 波 器18.3 直 流 穩(wěn) 壓 電 源18.1 整 流 電 路 第 章 直 流 穩(wěn) 壓 電 源功 能 ： 把 交 流 電 壓 變 成 穩(wěn) 定 的 大 小 合 適 的 直 流 電 壓u 4 uou3u2u1 整 流 電 路 將 交 流 電 壓 轉(zhuǎn) 變 為 脈 動 的 直 流 電 壓 。 半 波 、 全 波 、 橋 式 和 倍 壓 整 流 ； 單 相 和 三 相 整 流 等 。 二 極 管 的 正 向 導 通 電 阻 為 零 ， 反 向 電 阻 為 無 窮 大 。利 用 二 極 管 的 單 向 導 電 性 t uDO u 負 半 周 ， VaVb， 二 極管 1、 3 導 通 ， 2

2、、 4 截 止 。 uouD ttuD1uD3 u t U2U2U2 4.參 數(shù) 計 算 LL RURUI 9.0oo o21 D II UU 2DRM o 11.121 2 2m It d)t sinI( ) d( sin21 ttU U0.9oU (1) 輸 出 直 流 電 壓 高 ； (2) 脈 動 較 小 ； (3) 二 極 管 承 受 的 最 大 反 向 電 壓 較 低 ； (4) 電 源 變 壓 器 得 到 充 分 利 用 。 目 前 ， 半 導 體 器 件 廠 已 將 整 流 二 極 管 封裝 在 一 起 ， 制 成 單 相 及 三 相 整 流 橋 模 塊 ， 這些 模 塊 只

3、有 輸 入 交 流 和 輸 出 直 流 引 線 。 減 少接 線 ， 提 高 了 可 靠 性 ， 使 用 起 來 非 常 方 便 。 單 相 橋 式 整 流 電 路 ， 已 知 交 流 電 網(wǎng) 電 壓 為 220V， 負 載 電 阻 RL = 50， 負 載 電 壓 Uo=100V， 試 求 變 壓 器 的 變 比 和 容 量 ， 并 選 擇 二 極 管 。 V 1119.01009.0o UU A122121 oD II V 17212222DRM UU A250110Loo RUI 考 慮 到 變 壓 器 副 繞 組 及 二 極 管 上 的 壓 降 ， 變 壓 器 副 邊 電 壓 一 般

4、應(yīng) 高 出 5%10%， 即 取 U = 1.1 111 122 V RLu iouo1234ab+ + A1D IV 172DRM U 81122220 .K 變 比 I = 1.11 Io= 2 1.11 = 2. 2 A S = U I = 122 2.2 = 207. 8 V A變 壓 器 副 邊 電 壓 U 122 V, A1D IV 172DRM U可 選 用 二 極 管 2CZ11C， 其 最 大 整 流 電 流 為 1A， 反 向 工 作峰 值 電 壓 為 300V。單 相 橋 式 整 流 電 路 ， 已 知 交 流 電 網(wǎng) 電 壓 為 220V， 負 載 電 阻 RL = 5

5、0， 負 載 電 壓 Uo=100V， 試 求 變 壓 器 的 變 比 和 容 量 ， 并 選 擇 二 極 管 。 uo+_ u+_ RLD2 D4 D1D3當 D2或 D4斷 開 后 電 路 為 單 相 半 波 整 流 電 路 。 正 半 周 時 ， D1和 D3導 通 ， 負 載 中 有 電 流 過 ， 負 載 電 壓 uo=u； 負 半 周 時 ， D1和 D3截 止 ， 負 載 中 無 電 流 通 過 ， 負 載 兩 端 無 電 壓 ， uo =0。 uo u 2 3 4 t t 2 3 4oo 則 正 半 周 時 ， 二 極 管 D1、 D4或 D2、 D3導 通 ， 電 流 經(jīng) D

6、1、 D4 或 D2、 D3而 造 成 電 源 短 路 ， 電 流 很 大 ， 因 此 變 壓 器 及 D1、 D4 或 D2、 D3將 被 燒 壞 。 則 正 半 周 時 ,情 況 與 D2或 D4接 反 類 似 ， 電 源 及 D1或 D3也 將 因 電 流 過 大 而 燒 壞 。 uo+_ u+_ RLD2 D4 D1 D3 交 流 電 壓 經(jīng) 整 流 電 路 整 流 后 輸 出 的 是 脈 動 直 流 ， 其 中 既 有 直流 成 份 又 有 交 流 成 份 。濾 波 電 路 利 用 儲 能 元 件 電 容 兩 端 的 電 壓 (或 通 過電 感 中 的 電 流 )不 能 突 變 的

7、特 性 , 濾 掉 整 流 電 路 輸 出 電 壓 中的 交 流 成 份 ， 保 留 其 直 流 成 份 ， 達 到 平 滑 輸 出 電 壓 波 形 的 目的 。方 法 ： 將 電 容 與 負 載 R L并 聯(lián) (或 將 電 感 與 負 載 RL串 聯(lián) )。 u uC時 ， 二 極 管 導 通 ， 電 源 在 給 負 載 RL供 電 的 同 時 也 給電 容 充 電 ， uC 增 加 ， uo= uC 。C C+C ici + +a D uoub RLio = uC 二 極 管 承 受 的 最 高 反 向 電 壓 為 。UU 22DRMuoU2U2u tO tO 25)(3L TCR 一 般

8、取(1)輸 出 電 壓 的 脈 動 程 度 與 平 均 值 Uo與 放 電 時 間 常 數(shù) RLC有 關(guān) 。 近 似 估 算 取 ： Uo = 1. 2 U ( 橋 式 、 全 波 ） Uo = 1. 0 U （ 半 波 ）U2 為 了 得 到 比 較 平 直 的 輸 出 電 壓 + +a D uoub RLio+C +uo- UUO 2 有 電 容 濾 波 無 電 容 濾 波0 Uoo IO 結(jié) 論 因 此 電 容 濾 波 適 合 于 要 求 輸 出 電 壓 較高 、 負 載 電 流 較 小 且 負 載 變 化 較 小 的場 合 。RLC 越 大 O 越 高 ，IO 越 大 整 流 二 極

9、管 導 通 時 間 越 短 iD 的 峰 值 電 流 越 大 。 uoU2 tOiD tO V 352522DRM UU A075020030212121 LOOD .RUII u RL uo+ + +C解 ： 25V1.230 21O .UU可 選 用 二 極 管 2CP11IOM =100mA URWM =50V 例 ： 有 一 單 相 橋 式 整 流 濾 波 電 路 ， 已 知 交 流 電 源 頻 率 f=50Hz，負 載 電 阻 RL=200， 要 求 直 流 輸 出 電 壓 Uo=30V,選 擇 整 流 二 極管 及 濾 波 電 容 器 。 例 ： 有 一 單 相 橋 式 整 流 濾

10、 波 電 路 ， 已 知 交 流 電 源 頻 率 f=50Hz，負 載 電 阻 RL=200， 要 求 直 流 輸 出 電 壓 Uo=30V,選 擇 整 流 二 極管 及 濾 波 電 容 器 。取 RLC = 5 T/2已 知 RL = 50 S 05.025015 L CR u RL uo+ + +C解 ： 2.選 擇 濾 波 電 容 器 F250F102502000.05 050 6L R.C可 選 用 C=250F， 耐 壓 為 50V的 極 性 電 容 器 。 L u RL uo+ + +C 濾 波 效 果 比 LC濾 波器 更 好 ， 但 二 極 管的 沖 擊 電 流 較 大 。比

11、形 LC 濾 波 器的 體 積 小 、 成 本 低 。 L u RL uo+ + +C2+C1R u RL u+ + +C2+C1 交 直 流 收 擴 兩 用 機 電 源N1 N3C2 0.047FD2 D3D4D12CZ12A 4N2 FU23A 2000F/50V+ C1 24VFU11A 直 流 24V交 流 220V 如 圖 電 源 輸 出 電 壓 為 24V, 電 流 為 1.8A。 變 壓 器 副 繞組 N3 的 電 壓 約 為 20V, C2起抑 制 高 頻 干 擾 作 用 ； 副 繞 組 N2的 電 壓 為 5.5V，供 照 明 指 示 燈 用 。 直 流 24V電 池 的 極

12、 性 可 任 意 接 入 。 UO = UZ =Ui UR= Ui IRR ; IR = IO + IZ UIUZ設(shè) UI一 定 ， 負 載 RL變 化+UI RL+C IO UO+u IR RDZ Iz限 流 調(diào) 壓 穩(wěn) 壓 電 路UO IZ IR UR UOUO IZ IR UR UO +UI RL+C IO UO+u IR RDZ Iz限 流 調(diào) 壓 穩(wěn) 壓 電 路 原 理 : IR=IZ+IOUO= UZ= Ui UR= Ui IRR電 源 電 壓 Ui UO IZ IR UR UO電 源 電 壓 Ui UO IZ IR UR UOUIUZ+UI RL+C IO UO+u IR RDZ

13、 Iz UZ = UO(2) IZM= (1.5 3) IOM(3) UI = (2 3) UO +UI RL+C IO UO+u IR RDZ Iz 由 穩(wěn) 壓 管 穩(wěn) 壓 電 路 和 運 算 放 大 器 可 組 成 恒 壓 源 。UORFR2R1 + + RL+UZRDZ +U UORFR2R1 + + +RLRDZ +UZ+U反 相 輸 入 恒 壓 源 同 相 輸 入 恒 壓 源 ZFO 1 URRU ZFO )(1 1 URRU 改 變 RF 即 可 調(diào) 節(jié) 恒 壓 源 的 輸 出 電 壓 。 Ui T R2UZ RL UO + R3+ + +UB+ DZ+ Uf+ R11R1R調(diào) 整

14、元 件 比 較放 大 基 準電 壓 取 樣電 路 當 由 于 電 源 電 壓 或 負 載 電 阻 的 變 化 使 輸 出 電 壓 UO 升 高 時 ， 有如 下 穩(wěn) 壓 過 程 ： O21 21f URR RRUU ZUU )( fZuoB UUAU UO Uf UB UO IC UCE 由 于 引 入 的 是 串 聯(lián) 電 壓 負 反 饋 ， 故 稱 串 聯(lián) 型 穩(wěn) 壓 電 路 。UI T R2UZ RL UO+ R3+ + +UB+ DZ+ Uf+ R11R1R ZBO U)RR R(1UU 21 1 Ui T R2UZ RL UO + R3+ + +UB+ DZ+ Uf+ R11R1R 單

15、 片 集 成 穩(wěn) 壓 電 源 ， 具 有 體 積 小 ,可 靠 性 高 ,使 用 靈 活 ,價 格 低 廉 等 優(yōu) 點 。最 簡 單 的 集 成 穩(wěn) 壓 電 源 只 有 輸 入 ， 輸 出 和 公 共 引 出 端 ,故 稱 之 為 三 端 集 成 穩(wěn) 壓 器 。1.分 類 兩 位 數(shù) 字 為 輸 出 電 壓 值三端穩(wěn)壓器 輸 出 固 定 電 壓 輸 出 正 電 壓78XX 輸 出 負 電 壓79XX （ 1. 25 37 V 連 續(xù) 可 調(diào) ） W7800系 列 穩(wěn) 壓 器 外 形1 輸 入 端3 公 共 端2 輸 出 端 W7900系 列 穩(wěn) 壓 器 外 形1 公 共 端3 輸 入 端2 輸

16、 出 端 輸 出 電 流 超 過 1. 5 A（ 加 散 熱 器 ） 不 需 要 外 接 元 件 內(nèi) 部 有 過 熱 保 護 內(nèi) 部 有 過 流 保 護 調(diào) 整 管 設(shè) 有 安 全 工 作 區(qū) 保 護 輸 出 電 壓 容 差 為 4% 5V、 6V、 9V、 12V 、 15V、 18V、 24V等 。 ( 反 映 當 負 載 電 流 和 環(huán) 境 溫 度 不 變 時 ， 電 網(wǎng) 電 壓 波 動 對 穩(wěn) 壓 電 路 的 影 響 。 0 0 o 100oo TIIU % UUUS ( 反 映 當 輸 入 電 壓 和 環(huán) 境 溫 度 不 變 時 ， 輸 出 電 流 變 化 時 輸 出 電 壓 保 持

17、 穩(wěn) 定 的 能 力 ， 即 穩(wěn) 壓 電 路 的 帶 負 載 能 力 。 00oo I %100 I T UUUS 0.0050.02% 0.11.0% (3) 輸 出 電 壓 UO (6) 最 大 輸 入 電 壓 UiM (7) 最 大 功 耗 PM OMOIMM )( IUUP (4) 最 大 輸 出 電 流 IOM (5) 最 小 輸 入 、 輸 出 電 壓 差 (Ui -UO ) min 輸 出 為 固 定 正 電 壓 的 接 法 如 圖 所 示COW7805CiUi+_ +_UO1 23 0.11F 1F 23220V 24V +C 24V +C W7815Ci +15V1 23Ci W79151 COCO 15V1F1F0.33F0.33F1000F1000F COW78XXCiUI+_ +_UO1 23 UXXUZ RDZ+_+_ IO= I2 + ICCOW78XXCiUI+_ +_UO1 23RUR IC I2 IOT+ CBEBR IRU IIII 12IR IR I3 COW78XXCIUI+_ +_UO1 23 UXX R3R4+-+ +- R1R2U+=U- XXURR R 43 3 021 1 URR R XXURR RRRU 43 3120 )1(