1、第十章第十章直流電源直流電源10.1直流電源的組成直流電源的組成10.2單相整流電路單相整流電路10.3濾波電路濾波電路10.4倍壓整流電路倍壓整流電路10.5硅穩壓管穩壓電路硅穩壓管穩壓電路10.6串聯型直流穩壓電路串聯型直流穩壓電路10.7集成穩壓器集成穩壓器10.8開關型穩壓電路開關型穩壓電路10.9可控整流電路可控整流電路10.1直流電源的組成直流電源的組成圖圖 10.1.1直流電源的組成直流電源的組成電網電網電壓電壓電源電源變壓器變壓器整流整流電路電路濾波器濾波器穩壓穩壓電路電路負負載載10.2單相整流電路單相整流電路10.2.1單相半波整流電路單相半波整流電路tU sin22LRU

2、2222U22U優點：使用元件少。優點：使用元件少。缺點：輸出波形脈動大；缺點：輸出波形脈動大；直流成分??；變壓器利用率直流成分??；變壓器利用率低。低。圖圖 10.2.110.2.2單相全波整流電路單相全波整流電路+ +- -圖圖 10.2.2全波整流電路全波整流電路圖圖 10.2.3全波整流電路波形圖全波整流電路波形圖22U222U10.2.3單相橋式整流電路單相橋式整流電路22UL22RU22U22UL22RU圖圖 10.2.4圖圖 10.2.5圖圖 10.2.610.2.4整流電路的主要參數整流電路的主要參數一、輸出直流電壓一、輸出直流電壓 UO( (A V) )(d2120oO(AV)

3、tuU 二、脈動系數二、脈動系數 SO(AV)O1mUUS 三、二極管正向平均電流三、二極管正向平均電流 ID( (A V) )四、二極管最大反向峰值電壓四、二極管最大反向峰值電壓 URM在橋式整流電路中，在橋式整流電路中，輸出直流電壓：輸出直流電壓：2202O(AV)9 . 022)(tdsin21UUtUU 脈動系數：脈動系數：)4cos1542cos342(22OttUu - - - - 67. 02232422O(AV)O1m UUUUS二極管正向平均電流：二極管正向平均電流：O(AV)D(AV)21II 二極管最大反向峰值電壓：二極管最大反向峰值電壓：2RM2UU 表表 10 - 1

4、單相整流電路的主要參數單相整流電路的主要參數 主要參數主要參數電路形式電路形式UO（AV）/U2SID（AV）/ IO（AV）URM / U2半波整流半波整流0.45157%100%1.41全波整流全波整流0.9067%50%2.83橋式整流橋式整流0.9067%50%1.4110.3濾波電路濾波電路10.3.1電容濾波電路電容濾波電路適用于負載電流較小的場合。適用于負載電流較小的場合。濾波電容大，效果好。濾波電容大，效果好。輸出直流電壓為：輸出直流電壓為：2O(AV)2 . 1 UU 脈動系數脈動系數 S 約為約為 10% 20%。2)53(LTCR 當當圖圖 10.3.110.3.2RC

5、- 型濾波電路型濾波電路輸出直流電壓為：輸出直流電壓為：O(AV)LLO(AV)URRRU + + 脈動系數脈動系數 S 約為：約為：SRRCS )/(1L2 適用于負載電流較小的場合。適用于負載電流較小的場合。圖圖 10.3.410.3.3電感濾波電路和電感濾波電路和 LC 濾波電路濾波電路一、電感濾波器一、電感濾波器適用于負載電流比較適用于負載電流比較大的場合。大的場合。二、二、LC 濾波器濾波器輸出直流電壓為：輸出直流電壓為：2O(AV)O(AV)9 . 0 UUU 脈動系數脈動系數 S ：SLCS 21 適用于各種場合。適用于各種場合。圖圖 10.3.5圖圖 10.3.610.3.4L

6、C - 型濾波電路型濾波電路圖圖 10.3.7圖圖 10 - 2各種濾波電路的性能比較各種濾波電路的性能比較序號序號 性能性能類型類型U O（AV）/U2適用場合適用場合整流管的整流管的沖擊電流沖擊電流外特性外特性1電容濾波電容濾波 1.2小電流小電流大大軟軟2RC - 型濾波型濾波 1.2小電流小電流大大更軟更軟3LC - 型濾波型濾波 1.2小電流小電流大大軟軟4電感濾波電感濾波0.9大電流大電流小小硬硬5LC 濾波濾波0.9適應性較強適應性較強小小硬硬10.4倍壓整流電路倍壓整流電路10.4.1二倍壓整流電路二倍壓整流電路22UiD1iD222U圖圖 10.4.1二倍壓整流電路二倍壓整流

7、電路10.4.2多倍壓整流電路多倍壓整流電路+- -+- -22U- -+ +u2+ - -222U+ - -222U+ - -222U+ - -222U+ - -222U適用于要求輸出電壓較高、負載電流較小的場合。適用于要求輸出電壓較高、負載電流較小的場合。圖圖 10.4.2多倍壓整流電路多倍壓整流電路10.5硅穩壓管穩壓電路硅穩壓管穩壓電路10.5.1穩壓電路的主要指標穩壓電路的主要指標整流濾波電路輸出電壓不穩定的主要原因：整流濾波電路輸出電壓不穩定的主要原因：負載變化；負載變化；電網電壓波動。電網電壓波動。一、內阻一、內阻 Ro常數常數 IOOoUIUR二、穩壓系數二、穩壓系數 Sr常數

8、常數常數常數 LLOIIOIIOOr/RRUUUUUUUUS10.5.2硅穩壓管的伏安特性硅穩壓管的伏安特性 O圖圖 10.5.1硅穩壓管的伏安特性硅穩壓管的伏安特性IU在反向擊穿區，流在反向擊穿區，流過穩壓管的電流發生很過穩壓管的電流發生很大變化，兩端電壓基本大變化，兩端電壓基本不變。不變。10.5.3硅穩壓管穩壓電路硅穩壓管穩壓電路一、電路組成和工作原理一、電路組成和工作原理穩壓原理：穩壓原理：1. UI 不變，不變，RL 減小減小RLILURUOIZIR=IL+IZ基本不變基本不變2. RL 不變，不變， UI 升高升高UIUOIZURUO=UI - - UR基本不變基本不變UOUO圖圖

9、 10.5.2二、內阻和穩壓系數的估算二、內阻和穩壓系數的估算1. 內阻內阻 RoZZIOo/rRrUUR 2. 穩壓系數穩壓系數 Sr當當 rZ RL ， rZ uA 時，時，uB = + UOPP，調整管飽和導通，調整管飽和導通，iE 向負向負載提供電流，并將能量儲存在電感的磁場中；載提供電流，并將能量儲存在電感的磁場中；當當 ut uA 時，時，uB = - - UOPP，調整管截止，調整管截止， iE = 0，電感，電感釋放能量，產生的電流流過負載和二極管。釋放能量，產生的電流流過負載和二極管。圖圖 10.8.2結論：結論：調整管處于開關狀態，發射極電位是高低交替調整管處于開關狀態，發

10、射極電位是高低交替的脈沖波形，經的脈沖波形，經 LC 濾波電路后，負載上得到較平滑的輸濾波電路后，負載上得到較平滑的輸出電壓互感器出電壓互感器 uO。 - -+ +- - 110DCESI0EOd)(d)(1d1TTTTtUtUUTtuTUII10IO1d1DUUTTtUTUT 脈沖波形的占空比。脈沖波形的占空比。TTD1 圖圖 10.8.3圖圖 10.8.2 電路的波形圖電路的波形圖10.9可控整流電路可控整流電路10.9.1晶閘管的基本特性晶閘管的基本特性一、結構與符號一、結構與符號圖圖 10.9.2晶閘管的結構和符號晶閘管的結構和符號陽極陽極陰極陰極控制極控制極二、工作原理二、工作原理圖

11、圖 10.9.41. 控制極不加電壓，無論在陽極與陰控制極不加電壓，無論在陽極與陰極之間加正向或反向電壓，晶閘管都不導極之間加正向或反向電壓，晶閘管都不導通。通。稱為阻斷稱為阻斷2. 控制極與陰極間加正向電壓，陽極控制極與陰極間加正向電壓，陽極與陰極之間加正向電壓，晶閘管與陰極之間加正向電壓，晶閘管導通導通。NPNPNPIG1 2IG1IG圖圖 10.9.3結論：結論：晶閘管由阻斷變為晶閘管由阻斷變為導通的條件是在陽極和陰極之間導通的條件是在陽極和陰極之間加正向電壓時，再在控制極加一個正的觸發脈沖；加正向電壓時，再在控制極加一個正的觸發脈沖；晶閘管由導通變為晶閘管由導通變為阻斷的條件是減小陽極

12、電流阻斷的條件是減小陽極電流 IA 。晶閘管導通后，管壓降很小，約為晶閘管導通后，管壓降很小，約為 1 V 左右。左右。三、伏安特性和主要參數三、伏安特性和主要參數1. 伏安特性伏安特性OUAKIAUBOABCIHIG= 0正向阻斷特性正向阻斷特性：當：當 IG= 0 ，而，而陽極電壓不超過一定值時，管子陽極電壓不超過一定值時，管子處于阻斷狀態。處于阻斷狀態。UBO 正向轉折電壓正向轉折電壓正向導通特性正向導通特性：管子導：管子導通后，伏安特性與二極管的通后，伏安特性與二極管的正向特性相似。正向特性相似。IH 維持電流維持電流當控制極電流當控制極電流 IG 0 時，時， 使晶閘管由阻斷變為導通

13、所使晶閘管由阻斷變為導通所需的陽極電壓減小。需的陽極電壓減小。IG 增大增大反向特性反向特性：與二極管的反向特性相似。：與二極管的反向特性相似。UBR圖圖 10.9.6晶閘管的伏安特性晶閘管的伏安特性2. 主要參數主要參數 斷態重復峰值電壓斷態重復峰值電壓 UDRM 反向重復峰值電壓反向重復峰值電壓 URRM 額定通態平均電流額定通態平均電流 IT 額定通態平均電壓額定通態平均電壓 UT 維持電流維持電流 IH ： 控制極觸發電壓控制極觸發電壓 UGT 控制極觸發電流控制極觸發電流 IGT10.9.2單相橋式可控整流電路單相橋式可控整流電路+- -uG在在 u2 正半周，當控制極加觸發正半周，

14、當控制極加觸發脈沖，脈沖，VT1 和和 VD2 導通；導通；在在 u2 負半周，當控制極加觸發負半周，當控制極加觸發脈沖，脈沖，VT2和和 VD1 導通；導通； ：控制角；：控制角； ：導電角：導電角一、電路組成及工作原理一、電路組成及工作原理圖圖 10.9.7圖圖 10.9.8二、電路參數的估算二、電路參數的估算)(dsin212O(AV)ttUU 2cos19 . 02O(AV) + + UU即：即： 輸出電壓平均值：輸出電壓平均值： 輸出電流平均值：輸出電流平均值：2cos19 . 0L2LO(AV)O(AV) + + RURUI 晶閘管承受的最大反向電壓：晶閘管承受的最大反向電壓：2T

15、M2UU 2cos1222 + + U0 6012018000.40.81.0UO(AV)/U2圖圖 10.9.910.9.3單結管觸發電路單結管觸發電路 對觸發電路的要求：對觸發電路的要求： ( (1) ) 觸發時，能提供足夠的觸發脈沖電壓和電流。觸發時，能提供足夠的觸發脈沖電壓和電流。 ( (2) ) 觸發電路的漏電壓不超過觸發電路的漏電壓不超過 0.25 V。 ( (3) ) 觸發脈沖的前沿時間小于觸發脈沖的前沿時間小于 10 s。 ( (4) ) 觸發脈沖要有足夠的寬度。一般要求大于觸發脈沖要有足夠的寬度。一般要求大于 20 s。 ( (5) ) 控制角的范圍接近或大于控制角的范圍接近或大于 150 。 ( (6) ) 觸發電路必須與主電路同步。觸發電路必須與主電路同步。一、單結管的結構及特性一、單結管的結構及特性N 型硅片型硅片P 區區PN 結結eb1b2單結晶體管單結晶體管又稱為又稱為雙基極晶雙基極晶體管。體管。( (a) )結構結構( (b) )符號符號等效電路等效電路圖圖 10.9.10單結管的結構及符號單結管的結構及符號特性：特性：+- -UA+- -UD+- -UEB1+- -UBBBBBBb2b1b1