电工学(第七版)_秦曾煌_全套课件_18.直流稳压电源-1_图文.ppt
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电工学(第七版)_秦曾煌_全套课件_18.直流稳压电源-2
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18.3.1 稳压管稳压电路
1. 电路
R IO RL UO
+ u –
+ + C UI DZ –
+
–
2. 工作原理 UO = UZ IR = IO + IZ
设负载RL一定， UI 变化 UI UZ IZ IR UO 基本不变 IRR
输入与输 出之间的电 压不得低于 2V，一般在 5V左右。
用来抵消输入端接线 较长时的电感效应， 防止产生自激振荡。 即用以改善波形。
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。即用来 改善负载的瞬态响应。
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(2) 同时输出正、负电压的电路
+ W7815 3 Ci 0.33F 1 2 CO 1F +15 V
稳压的实质： UCE 的自动调节使输出电压恒定
调整 比较 基准 元件 放大 电压
取样 电路
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稳压原理:
+
+ UCE1– – T1 R2 + UBE1 R3
R1
IO
Ui
–
+ " T R 2 P + UCE RP RL UO + + R'P 2 – U – – BE2 VB R2 UZ DZ 2 –
电路的稳压过程是：当输出电压UO因电网电压或负载的 变动而升高时，由取样电路取出误差电压加到T1基极，而 T1 发射极因稳压管D5的作用而保持稳定，所以 T1的基极电压降
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增大，管子的集电极电流IC随之增大，则在IC1负载电阻R1 、 R2上的压降也增大，结果使复合调整管T2、 T3 得基极电位下 降，管子内阻增大， T3的UCE增大，由于UO=18V–UCE ，使UO 下降，因而保持了UO的稳定。如果UO降低，则上述过程相反， 这时稳压电路使UO上升，以实现稳压。 R1 、C6 、 R2组成两节滤波电路，以滤除T2基极电压波纹。 T2基极所接电阻 R3的作用是防止电路自激。 R4为 T2 的射极负 载电阻, R5担任限流, C8为滤波电容, 用来进一步改善稳压性能。
18.3.1 稳压管稳压电路
1. 电路
R IO RL UO
+ u –
+ + C UI DZ –
+
–
2. 工作原理 UO = UZ IR = IO + IZ
设负载RL一定， UI 变化 UI UZ IZ IR UO 基本不变 IRR
输入与输 出之间的电 压不得低于 2V，一般在 5V左右。
用来抵消输入端接线 较长时的电感效应， 防止产生自激振荡。 即用以改善波形。
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。即用来 改善负载的瞬态响应。
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(2) 同时输出正、负电压的电路
+ W7815 3 Ci 0.33F 1 2 CO 1F +15 V
稳压的实质： UCE 的自动调节使输出电压恒定
调整 比较 基准 元件 放大 电压
取样 电路
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稳压原理:
+
+ UCE1– – T1 R2 + UBE1 R3
R1
IO
Ui
–
+ " T R 2 P + UCE RP RL UO + + R'P 2 – U – – BE2 VB R2 UZ DZ 2 –
电路的稳压过程是：当输出电压UO因电网电压或负载的 变动而升高时，由取样电路取出误差电压加到T1基极，而 T1 发射极因稳压管D5的作用而保持稳定，所以 T1的基极电压降
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增大，管子的集电极电流IC随之增大，则在IC1负载电阻R1 、 R2上的压降也增大，结果使复合调整管T2、 T3 得基极电位下 降，管子内阻增大， T3的UCE增大，由于UO=18V–UCE ，使UO 下降，因而保持了UO的稳定。如果UO降低，则上述过程相反， 这时稳压电路使UO上升，以实现稳压。 R1 、C6 、 R2组成两节滤波电路，以滤除T2基极电压波纹。 T2基极所接电阻 R3的作用是防止电路自激。 R4为 T2 的射极负 载电阻, R5担任限流, C8为滤波电容, 用来进一步改善稳压性能。
电工学(第七版)秦曾煌全套课件19.电力电子技术-
19.2 可控整流电路
19.2.1 可控整流电路
1. 单相半波可控整流电路 (1) 电阻性负载
T + u – + uT –
io RL + uo –
u > 0 时： 若uG = 0，晶闸管不导通， uO 0, uT u 。 控制极加触发信号，晶闸管承受正向电压导 通，
uO u , uT 0 。
P2 N2
K
P
_K
晶闸管相当于PNP和NPN型两个晶体管的组合
1. 普通晶闸管 (1) 基本结构
晶闸管的构造和外形
(2) 工作原理
A
形成正反馈过程
β 1β 2 iG
i B 2 iG
R
β 2 iG
T1
iC 2 2 iG i B 1
iC1 β1 iC 2
iG
G
iB 2
+
T2 EA
19.1 电力电子器件
19.1.1 电力电子器件的分类
1. 不控器件 器件的导通和关断无可控功能。如整流二极管(D)。 2. 半控器件 器件的导通可控,但关断不可控。如普通晶闸管(T)。 3. 全控器件 器件的导通和关断均具可控的功能。如可关断晶闸 管(GTO) 、功率晶体管(GTR) 、功率场效晶体管 (VDMOS)及绝缘栅双极晶体管(IGBT)。
+ _
1 2 iG i B 2
在极短时间内使两 个三极管均饱和导通, 此过程称触发导通。
_
EG
K
EA > 0、EG > 0
(2) 工作原理 A
β 1β 2 iG
形成正反馈过程
i B 2 iG
R
β 2 iG
秦曾煌《电工学
第18章直流稳压电源一、练习与思考详解18.1.1 在图18-1所示的单相桥式整流电路中，如果（1）D3接反，（2）因过电压D3被击穿短路，（3）D3断开，试分别说明上述三种情况下其后果如何?（4）若将四个二极管都反接，又将如何?图18-1解：如图18-1所示：（1）D3接反：①电源的正半周，因D3接反而不通。
②电源的负半周，D3和D4将电源短路，后果是烧毁这两只二极管，电源也有被烧的可能。
（2）D3短路：①电源的正半周，电路可进行半波整流。
②电源的负半周，D3和D4将电源短路，后果是D4被烧毁，电源也有被烧的可能。
（3）D3断路：①电源的正半周，电路不通。
②电源的负半周，电路可进行半波整流。
（4）四个二极管都接反：①电源的正半周，D4和D2导通，电路可进行半波整流。
②电源的负半周，D3和D1导通，电路可进行半波整流。
总之，若四个二极管都接反整流电路同样可以工作，只是整流电流的方向发生改变，整流电压u O的方向也改变了，方向相反。
18.1.2 如果要求某一单相桥式整流电路的输出直流电压U O为36V，直流电流I O为1.5A，试选用合适的二极管。
解：此题关键在于理解输出直流电压U O和变压器二次侧电压U2之间的关系。
根据U O＝0.9U2，可得又因可选用2CZ55C型二极管，其U DRM＝100V，I D＝1A。
二、习题详解A选择题18.1.1 在教材图18-1的单相半波整流电路中，u＝141sinωtV，整流电压平均值U O为（）。
（1）63.45V（2）45V（3）90V图18-1【答案】2【解析】u＝141sinωtV的有效值为U＝100V，所以整流电压平均值U O为U O＝0.45U ＝45V18.1.2 在教材图18-2的单相桥式整流电路中，u＝141sinωtV，若有一个二极管断开，整流电压平均值U O为（）。
（1）63.45V（2）45V（3）90V图18-2【答案】2【解析】若有一个二极管断开，则此电路为半波整流电路。
电工学(第七版上册)秦曾煌主编ppt课件
A
B
(2)用正负极性： A +
U
B
(3)用双下标： A
UAB
B
参考方向
+U
–
+ 实际方向
U >0
参考方向
+U
–
实际方向 +
U <0
3.电位： 电路中为分析的方便，常在电路中选某
一点为参考点，任一点到参考点的电压称 为该点的电位。
用表示，单位与电压相同，也是V(伏)。
.
16
4.关联参考方向 i
+
1. 用箭头表示： 箭头的指向为电流的参考方向。
2.用双下标表示： 如iAB,电流的参考方向由A点指向B点。
i
A
B
.
11
2 .电压
两点之间的电位之差即是两点间的电压。从电场力做功概 念定义，电压就是将单位正电荷从电路中一点移至电路中另 一点电场力做功的大小，如图 所示。用数学式表示，即为
定义电压示意图
.
21
1.3 电功率和能量 一：电功率
单位时间做功大小称作功率，或者说做功的速率称为 功率。在电路问题中涉及的电功率即是电场力做功的速率， 以符号p(t)表示。功率的数学定义式可写为 :
p(t) dw(t) dt
式中dw为dt时间内电场力所做的功。功率的单位为瓦(W)。 1瓦功率就是每秒做功 1 焦耳，即1W = 1J/s 。
.
23
由 u dw 得 dw udq dq
再由 i dq 得 dt dq
dt
i
根据功率定义 p(t) = dw/dt, 得
P(t)=ui
根据功率的定义知道功率是能量对时间的导 数，反过来能量是功率对时间的积分。
电工学(第七版)上册秦曾煌第一章ppt课件
(3) 根据计算结果确定实际方向： 若计算结果为正值，则实际方向与假设方向一致； 若计算结果为负值，则实际方向与假设方向相反。
.
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例: 电路如图所示。
I = 0.28A I = – 0.28A
电动势为E =3V
+
方向由负极指向正极； E
3V
电压U的参考方向与实际方
向相同, U = 2.8V, 方向由
电动势 E
单位
A、 kA、 mA、 μA V、 kV、 mV、 μV
电 压 U V、 kV、 mV、 μV
实际正方向 正电荷移动的方向
电源驱动正电荷的 方向
(低 电 位 - 高 电 位 ) 电位降落的方向
(高 电 位 - 低 电 位 )
.
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物理量正方向的表示方法
I
a
灯
U
R
池
泡 R0
导线
手电筒电路
干电池 导线 灯泡 手电筒的电路模型
电源或信号源的电压或电流称为激励，它推动电
路工作；由激励所产生的电压和电流称为响应。
电路分析是在已知电路结构和参数的条件下，讨
论激励与响应的关系。
.
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1.3 电压和电流的参考方向
电流
电路中的物理量 电压
电功率和额定值的意义; 4. 会计算电路中各点的电位。
.
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1.1 电路的作用与组成部分
电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备
或电路元件按一定方式组合而成。
1. 电路的作用 (1) 实现电能的传输、分配与转换
发电机
.
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例: 电路如图所示。
I = 0.28A I = – 0.28A
电动势为E =3V
+
方向由负极指向正极； E
3V
电压U的参考方向与实际方
向相同, U = 2.8V, 方向由
电动势 E
单位
A、 kA、 mA、 μA V、 kV、 mV、 μV
电 压 U V、 kV、 mV、 μV
实际正方向 正电荷移动的方向
电源驱动正电荷的 方向
(低 电 位 - 高 电 位 ) 电位降落的方向
(高 电 位 - 低 电 位 )
.
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物理量正方向的表示方法
I
a
灯
U
R
池
泡 R0
导线
手电筒电路
干电池 导线 灯泡 手电筒的电路模型
电源或信号源的电压或电流称为激励，它推动电
路工作；由激励所产生的电压和电流称为响应。
电路分析是在已知电路结构和参数的条件下，讨
论激励与响应的关系。
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1.3 电压和电流的参考方向
电流
电路中的物理量 电压
电功率和额定值的意义; 4. 会计算电路中各点的电位。
.
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1.1 电路的作用与组成部分
电路是电流的通路，是为了某种需要由电工设备
或电路元件按一定方式组合而成。
1. 电路的作用 (1) 实现电能的传输、分配与转换
发电机
《电工学》_秦曾煌_电子技术_第18章
(18-16)
a + u –
b
D i
+ C ic
io RL
+ uo –
u
2U
O
uo
2U
O
t
负载RL 开路时， 二极管承受的最高反向电压
U DRM 2 2U
U DRM 2 2U 半波 桥式、全波 U DRM 2U
t
io
4 1 2
a
b
+ u –
3
+ C
(18-17)
4. 电容滤波电路的特点 (1) 输出电压的脉动程度与平均值Uo与放电时间 常数RLC有关。 RLC 越大 电容器放电越慢 输出电压的平均值Uo 越大，波形越平滑。 为了得到比较平直的输出电压
最大整 流电流
uo
2U
O
iD
O
t
t
(18-19)
电容滤波电路选电容
Байду номын сангаасT RLC (3 5) 2
近似估算取： Uo = 1. 2 U ( 桥式、全波） Uo = 1. 0 U （半波）
选管二极管D时一般取：
IOM =2 ID 二极管承受的最高反向电压
U DRM 2 2U 半波 桥式、全波 U DRM 2U
稳压电路: 清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压uo 的稳定。
功能：把交流电压变成稳定的大小合适 的直流电压。
(18-2)
18.1
整流电路
整流电路的作用: 将交流电压转变为脉动的直流电压。 整流原理： 利用二极管的单向导电性
常见的整流电路： 半波、全波、桥式和倍压整流；单相和三相整流等。 分析时可把二极管当作理想元件处理： 二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。
a + u –
b
D i
+ C ic
io RL
+ uo –
u
2U
O
uo
2U
O
t
负载RL 开路时， 二极管承受的最高反向电压
U DRM 2 2U
U DRM 2 2U 半波 桥式、全波 U DRM 2U
t
io
4 1 2
a
b
+ u –
3
+ C
(18-17)
4. 电容滤波电路的特点 (1) 输出电压的脉动程度与平均值Uo与放电时间 常数RLC有关。 RLC 越大 电容器放电越慢 输出电压的平均值Uo 越大，波形越平滑。 为了得到比较平直的输出电压
最大整 流电流
uo
2U
O
iD
O
t
t
(18-19)
电容滤波电路选电容
Байду номын сангаасT RLC (3 5) 2
近似估算取： Uo = 1. 2 U ( 桥式、全波） Uo = 1. 0 U （半波）
选管二极管D时一般取：
IOM =2 ID 二极管承受的最高反向电压
U DRM 2 2U 半波 桥式、全波 U DRM 2U
稳压电路: 清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压uo 的稳定。
功能：把交流电压变成稳定的大小合适 的直流电压。
(18-2)
18.1
整流电路
整流电路的作用: 将交流电压转变为脉动的直流电压。 整流原理： 利用二极管的单向导电性
常见的整流电路： 半波、全波、桥式和倍压整流；单相和三相整流等。 分析时可把二极管当作理想元件处理： 二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。
秦曾煌《电工学
Vo＝V－＋5V 根据理想运放的“虚短”特性，V＋＝V－，又根据理想运放的“虚断”特点，没有电流流入 或流出运放输入端口，电阻是串联分压关系。
（1）当 R2 指针打到最上，由电流相等列出
得到
V－＝5V，Vo＝10V
（2）当 R2 指针打到最下，由电流相等列出
，得到
V－＝2.5V，Vo＝7.5V
所以 Vo 的输出范围是 7.5V～10V。
6 / 20
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图 18-6
解：（1）基准电压
U R = UZ + U BE = 5V
( ) UOmin
=
R1 + R2R3 R2 + R3
U Z + U BE2
= 7.5V
( ) UOmax
=
R1
+ R2R3 R3
U Z + U BE2
= 15V
故输出电压的取值范围是 7.5 V～15 V。
（2）调整管发射极允许的最大电流：
（3）调整管的最大管压降
调整管最大功耗
7．在图 18-7 所示稳压电路中，已知稳压管的稳定电压 UZ 为 6V，最小稳定电流 IZmin 为 5mA，最大稳定电流，IZmax 为 40mA；输入电压 Ul 为 15V，波动范围±10％；负载 RL 的变化范围为 1kΩ～2kΩ，rZ＝15Ω。
①UO＝28V；②UO＝18V；③UO＝24V；④UO＝9V。 （2）当电路正常工作时，如用直流电压表去测二极管 VDl 两端电压，其电压值为多少? 电压表的正负极性应如何接?
图 18-1
解：（1）①UO＝28V，此电压值是 U2 的峰值，只有在负载 RL 未接或者断路时才能出现
（1）当 R2 指针打到最上，由电流相等列出
得到
V－＝5V，Vo＝10V
（2）当 R2 指针打到最下，由电流相等列出
，得到
V－＝2.5V，Vo＝7.5V
所以 Vo 的输出范围是 7.5V～10V。
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图 18-6
解：（1）基准电压
U R = UZ + U BE = 5V
( ) UOmin
=
R1 + R2R3 R2 + R3
U Z + U BE2
= 7.5V
( ) UOmax
=
R1
+ R2R3 R3
U Z + U BE2
= 15V
故输出电压的取值范围是 7.5 V～15 V。
（2）调整管发射极允许的最大电流：
（3）调整管的最大管压降
调整管最大功耗
7．在图 18-7 所示稳压电路中，已知稳压管的稳定电压 UZ 为 6V，最小稳定电流 IZmin 为 5mA，最大稳定电流，IZmax 为 40mA；输入电压 Ul 为 15V，波动范围±10％；负载 RL 的变化范围为 1kΩ～2kΩ，rZ＝15Ω。
①UO＝28V；②UO＝18V；③UO＝24V；④UO＝9V。 （2）当电路正常工作时，如用直流电压表去测二极管 VDl 两端电压，其电压值为多少? 电压表的正负极性应如何接?
图 18-1
解：（1）①UO＝28V，此电压值是 U2 的峰值，只有在负载 RL 未接或者断路时才能出现
电工学 秦曾煌第七 PPT课件
t
3-33
第33页/共57页
uC (t) E (U 0 E)e t RC U 0 e t RC (E Ee t RC )
暂态电路的叠加定理:
全响应=稳态分量+暂态分量 全响应=零输入响应+零状态响应
前者：由电路因果关系来看 后者：由电路的变化规律来看
3-34
第34页/共57页
R-L电路的全响应
一阶电路暂态过程的求解方法
1. 经典法: 用数学方法求解微分方程。
2. 三要素法: 求初始值、稳态值、时间常数。 ……………... 3-18 第18页/共57页
* 经典法
K
R
+
_E
C
例
i
一阶常系数 线性微分方程
uC
RC
duC dt
uC
E
由数学分析知此种微分方程的解由两部分组成：
u' 方程的特解 C
R
t=0
+
E
C
_
uC
E
uC
RC
duC dt
uC
E
uC (0 ) U0 0
uC
(t
)
E
(U0
E
t
)e
RC
t uC (t) E Ee t RC
3-32
第32页/共57页
R-C电路的全响应
K
R
t=0
+
E
C
_
uC
RC
duC dt
uC
E
uC
E
U0
uC (0 ) U 0
uC (t) E (U 0 E)e t RC (E Ee t RC ) U 0 e t RC