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電子技術(shù)基礎(chǔ)Worksummary小功率直流穩(wěn)壓電源的制作與調(diào)試04
目錄Contents【tableofcontents
】知識點(diǎn)一整流和濾波電路01濾波電路整流電路穩(wěn)壓電路電源變壓器交流電源負(fù)載OtuOtuOtuOtuOtu脈動直流電壓合適的交流電壓
平滑直流電壓
穩(wěn)定直流電壓直流穩(wěn)壓電源:將交流電變成穩(wěn)定直流電的電路直流穩(wěn)壓電源的組成直流穩(wěn)壓電源的組成(1)整流:將交流電壓變?yōu)槊}動的直流電壓。利用具有單向?qū)щ娦阅艿恼髟缍O管等完成(2)濾波:將脈動的直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)檩^為平滑的直流電壓(3)穩(wěn)壓:清除電網(wǎng)波動及負(fù)載變化的影響,保持輸出的穩(wěn)定。濾波電路整流電路穩(wěn)壓電路電源變壓器交流電源負(fù)載直流穩(wěn)壓電源的組成整流電路按輸入電源相數(shù)可分為單相整流電路和三相整流電路,按輸出波形又可分為半波整流電路和全波整流電路。目前廣泛使用的是橋式整流電路。(不可控)單相半波整流電路將交流電變成脈動直流電的過程稱整流。
流過負(fù)載的電流和加在負(fù)載兩端的電壓只有半個周期的正弦波,故稱半波整流。
一、單項(xiàng)半波整流電路單相半波整流電路
參數(shù)估算1)整流輸出電壓平均值to
2
3
u2to
2
3
uO
單相半波整流電路單相半波整流電路的指標(biāo)2)輸出電流的平均值4)整流二極管的平均電流3)整流二極管承受的最高反向電壓URM選擇整流管的參數(shù)依據(jù)
單相橋式整流電路1)電路組成單相橋式整流電路圖(a)單相橋式整流電路(b)整流橋的常見形式(c)整流橋的簡化畫法二、單相橋式整流電路單相橋式整流電路RLioV4V3V2V1+uo
u2u1u2正半周u2負(fù)半周V3RLV4V2V1u1u2+uo
2).工作原理2.波形u2to
2
3
to
2
3
uO單相橋式整流電路3).參數(shù)估算1)整流輸出電壓平均值to
2
3
u2to
2
3
uO單相半波整流電路:單相橋式整流電路單相橋式整流電路的指標(biāo)2)輸出電流的平均值4)整流二極管的平均電流3)整流二極管承受的最高反向電壓URM每個二極管只有半波整流選擇整流管的參數(shù)依據(jù)單相橋式整流電路例4.1已知一個橋式整流電路中變壓器的二次側(cè)電壓有效值U2=40V,負(fù)載電阻RL=300Ω,要求:(1)計算整流輸出電壓的平均值UO、流過負(fù)載的電流平均值IO;(2)選擇合適的二極管。解:(1)計算輸出電壓和電流的平均值輸出電壓平均值:UO=0.9U2=0.9×40=36(V)流過負(fù)載的電流平均值:(2)選擇二極管二極管的正向平均電流:二極管承受的最高反向電壓:查閱半導(dǎo)體器件手冊,可選用4只1N4007,其最大整流電流IF=1A,最高反向工作電壓URM=1000V。濾波電路
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。
濾波原理: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(dá)到平滑輸出電壓波形的目的。方法:將電容與負(fù)載RL并聯(lián)(或?qū)㈦姼信c負(fù)載RL串聯(lián))。濾波電路電容濾波電路1、電容濾波
1).電路結(jié)構(gòu)2).工作原理
u2
>uC時,二極管導(dǎo)通,電源在給負(fù)載RL供電的同時也給電容充電,uC
增加,uo=uC=u2
。
u2<uC時,二極管截止,電容通過負(fù)載RL
放電,uC按指數(shù)規(guī)律下降,uo=uC。3).工作波形電容濾波電路(T—電源電壓的周期)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)。
RLC越大
電容器放電越慢
輸出電壓的平均值Uo
越大,波形越平滑。近似估算?。篣o
=1.2U2(
橋式、全波)當(dāng)負(fù)載開路時(RL=∞):
Uo
=1.414U2
Uo
=1.0U2
(半波)
為了得到比較平直的輸出電壓適用于負(fù)載電流較小且負(fù)載變動不大的場合電感濾波電路2、電感濾波當(dāng)電流增加時,自感電動勢阻礙電流的增加,同時將能量儲存起來,使電流增加緩慢;當(dāng)電流減小時,自感電流減小緩慢。因而使負(fù)載電流和負(fù)載電壓脈動大為減小。
電感濾波電路外特性較好,帶負(fù)載能力較強(qiáng),但是體積大,比較笨重,電阻也較大,因而其上有一定的直流壓降,造成輸出電壓的降低。在單相橋式整流電感濾波時的直流電壓一般為U0≈0.9U2
復(fù)式濾波電路3、復(fù)式濾波LC濾波電路L
uRLuo++––~+C由電感濾波和電容濾波組成。脈動電壓經(jīng)過雙重濾波,整流輸出電壓中的交流分量大部分被電感阻礙,剩下的再被電容C短路,所以輸出電壓中交流分量很小,達(dá)到濾除交流成分的目的。如果將C平移到L的前面,則叫電容型LC濾波。復(fù)式濾波電路∏型濾波電路∏形LC濾波器
濾波效果比LC濾波器更好。
比Π形LC濾波器的體積小、成本低。Π形RC濾波器負(fù)載電流小時
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】知識點(diǎn)二穩(wěn)壓電路02穩(wěn)壓電路
穩(wěn)壓電路是使直流電穩(wěn)定的電路。直流穩(wěn)壓電路按調(diào)整器件的工作狀態(tài)可分為線性穩(wěn)壓電路和開關(guān)型穩(wěn)壓電路兩大類。前者使用起來簡單易行,但轉(zhuǎn)換效率低,體積大;后者體積小,轉(zhuǎn)換效率高,但控制電路較復(fù)雜。電源電壓波動或負(fù)載變化會引起輸出電壓Uo發(fā)生變化并聯(lián)型穩(wěn)壓電路—調(diào)整管與負(fù)載并聯(lián)串聯(lián)型穩(wěn)壓電路—調(diào)整管與負(fù)載串聯(lián)直流穩(wěn)壓電路按調(diào)整器件在電路中的聯(lián)接方式可分為:穩(wěn)壓電路
硅穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路,其中穩(wěn)壓管工作在反向擊穿狀態(tài),兩端電壓基本不變。注意:穩(wěn)壓管必須串接一個限流電阻!適用于負(fù)載電流較小,輸出電壓不需調(diào)節(jié)的電子設(shè)備。1.并聯(lián)型穩(wěn)壓電路(硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路)UO=UZ穩(wěn)壓電路+Uo
穩(wěn)壓的實(shí)質(zhì):UCE的自動調(diào)節(jié)使輸出電壓穩(wěn)定
Uo↑UF↑UBE↓UCE↑Uo↓2.串聯(lián)型穩(wěn)壓電路1)、電路及工作原理8+UI
RLV1+UCEUFUZUB取樣、基準(zhǔn)電壓、比較放大和調(diào)整元件四個部分組成穩(wěn)壓電路2)、輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍
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】知識點(diǎn)三集成穩(wěn)壓器03集成穩(wěn)壓器目前集成穩(wěn)壓器的類型有很多,按構(gòu)造方式分為串聯(lián)型、并聯(lián)型和開關(guān)型。按輸出電壓類型可分為固定式和可調(diào)式。單片集成穩(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(diǎn)。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。三端式集成穩(wěn)壓電源內(nèi)部也是串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路,電路內(nèi)部附有短路和過熱保護(hù)環(huán)節(jié)。集成穩(wěn)壓器1.固定輸出集成穩(wěn)壓器有78××系列(正電壓輸出)和79××系列(負(fù)電壓輸出)兩種系列。78××系列集成穩(wěn)壓器為三端器件:1腳為輸入端,2腳為公共端,3腳為輸出端,如圖所示。78××系列引腳功能圖而79××系列(負(fù)電壓輸出)集成穩(wěn)壓器的1腳為接地端,2腳為輸入端,3腳為輸出端,如圖所示。請注意兩者的引腳排列不同,使用時注意不要接錯。79××系列引腳功能圖集成穩(wěn)壓器輸出電流78L××/79L××—輸出電流100mA78M××/9M××—輸出電流500mA78××/79××—輸出電流1.5A輸出電壓78
××—輸出電壓為(××)例:CW7812,CW78L05,CW79M24,從符號中讀出參數(shù)。78H××/79H××——其中H表示最大輸出電流5A。78P××/79P××——其中P表示最大輸出電流10A。集成穩(wěn)壓器2.三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器CW117/217/317系列(正電源)CW137/237/337系列(負(fù)電源)同一系列的內(nèi)部和工作原理基本相同,只是工作溫度不同。為了使電路正常工作,一般輸出電流不小于5mA,輸入電壓范圍在2~40V之間,輸出電壓可在1.25~37V之間調(diào)整,輸出電流與固定式的規(guī)定相同。有輸入端(IN)、輸出端(OUT)和調(diào)節(jié)端(ADJ)三個端,在電路中正常工作時,輸出端和調(diào)節(jié)端之間電壓恒為1.25V。它們的外形如圖所示。外形引腳CW117123UIUOADJCW137123UIUOADJ集成穩(wěn)壓器3.三端集成穩(wěn)壓器的典型連接1)輸出固定電壓的典型接法輸出為固定正電壓時的接法如圖所示。CO7805CiUi+_+_UO123
0.33F1FCi抵消輸入長接線的電感效應(yīng),防止自激CO改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng),消除高頻噪聲集成穩(wěn)壓器輸出正、負(fù)電壓的電路電源變壓器帶有中心抽頭并接地,輸出端得到大小相等、極性相反的電壓。集成穩(wěn)壓器2)可調(diào)式三端穩(wěn)壓器的典型連接R一般取值120~240Ω(此值保證穩(wěn)壓器在空載時也能正常工作)輸入電壓UI范圍為5~40V。C3是為消除RW上的紋波和防止在調(diào)壓過程中輸出電壓抖動而設(shè)計;
C1
用于高頻濾波,電容器C2用作消振和改善輸出的瞬態(tài)特性.
D1是防止輸入端短路時,C2向CW317內(nèi)部電路放電而損壞集成塊.
D2是防止輸出端短路時,C3向CW317內(nèi)部電路放電而損壞集成塊。集成穩(wěn)壓器三端可調(diào)式穩(wěn)壓器調(diào)節(jié)端的電流很?。s為50uA),輸出端與調(diào)節(jié)端之間的固定參考電壓UREF=1.25V調(diào)節(jié)RW就可以實(shí)現(xiàn)輸出電壓的調(diào)節(jié)。若RW為零,則輸出電壓最低,為1.25V;隨著RW的增大,輸出電壓UO增加,當(dāng)RW為最大時,UO也為最大。所以RW最大值應(yīng)按最大輸出電壓值為選擇。
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】知識點(diǎn)四集成運(yùn)算放大器的非線性應(yīng)用04簡單電壓比較器簡單電壓比較器
簡單電壓比較器也叫單門限比較器,它只有一個門限電壓,當(dāng)輸入電壓達(dá)到此門限值時,輸出狀態(tài)立即發(fā)生跳變。知識點(diǎn)四集成運(yùn)放非線性應(yīng)用簡單電壓比較器
利用電壓比較器可以進(jìn)行波形變換,在圖3-12(a)所示電路中,輸入信號ui為正弦波時,當(dāng)UR取不同的值時,可得到以下不同的波形,如圖3-13所示。若UR=0V時,即集成運(yùn)放同相端接地,其基準(zhǔn)電壓為0V,這時的比較器為過零比較器,它可以將正弦波變成正負(fù)寬度相等的矩形波,如圖3-13(C)所示。遲滯電壓比較器遲滯電壓比較器
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