1、9.1 整流与滤波电路,9.2 稳压电路,9.3 晶闸管及整流电路,直流稳压电源,第 9 章,9.1.1 单相桥式整流电路,9.1.2 滤波电路,交流 电源,负 载,220 V,单向脉动直流电压,合适的 交流电压,滤波,稳压,直流稳压电源的组成框图,9.1.1 单相整流电路,一、半波整流,输入正半周,1.工作原理,2. 波形,输入负半周,+ uo ,二、桥式整流电路,3. 参数估算,1) 整流输出电压平均值,2) 二极管平均电流,3) 二极管最大反向压,4. 简化画法,5. 整流桥,把四只二极管封装 在一起称为整流桥,单向半波、桥式整流电路的区别是什么?,单向半波、桥式整流电路中二级管承受的最
2、高反向工作电压分别是多少？,检验学习结果,9.1.2 滤波电路,一、电容滤波电路,V 导通时给 C 充电，V 截止时 C 向 RL 放电；,1. 电路和工作原理,滤波后 uo 的波形变得平缓，平均值提高。,电容 充电,电容 放电,电容滤波电路,2. 波形及输出电压,当 RL = 时：,当 RL 为有限值时：,通常取 UO = 1.2U2,RC 越大 UO 越大,RL = ,为获得良好滤波效果，一般取：,(T 为输入交流电压的周期),例: 单相桥式电容滤波整流，交流电源频率 f = 50 Hz，负载电阻 RL = 40 ，要求直流输出电压 UO = 20 V，选择整流二极管及滤波电容。,解:,1
3、. 选二极管,选二极管应满足：,IF (2 3) ID,可选：2CZ55C(IF = 1 A，URM = 100 V)或 1 A、100 V 整流桥,电流平均值：,承受最高反压：,2. 选滤波电容,可选： 1 000 F，耐压 50 V 的电解电容。,二、电感滤波,整流后的输出电压：,直流分量被电感 L 短路 交流分量主要降在 L 上,电感越大，滤波效果越好,三、 型滤波,C1、C2 对交流容抗小,L 对交流感抗很大,负载电流小时,练习,为什么要采用滤波电路？,简述电容滤波电路的工作原理。,检验学习结果,9.2.1 稳压二极管稳压电路,9.2.2 串联型稳压电路,9.2.3 三端集成稳压器,9
4、.2.1 稳压二极管稳压电路,稳压电路,引起电压不稳定的原因,交流电源电压的波动,负载电流的变化,1.电路结构,交流电源电压增加 整流输出电压UC增加负载电压增加 稳压管的电流IZ显著增加 限流电阻R上的压降增加负载电压保持基本不变。,负载电阻RL不变，交流电源电压波动时稳压过程,u ,UC,UL,IZ,IR,UR,UL,电源电压不变，负载电流变化时稳压过程,RL,IL,UL,IZ,IR,UR,UL,电源电压保持不变，负载电流增大电阻R上的压降增大负载电压下降 稳压管电流显著减小通过电阻R的电流和电阻上的压降保持近似不变负载电压近似不变。,并联型稳压电路 调整管与负载并联,串联型稳压电路 调整
5、管与负载串联,9.2.2 串联型稳压电路,UZ,UF,一、结构和稳压原理,稳压的实质：UCE 的自动调节使输出电压恒定,串联反馈式稳压电路,二、输出电压的调节范围,一、固定输出的三端集成稳压器,9.2.3 三端集成稳压器,Ci : 0.11F,Co: 1F,W78 系列,W79 系列,提高输出电压的电路,输出电压 UO = U + UZ,(1),(2),改变R1、R2可改变输出电压,二、可调输出的三端集成稳压器,LM317的输出端和调整端的电压为1.2 V。,静态电流 IQ很小可忽略。,UOmin = 1.2 V,RP 调到最上端时:,RP 调到最下端时:,输出电压调整范围为：,1.2 V U
6、O 35.2V,封装,符号,塑料封装,金属封装,9.3 晶闸管及整流电路,9.3.1 晶闸管,9.3.2 单相半波可控整流电路,一、晶闸管结构,9.3.1 晶闸管,电力电子技术,晶闸管的结构,G,管芯是由半导体材料做成的，是PNPN四层半导体结构。由管芯引出三个电极，称阳极A、阴极K和门极G。具有J1、J2、J3三个PN结。可用三个二极管或两个三极管等效。,晶闸管的表示符号,G,K,A,晶闸管的外形,KP螺旋式,平板式,外形有螺栓型、平板型和塑封式的封装。,按外部结构分类：,晶闸管模块,晶闸管加阳极负电压-UA时(即阳极接电源负极，阴极接电源正极)，因为至少有一个PN结反偏截止，只能通过很小的
7、反向漏电流，故晶闸管截止。此时，晶闸管的状态称为反向阻断状态。,晶闸管加阳极正电压UA时(即阳极接电源正极，阴极接电源负极)，若控制极不加电压，仍有一个PN结反偏截止，只有很小的正向漏电流，故晶闸管仍然截止。此时，晶闸管的状态称为正向阻断状态。,二、晶闸管的工作原理,UGK为正时，V2正偏导通，EC产生的控制极电流IG就是V2的基极电流IB2，它又是三极管V1的基极电流，V1的集电极电流IC1。电流又流入V2的基极，再一次放大。这样循环下去，形成了强烈的正反馈，使两个三极管很快达到饱和导通，晶闸管导通。晶闸管导通后，导通状态完全依靠管子本身的正反馈作用来维持，即使控制极电流消失，晶闸管仍将处于
8、导通状态。控制极的作用仅是触发晶闸管使其导通，导通之后，控制极就失去了控制作用。,导通条件：除阳极加正向电压，必须同时在门极与阴极之间加一定的门极电压，有足够的门极电流。 关断条件：阳极电流小于维持电流IH,方法：将阳极电源断开、改变晶闸管的阳极电压的方向等。,晶闸管的导通和关断条件,三、晶闸管电压电流特性,晶闸管的导通和截止是由阳极电压UA，阳极电流IA及控制极电压UG(电流IG)等决定的，在实际应用中常用实验曲线来表示它们之间的关系，这曲线称为晶闸管的电压电流特性曲线。,晶闸管导通后可以通过很大的电流，而它本身的压降只有1V左右，所以这一段特性曲线(BC段)靠近纵轴而且陡直，与二极管正向特
9、性曲线相似。,晶闸管的反向特性与一般二极管相似 。,四、晶闸管的主要参数,断态重复峰值电压UDRM在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的正向峰值电压。 反向重复峰值电压URRM在门极断路而结温为额定值时，允许重复加在器件上的反向峰值电压。 通态（峰值）电压UT晶闸管通以某一规定倍数的额定通态平均电流时的瞬态峰值电压。,使用注意：,通常取晶闸管的UDRM和URRM中较小的标值作为该器件的额定电压。选用时，一般取额定电压为正常工作时晶闸管所承受峰值电压23倍。,通态平均电流 IT(AV） 在环境温度为40C和规定的冷却状态下，稳定结温不超过额定结温时所允许流过的最大工频正弦半波电流的平均
10、值。标称其额定电流的参数。 使用时应按有效值相等的原则来选取晶闸管。 维持电流 IH 使晶闸管维持导通所必需的最小电流。,9.3.2 单相半波可控整流电路,一、电阻性负载,1、电路结构,电炉、电焊及白炽灯等均属 于电阻性负载。 组成：由晶闸管KP、负载电 阻Rd和整流变压器TR。 变压器T起变换电压和电气 隔离的作用。,2、工作原理,u2为负半波KP承受反向电压KP截止id=0，ud=0，uT=u2,u2的下一个周期工作情况同上所述，循环往复。,KP截止ud=0id=0 因晶闸管和电阻负载是串联连接id=i2=iT=0，uT=u2,u2仍为正半波KP承受正向电压,门极有触发,门极无触发,u2为
11、正半波晶闸管KP承受正向电压,3、参数计算,（1）输出直流电压平均值Ud,（2）输出直流电流平均值,（3）输出电压有效值和电流有效值,例:单相半波可控整流电路，电阻负载，由220V交流电源直接供电。负载要求的最高平均电压为60V，相应的平均电流为20A，试计算晶闸管的导通角、晶闸管承受的最大正、反向电压。,解：(1) 求出最大输出时的控制角，得,(2) 求晶闸管两端承受的正、反向峰值电压Um,二、电感性负载,1、电路结构,组成：由晶闸管KP、负载电阻Rd和整流变压器TR、电抗器。,变压器T起变换电压和电气隔离的作用。,电机的励磁线圈、差电动机电磁离合器的励磁线圈以及输出串接平波电抗器属于电感负
12、载。,2、工作原理,u2为正半波KP承受正向电压,门极无触发脉冲,KP截止id=0，ud=0，uk=u2,由于电感Ld的作用电流不能突变，id只能从零逐渐增大，到已升至最大值，Ld存储能量，eL的极性为上正下负。,u2的下一个周期工作情况同上所述，循环往复。,u2为正半波KP仍承受正向电压 KP仍导通 ud=u2 ，id= uk=0,从t2开始起， Ld开始释放磁场能量， id开始下降， eL的极性为上负下正。,u2为负半波KP承受反向电压，但Ld两端的感应电动势eL与u2方向相反且大于u2，使晶闸管承受正向电压KP仍导通 ud=u2 ，id= ，uk=0。,u2为负半波 Ld存储的能量释放完毕， KP承受反向电压KP截止 ud=0，id= 0，uk=u2。,三、带续流二极管的电感性负载,组成：由晶闸管KP、负载电阻Rd和整流变压器TR、平波电抗器和续流二极管VD。,1、电路结构,晶闸管的导通条件是什么？晶闸管在导通后控制极是否起作用？,晶闸管和整流二极管的区别是什么?,简述晶闸管的伏安特性。,检验学习结果,答案在书中找,
