第七章功率电子电路

本文由734744717贡献ppt文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。第七章功率电子电路§7.1直流稳压电源一、直流稳压电源结构与组成电路结构与工作原理二、单相桥式整流电路电路主要参数分析三、滤波电路稳压二极管稳压电路四、稳压二极管稳压电路五、集成三端稳压器第七章功率电子电路§7.2功率放大电路一、功率放大电路的特点电路结构与工作原理二、乙类互补对称功放电路三、准互补对称功放电路OTL功放电路四、OTL功放电路电路有关参数交越失真{end}直流稳压电源框图（1）直流稳压电源框图（直流稳压电源的作用提供稳定的提供稳定的直流电压源直流稳压电源的作用提供稳定的直流电压源直流稳压电源的组成由变压器、整流、滤波及直流稳压电源的组成由变压器、整流、滤波及稳压4部分电路组成直流稳压电源的结构直流稳压电源的结构交流电源变压器整流电路滤波电路稳压电路负载正弦交流直流正弦交流信号脉动信号有纹波的直流信号{end}稳定的直流信号单相桥式整流电路（1）单相桥式整流电路（1、电路结构+u1220V50HzD4u2D1+D3D2RLuo-交流电源降压变压桥式整流负载2、工作原理D1导通D正半周：在u2正半周：、D3导通D2、D4截止截止DD1负半周：在u2负半周：、D3截止D2、D4导通单相桥式整流电路（单相桥式整流电路（2）3、电路主要参数（1）输出电压平均值uo(AV)输出电压平均值uuo(AV)uo(AV)2=2π∫π02U2sinωtdωt=io(AV)=22πRLU2=0.9U2（2）输出电流平均值io(AV)输出电流平均值i（3）二极管电流平均值iD(AV)二极管电流平均值iuo(AV)U2=0.9RL1UiD1(AV)=iD2(AV)=iD3(AV)=iD4(AV)=io(AV)=0.4522RL二极管最高反向电压U（4）二极管最高反向电压URMURM=2U2（5）输出电压脉动系数SS=最低次谐波分量的幅值≈0.67输出电压脉动系数S输出电压的平均值单相桥式整流电路（单相桥式整流电路（3）4、电路的简化画法+220Vu150Hzu2~~+RL+uo--~+~桥堆式整流器外形+u1220V50HzD4u2D1+D3D2RLuo-单相桥式整流电路（单相桥式整流电路（4）5、利用桥式整流电路实现正、负电源利用桥式整流电路实现正、uo1D1+u1D4D3uo2220V50Hz1/2u21/2u2RL2uoD2RL1{end}滤波电路（1）滤波电路（+电容滤波电路1、电路结构2、工作原理u1-D4220V50Hzu2D1+D3D2CRLuo-交流电源降压变压桥式电容的选择电容负载整流滤波电容耐压≥电容容量2U2D1、D3导通电容充电D1~D4截止电容放电D2、D4导通、导通电容充电TRLC≥(3~5)2Uo(AV)≈1.2U2输出电压平均值滤波电路（滤波电路（2）π型滤波电路RC-л型滤波器型滤波器LC-л型滤波器型滤波器可以将电容、可以将电容、电感互换吗？电感互换吗？{end}稳压二极管稳压电路（1）稳压二极管稳压电路（电路结构+220Vu150HzD4u2D1稳压工作原理IRu0C’RD3D2uR+UZ-IZ+uo-RL造成输出电压不稳定的因素：稳定的因素：输入电压波动(b)伏安特性交流电源降压变压桥式整流电容滤波稳压电路负载负载变化?UZ（1）设电源u1增大、负载不变设电源u增大、稳压过程：u1稳压过程：u2u0’uZu0u0IZIRuRIZIRuRu0（2）设电源u1不变、负载增大设电源u不变、负载增大稳压过程：稳压过程：RLu0uZ稳压二极管稳压电路（稳压二极管稳压电路（2）由开路变为3k3kΩ例：有一稳压管稳压电路，设RL由开路变为3kΩ，整流滤波后有一稳压管稳压电路，电压u=45V若要求输出直流电压U=12V，试选择稳压管D=45V。电压u0’=45V。若要求输出直流电压U0=12V，试选择稳压管DZ，并确定R的大小。确定R的大小。+D1D4IRRIou1220V50Hzu2D3D2u0’+UZ-CIZ+uo-RL解：选择稳压二极管的一般原则是对本题有，对本题有，输出电压U0=12V输出最大电流IOmaxUZ=U0IZmax=(1.5∽3)IOmaxUO12===4(mA)RLmin3稳压二极管稳压电路（稳压二极管稳压电路（2）+220Vu150HzD4u2D1IRCR+IoIZ+uoRLD3D2UZ-查元件手册，选稳压管2CW60查元件手册，选稳压管2CW60，有UZ=11.5∽12.5V、IZ=5∽19mA电阻R选择依据是什么？是什么电阻R的选择依据是什么？电阻R的大小要保证稳压管工作在稳压状态电阻R的大小要保证稳压管工作在稳压状态稳压管工作在稳压状态的条件是什么？稳压管工作在稳压状态的条件是什么？稳压管电流I满足：稳压管电流IZ满足：IZmin≤IZ≤IZmax稳压二极管稳压电路（稳压二极管稳压电路（3）由电路结构有，由电路结构有，IR=IZ+IO达最大值。据题意，开路时，当RL开路时，即IO=0，IZ达最大值。据题意，有IZ≤Izmax=19(mA)即IR=IZ≤Izmax=19(mA)当RL=3kΩ时，IOmax=12/3=4(mA)，IZ=IR-4(mA)。据题意，有据题意，Ω即IZ≥Izmim=5(mA))而即'UO?UZIR=R即IR=IZ+4≥5+4=9(mA)9≤IR≤19(mA)将数据代入，将数据代入，得R的取值范围为{end}所以''UO?UZUO?UZ≤R≤1991.74k≤R≤3.67k线性串联型集成三端稳压器(1)线性串联型集成三端稳压器(1)稳压管稳压电路的特点:稳压管稳压电路的特点:特点电路结构简单,电路结构简单,但负载变化受稳压管稳压条件的限制,输出电压不能调节.件的限制,输出电压不能调节.解决措施采用串联型串联型反馈式晶体管稳压电路采用串联型反馈式晶体管稳压电路C+RLUOE+UO-串联型稳压原理串联型稳压原理R+Ui+UR用晶体管代替电阻+UiBT接控制RL电路通过改变R的大小，通过改变R的大小，改变实现调压的目的通过改变基极电流，通过改变基极电流，改变基极电流实现调压的目的线性串联型集成三端稳压器(2)线性串联型集成三端稳压器(2)控制电路+u1-典型串联型晶体管稳压电路ICT~220V50Hzu2~+C+取样电路R+A-IBuBR1RWR2+uo++UZ-交流电源降压变压桥式整流电容滤波uf-RL稳压电路负载基准电源电路结构稳压过程：设电源u1不变、负载增大稳压过程：设电源u不变、负载增大RLu0u0ufUBIBuCEIC线性串联型集成三端稳压器(3)线性串联型集成三端稳压器(3)集成三端稳压器简介型号：型号：W78XX、W78MXX、W78LXX输出正电源输出输出正W79XX、W79MXX、W79LXX输出负电源输出输出负输出电压大小XX输出电压大小有±5、±6、±8、±9、±10、±12、10、12、15、18、24V九个九个等级±15、±18、±24V九个等级输出电流大小1.5、0.5、0.1A三个三个等级输出电流大小有1.5、0.5、0.1A三个等级/、M、L外形封装：外形封装：金属菱形塑封金属圆形塑封线性串联型集成三端稳压器(4)线性串联型集成三端稳压器(4)三端稳压器基本应用电路470uF电电（1）单电源稳压电路容作用？容作用？+220Vu150Hzu2~U0’~1+470uF0.33uFW78XX20.1uFU03输出直流电压U0=XX++-滤除输出高频信号整流输出电压大于UU0’大于UO3-5V大于防止电路产生自激振荡线性串联型集成三端稳压器(5)线性串联型集成三端稳压器(5)（2）双电源稳压电路+u1220V50Hzu2~~u2~0.33uF12W79XX30.1uF~1+470uF0.33uFW78XX20.1uFU03+++220Vu150Hz-++470uF+U0线性串联型集成三端稳压器(6)线性串联型集成三端稳压器(6)（3）输出电压扩展稳压电路输出电压扩展稳压电路电压扩展+1W78XX2UI0.33uFA+R2’3R1++U+R2R30.1uF+Uo-调节R调节R2，即可改变输出电压。输出电压。设R=R1+R2+R3，则有'R?R1?R2U+=UOR（（1）（又设稳压器输出电压为U又设稳压器输出电压为UXX，则有UXX=UO-U+（2）将（2）式代入（1）式，有式代入（RUO=U××'R1+R2线性串联型集成三端稳压器(7)线性串联型集成三端稳压器(7)（4）输出电流扩展稳压电路输出电流扩展稳压电路电流扩展输出电流I输出电流O=IC+IO1输出电压UO=UXX输出电压电阻R的选取：电阻R的选取：设II1≈IO1，则有IRB+IRUI0.33uFII1T1W78XX2ICIO3IO10.1uFU0+-UBEUBEUBE=R==IIRII1?IBIO1?Cβ线性串联型集成三端稳压器(8)线性串联型集成三端稳压器(8)（5）恒流源电路+10.33uFW78XXIW230.1uFRLRIRIO输出电流I不随R输出电流IO不随RL变化IO=IR+IWUIIR=UXX/R所以，所以，IO=UXX/R+IWIW稳压器静态电流，基本不变{end}功率放大电路的特点（1）功率放大电路的特点（功率放大电路的作用：用于多级放大电路的输出级，功率放大电路的作用：用于多级放大电路的输出级，提供一定的功率以驱动负载工作。驱动负载工作供一定的功率以驱动负载工作。1、尽可能大的输出功率P指负载、O2、尽可能高的功率转换、功率放大电路的特点：功率放大电路的特点：获得功率PO×100%转换效率η=PE3、允许一定的非线性失真、PE指电源输出总功率功率放大电路的特点（功率放大电路的特点（2）功率放大电路的工作状态1、甲类工作状态、ηmax=50%不失真2、乙类工作状态、ηmax=78%失真3、甲乙类工作状态、{end}根据放大点的管Q点的不同位置，不同位置，可分为三种工作状态乙类互补功放电路（乙类互补功放电路（1）电路结构与工作原理1、电路结构结构特点：结构特点：T1与T2参数对称特点2、工作原理静态时，ui=0静态时，因T1、T2无直流偏置，即IB=0，无直流偏置，=0，所以T1、T2均工作于乙类状态，所以T均工作于乙类状态，uo=0动态时，动态时，ui为正弦信号半周，导通、在ui的正半周，T1导通、T2截止半周，截止、在ui的负半周，T1截止、T2导通+uiT1+uo+UCCT2RL-UCC乙类互补功放电路（乙类互补功放电路（2）电路结构与工作原理3、最大输出功率POM最大输出功率PUomax=UCC-UCESIomax=（UCC-UCES）/RL输出电压、电输出电压、电输出电压、流达最大值流达最大值乙类互补功放电路（乙类互补功放电路（3）电路有关参数最大输出功率计算UomaxIomax=1UPom=?omaxIomax222有效值忽略管子的饱和压降U忽略管子的饱和压降UCES，有Uomax=UCC，所以1Pom=UCCIomax22UCC1UCC1=UCC?=?2RL2RL结论：当输出电压达到最大时，结论：当输出电压达到最大时，输出功率也达到最大输出电压如何能达到最大？能达到最大？乙类互补功放电路（乙类互补功放电路（4）电路有关参数4、转换效率η转换效率η由于两个电源交替输出相等功率，由于两个电源交替输出相等功率，所以1PE=2?T∫T20UCCiCdt设iC=Iomsinωt，有sinω1PE=2?2π∫π0UCCIomsinωtdωt=2πUCCIom22UCC忽略管子的饱和压降U忽略管子的饱和压降UCES，有PEm=?Iom=Iomax=UCC/RL，所以πRL转换效率为πPomη=×100%==78.5%PEm4结论：当输出电压达到最大时，结论：当输出电压达到最大时，转换效率也达到最大乙类互补功放电路（乙类互补功放电路（5）电路有关参数功放电路的损耗主要5、最大管耗PTm最大管耗P由功率守恒，有电路中管耗由功率守恒，有电路中管耗消