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1、电工学少学时现在学习的是第1页，共53页第第 8 章章 直流稳压电源直流稳压电源现在学习的是第2页，共53页导体：导体：自然界中很容易导电的物质称为自然界中很容易导电的物质称为导体导体，金属一般都，金属一般都是导体。是导体。绝缘体：绝缘体：有的物质几乎不导电，称为有的物质几乎不导电，称为绝缘体绝缘体，如橡皮、，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。陶瓷、塑料和石英。半导体：半导体：另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，另有一类物质的导电特性处于导体和绝缘体之间，称为称为半导体半导体，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物，如锗、硅、砷化镓和一些硫化物、氧化物等。、氧化物等。8.1 半导体的基础知识半导体的基础
2、知识现在学习的是第3页，共53页现在学习的是第4页，共53页共价健共价健 Si Si Si Si价电子价电子现在学习的是第5页，共53页 Si Si Si Si价电子价电子这一现象称为本征激发。这一现象称为本征激发。空穴空穴自由电子自由电子现在学习的是第6页，共53页现在学习的是第7页，共53页（二）（二）杂质半导体杂质半导体 Si Si Si Sip+多余多余电子电子磷原子磷原子在常温下即可变在常温下即可变为自由电子为自由电子失去一个失去一个电子变为电子变为正离子正离子现在学习的是第8页，共53页 Si Si Si SiB硼原子硼原子空穴空穴现在学习的是第9页，共53页现在学习的是第10页，
3、共53页（二）（二）PN结结现在学习的是第11页，共53页1）PNPN结的形成结的形成多子的扩散运动多子的扩散运动内电场内电场少子的漂移运动少子的漂移运动浓度差浓度差 扩散的结果使空间扩散的结果使空间电荷区变宽。电荷区变宽。空间电荷区也称空间电荷区也称 PN 结结+形成空间电荷区形成空间电荷区现在学习的是第12页，共53页2）PN结的单向导电性结的单向导电性PN 结变窄结变窄 P接正、接正、N接负接负 外电场外电场IF内电场内电场PN+现在学习的是第13页，共53页2.PN 结加反向电压结加反向电压（反向偏置）（反向偏置）+现在学习的是第14页，共53页2.PN 结加反向电压结加反向电压（反向
4、偏置）（反向偏置）内电场被加内电场被加强，少子的漂强，少子的漂移加强，由于移加强，由于少子数量很少少子数量很少，形成很小的，形成很小的反向电流。反向电流。IR+现在学习的是第15页，共53页PNPN结加正向电压时，具有较大的正向扩散电流，呈现低结加正向电压时，具有较大的正向扩散电流，呈现低电阻，电阻，PNPN结导通；结导通；PNPN结加反向电压时，具有很小的反向漂移电流，结加反向电压时，具有很小的反向漂移电流，呈现高电阻，呈现高电阻，PNPN结截止。结截止。由此可以得出结论：由此可以得出结论：PNPN结具有单向导电性。结具有单向导电性。现在学习的是第16页，共53页8.2 半导体二极管半导体二
5、极管（一）基本结构（一）基本结构阴极阴极阳极阳极(d )符号符号D现在学习的是第17页，共53页（二）伏安特性（二）伏安特性反向击穿反向击穿电压电压U(BR)反向特性反向特性UIPN+PN+现在学习的是第18页，共53页UI0UD近似特性近似特性UI0理想特性理想特性现在学习的是第19页，共53页现在学习的是第20页，共53页（三）主要参数（三）主要参数现在学习的是第21页，共53页 二极管电路分析举例二极管电路分析举例 定性分析：定性分析：判断二极管的工作状态判断二极管的工作状态导通导通截止截止 若二极管是理想的，若二极管是理想的，现在学习的是第22页，共53页例例1：D6V12V3k BA
6、UAB+现在学习的是第23页，共53页例例2:mA43122D IBD16V12V3k AD2UAB+现在学习的是第24页，共53页V sin18itu t 现在学习的是第25页，共53页功能：功能：把交流电压变成稳定的大小合适把交流电压变成稳定的大小合适 的直流电压的直流电压u4uou3u2u1现在学习的是第26页，共53页 RLuiouo1234ab+uD2uD4uouD t tut U2U2U2 现在学习的是第27页，共53页 uo tRLuiouo1234ab+-+ut U2U222uD2uD4uD tU2 uD1uD3现在学习的是第28页，共53页LLRURUI9.0oo)d(sin
7、21ttUUUU9.00.4522oUt0uU2TUo现在学习的是第29页，共53页o21DIIUU2RMDFIIRMRUU现在学习的是第30页，共53页现在学习的是第31页，共53页 例例8.4.1 一桥式整流电路，已知负载电阻一桥式整流电路，已知负载电阻 RL=240 ，负，负载所需直流电压载所需直流电压=12 V，电源变压器一次电压，电源变压器一次电压 U1=220 V。试。试求求该电路正常工作时的负载电流该电路正常工作时的负载电流、二极管平均电流、二极管平均电流 ID 和变压器的和变压器的电压比电压比 k。解解 负载直流电流负载直流电流 IO=UORL=A=0.05 A12240ID=
8、IO=0.05 A=0.025 A 1 21 2二极管平均电流二极管平均电流 变压器的二次电压变压器的二次电压 U2=V=13.33 V Uo0.9 12 0.9变压器的电压比变压器的电压比k=16.5 U2 U1 220 13.33 现在学习的是第32页，共53页uo+_u+_RLD2D4 D1D3当当D2或或D4断开后断开后 电路为单相半波整流电路。正半周时，电路为单相半波整流电路。正半周时，D1和和D3导通，导通，负载中有电流负载中有电流过，负载电压过，负载电压uo o=u；负半周时，；负半周时，D1和和D3截截止，负载中无电流通止，负载中无电流通过，负载两端无电压，过，负载两端无电压，
9、uo o=0=0。uo u 2 34tt234oo现在学习的是第33页，共53页 则正半周时，二极管则正半周时，二极管D1、D4或或D2、D3导通，电流经导通，电流经D1、D4或或D2、D3而造成电源短路，电流很大，因此变压器及而造成电源短路，电流很大，因此变压器及D1、D4或或D2、D3将被烧坏。将被烧坏。则正半周时，情况与则正半周时，情况与D2或或D4接反类似，电源及接反类似，电源及D1或或D3也也将因电流过大而烧坏。将因电流过大而烧坏。uo+_u+_RLD2D4 D1 D3现在学习的是第34页，共53页方法：方法：将电容与负载将电容与负载RL并联并联(或将电感与负载或将电感与负载RL串联
10、串联)整流电路仅将交流电转换成单向脉动的直流电压整流电路仅将交流电转换成单向脉动的直流电压。这种电压对许多电子设备远达不到要求，往往再加。这种电压对许多电子设备远达不到要求，往往再加接接滤波器滤波器以改善电压的脉动程度。以改善电压的脉动程度。+C+CL+CC+8.5 8.5 滤波电路滤波电路 现在学习的是第35页，共53页 1）若）若RL未接入未接入 随着随着u的正半波，对的正半波，对C不断充电，电容两端的电压不断充电，电容两端的电压为为uC=uoU2U2u tO tO+Cuo+_u+_RLD2D4 D1D3U2现在学习的是第36页，共53页 2）若）若RL接入（且接入（且RLC较大）较大）电
11、容通过电容通过RL放电，在整流电路电压小于电容电压放电，在整流电路电压小于电容电压时，二极管截止，整流电路不为电容充电，时，二极管截止，整流电路不为电容充电，uc 会逐渐会逐渐下降。下降。+Cuo+_u+_RLD2D4 D1D3uoU2U2u tO tO u uC时，电源给电容充电，时，电源给电容充电，uC 增加，增加，uo=uC。CC现在学习的是第37页，共53页25)(3LTCR 一般取一般取(1)(1)输出电压的脉动程度与平均值输出电压的脉动程度与平均值Uo与放电时间与放电时间 常数常数RLC有关。有关。为了得到比较平直的输出电压为了得到比较平直的输出电压近似估算取：近似估算取：Uo=1
12、.2 U2 (桥式有载）桥式有载）Uo=（桥式空载）桥式空载）2U2现在学习的是第38页，共53页 RLC 越大越大O 越高，越高，IO 越大越大整流二极管导通时间越短整流二极管导通时间越短 iD 的峰值电流越大。的峰值电流越大。222RUUIIDFiD tOuoU2 tO2CN2UU现在学习的是第39页，共53页例：例：有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率 f=50Hz，负载电阻，负载电阻 RL=100，要求直流输出电压，要求直流输出电压Uo=30V，选择整流二极管及滤波电容器。，选择整流二极管及滤波电容器。V 4.3525222DRMUUA
13、15.010030212121LOODRUII解：解：25V1.230 2.1O2UU可选用二极管可选用二极管2CZ53BIF=300mA UDRM=50V+Cuo+_u+_RLD2D4 D1D3AIIDF3.02现在学习的是第40页，共53页例：例：有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率 f=50Hz，负载电阻，负载电阻 RL=100，要求直流输出电压，要求直流输出电压Uo=30V，选择整流二极管及滤波电容器。，选择整流二极管及滤波电容器。uRLuo+C解：解：2.选择滤波电容器选择滤波电容器F)500300(501002.51.5 5.25.1
14、LfRC可选用可选用C=470 F，耐压为，耐压为50V的极性电容器的极性电容器VVUUCN4.352522225)(3LTCR 一般取一般取现在学习的是第41页，共53页L uRLuo+C 现在学习的是第42页，共53页 滤波效果比滤波效果比LC滤滤波器更好，但二极波器更好，但二极管的冲击电流较大管的冲击电流较大。比比 形形 LC 滤滤波器的体积小波器的体积小、成本低。、成本低。L uRLuo+C2+C1R uRLu+C2+C1 现在学习的是第43页，共53页8.6 稳压电路稳压电路UZIZIZM UZ IZ_+UIO现在学习的是第44页，共53页3.主要参数主要参数ZZ ZIUr现在学习的
15、是第45页，共53页 解解 (1)Ui10 V 时时 DZ 反向击穿稳压：反向击穿稳压：UO=UZ=5 V。(2)Ui=3 V 时时DZ 反向截止：反向截止：UO=Ui=3 V。(3)Ui=5 V 时时DZ 正向导通：正向导通：UO=0 V。(4)ui=10sin t V 时时 当当 0ui5 V 时，时，DZ 反向截止：反向截止：UO=Ui=10sin t V。当当 ui5 V 时，时，DZ 反向击穿稳压：反向击穿稳压：例例8.6.1 如图所示电路，设如图所示电路，设 UZ=5 V，正向压降，正向压降 忽略不计。当直流输入忽略不计。当直流输入Ui=10 V、3 V、5 V 时，时，Uo=？当
16、输入为交流当输入为交流 ui=10sin t V 时，分析时，分析 uO的波形。的波形。R DZ UiUO5 t uO/V O 2 3 UO=UZ=5 V。当当 ui0 V 时，时，DZ 正向导通：正向导通：UO=0 V。现在学习的是第46页，共53页UO=UZ IR=IO+IZUIUZRL(IO)IR 设设UI一定，负载一定，负载RL变化变化UO 基本不变基本不变 IR(IRR)基本不变基本不变 UO(UZ)IZ+UIRL+CIOUO+uIRRDZIz限流调压限流调压稳压电路稳压电路现在学习的是第47页，共53页UO=UZ IR=IO+IZUIUZUI UZ UO 基本不变基本不变 IRR
17、IZ IR +UIRL+CIOUO+uIRRDZIz现在学习的是第48页，共53页现在学习的是第49页，共53页单片集成稳压电源，具有体积小单片集成稳压电源，具有体积小,可靠性高可靠性高,使用灵活使用灵活,价格低廉等优点。价格低廉等优点。最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共引出最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共引出端端,故称之为三端集成稳压器。故称之为三端集成稳压器。1.分类分类两位数字为输出电压值两位数字为输出电压值三三端端稳稳压压器器输出固定电压输出固定电压输出正电压输出正电压78XX 输出负电压输出负电压79XX（1.25 37 V 连续可调）连续可调）现在学习的是第50页，共53页W7800系列稳压器外形系列稳压器外形1输入端输入端3 公共端公共端2 输出端输出端W7900系列稳压器外形系列稳压器外形1 公共端公共端3输入端输入端2 输出端输出端现在学习的是第51页，共53页输出为固定正电压时的接法如图所示。输出为固定正电压时的接法如图所示。COW7805CiUi+_+_UO123 0.33 F0.1 F现在学习的是第52页，共53页23220V 24V+C 24V+CW7815Ci+15V123CiW79151COCO 15V0.1 F1 F0.33 F2.2 F1000 F1000 F现在学习的是第53页，共53页