電子工藝實(shí)訓(xùn)“直流穩(wěn)壓電源”論文(編輯修改稿)
2025-02-09 14:38 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態(tài)。當(dāng)外界有正向電壓偏置時(shí)，外界電場和自建電場的互相抑消作用使載流子的擴(kuò)散電流增加引起了正向電流。當(dāng)外界有反向電壓偏置時(shí)，外界電場和自建電場進(jìn)一步加強(qiáng)，形成在一定反向電壓范圍內(nèi)與反向偏置電壓值無關(guān)的反向飽和電流。當(dāng)外加的反向電壓高到一定程度時(shí)，PN結(jié)空間電荷層中的電場強(qiáng)度達(dá)到臨界值產(chǎn)生載流子的倍增過程，產(chǎn)生大量電子空穴對，產(chǎn)生了數(shù)值很大的反向擊穿電流，稱為二極管的擊穿現(xiàn)象。由于各類二極管的作用不同，其技術(shù)參數(shù)的側(cè)重點(diǎn)也有差異，下面以在穩(wěn)壓電源中最常用的硅整流二極管為例進(jìn)行論述。(1)額定正向整流電流IF(平均值)：在規(guī)定的使用條件下，在電阻性負(fù)載的正弦半波整流電路中，允許連續(xù)通過半導(dǎo)體整流二極管的最大工作電流；(2)正向電壓降UF(平均值)：半導(dǎo)體整流二極管通過額定整流電流時(shí)，在電極間產(chǎn)生的電壓降；(3)反向漏電流IB(平均值)：半導(dǎo)體整流二極管在正弦半波最高反向工作電壓下的漏電流；(4)擊穿電壓UB(峰值)：半導(dǎo)體整流二極管反向?yàn)橛蔡匦詴r(shí)，其反向伏安特性曲線急劇彎曲點(diǎn)的電壓值；如果為軟特性時(shí)，則其值為給定的反向漏電流下的電壓值。把交流變成脈動直流的過程叫整流。常用的整流電路有單相半波、單相全波、單相橋式等幾種。單相全波整流電路如圖33所示：圖33 單相橋式整流電路u2為正半周時(shí)，a點(diǎn)電位高于b點(diǎn)電位，二極管DD3承受正向電壓而導(dǎo)通，DD4承受反向電壓而截止。此時(shí)電流的路徑為：a→D1→RL→D3→b；u2為負(fù)半周時(shí)，b點(diǎn)電位高于a點(diǎn)電位，二極管DD4承受正向電壓而導(dǎo)通，DD3承受反向電壓而截止。此時(shí)電流的路徑為：b→D2→RL→D4→a。單相橋式整流電壓的平均值為： (48)流過負(fù)載電阻RL的電流平均值為： (49)流經(jīng)每個(gè)二極管的電流平均值為負(fù)載電流的一半，即： (410)每個(gè)二極管在截止時(shí)承受的最高反向電壓為u2的最大值，即： (411)電容濾波電路及波形如圖34中(a)、(b)所示：圖34 電容濾波電路及波形假設(shè)電路接通時(shí)恰恰在u2由負(fù)到正過零的時(shí)刻，這時(shí)二極管D開始導(dǎo)通，電源u2在向負(fù)載RL供電的同時(shí)又對電容C充電。如果忽略二極管正向壓降，電容電壓uC緊隨輸入電壓u2按正弦規(guī)律上升至u2的最大值。然后u2繼續(xù)按正弦規(guī)律下降，且，使二極管D截止，而電容C則對負(fù)載電阻RL按指數(shù)規(guī)律放電。uC降至u2大于uC時(shí)，二極管又導(dǎo)通，電容C再次充電……。這樣循環(huán)下去，u2周期性變化，電容C周而復(fù)始地進(jìn)行充電和放電，使輸出電壓脈動減小，如圖34（b）所示。電容C放電的快慢取決于時(shí)間常數(shù)（）的大小，時(shí)間常數(shù)越大，電容C放電越慢，輸出電壓uo就越平坦，平均值也越高。電容濾波電路的輸出特性曲線如圖所示。從圖中可見，電容濾波電路的輸出電壓在負(fù)載變化時(shí)波動較大，說明它的帶負(fù)載能力較差，只適用于負(fù)載較輕且變化不大的場合。圖35 電容濾波電路的輸出特性曲線—般常用如下經(jīng)驗(yàn)公式估算電容濾波時(shí)的輸出電壓平均值： 半波： (412) 全波： (413)為了獲得較平滑的輸出電壓，一般要求，即： (314)式中T為交流電壓的周期。濾波電容C一般選擇體積小，容量大的電解電容器。應(yīng)注意，普通電解電容器有正、負(fù)極性，使用時(shí)正極必須接高電位端，如果接反會造成電解電容器的損壞。加入濾波電容以后，二極管導(dǎo)通時(shí)間縮短，且在短時(shí)間內(nèi)承受較大的沖擊電流（），為了保證二極管的安全，選管時(shí)應(yīng)放寬裕量。在電子電路中穩(wěn)壓電路不僅實(shí)用，也是很簡單但又是最基本的，下面就常用的幾種基本穩(wěn)壓電路做一簡單介紹。 集成穩(wěn)壓電路集成穩(wěn)壓電路是將穩(wěn)壓電路的主要元件甚至全部元件制作在一塊硅基片上的集成電路，因而具有體積小、使用方便、工作可靠等特點(diǎn)。集成穩(wěn)壓電源的種類很多，按引出端不同可分為三端固定式、三端可調(diào)式和多端可調(diào)式等。作為小功率的直流穩(wěn)壓電源，應(yīng)用最為普遍的是3端式串聯(lián)型集成穩(wěn)壓電源。3端式是指穩(wěn)壓電源僅有輸入端、輸出端和公共端3個(gè)接線端子。如W78和W79系列穩(wěn)壓器。W78系列輸出正電壓有5V、6V、8V、9V、10V、12V、15V、18V、24V等多種，若要獲得負(fù)輸出電壓選W79系列即可。例如W7805輸出+5 V電壓，W7905則輸出5 V電壓。這類3端穩(wěn)壓電源在加裝散熱器的情況下，~，最高輸入電壓為35V，最小輸入、輸出電壓差為2~3V，％~％。由于此次要輸出得電壓為177。12V、177。5V，電流要求均為1A，固選擇的芯片為LM780LM33LM790LM317。由于穩(wěn)壓電源是為各種電子設(shè)備提供能量的，散熱更顯得重要。所謂散熱就是采用熱傳遞將穩(wěn)壓電源中所用元器件自身的溫度控制到所要求的范圍內(nèi)。在穩(wěn)壓電源中，熱量都是由電轉(zhuǎn)換來的
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