电工电子技术基础 第2版 教学课件 作者 于建华 第5章 二极管及简单直流电源电路.ppt

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1、第5章二极管及简单直流电源电路认识变压器5.1认识二极管5.2认识二极管整流电路5.3电子设备中的直流电源基本是把交流电进行整流、滤波和稳压而得到的。直流电源主要由变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路组成。关键器件是变压器、二极管、稳压管等。本章先介绍主要器件的特性，然后再分析直流电源的工作原理及测试。5.1认识变压器5.1.1了解变压器的结构变压器主要由铁心和线圈（又叫线包）两部分组成。线圈有两个或多个绕组：与电源相连的绕组称为初级线圈（或原线圈）；与负载相连的绕组称为次级线圈（或副线圈）。线圈与线圈之间，以及线圈与铁心之间都相互绝缘，初、次级线圈之间没有电的连接，它们通过“磁”耦合

2、传送能量。铁心是变压器的磁路通道。为减小涡流和磁滞损耗，铁心采用磁导率较高而且相互绝缘的硅钢片叠装而成。通信用的变压器也有用铁氧体磁心材料的。变压器铁心的型式可分为铁心式和铁壳式两种，如图5.2所示。铁心式铁心成“口”字形，线圈包着铁心；铁壳式铁心成“日”字形，铁心包着线圈。（a）外形（b）符号图5.1变压器外形和符号（a）铁心式（b）铁壳式图5.2铁心式和铁壳式变压器外形图变压器的种类变压器的种类很多，常见的有输配电用的电力变压器，电解用的整流变压器，实验用的调压变压器，电子技术中的输入、输出变压器等。变压器虽然种类很多，但工作原理是一样的。5.1.2了解变压器的工作原理和作用变压器

3、是利用电磁感应的原理工作的。如果在变压器的初级线圈加上交流电源，则在这个线圈中就有交流电流通过，并在铁心中产生交变磁通。这个交变磁通同时穿过初、次级线圈，在两个线圈中均产生出感应电动势。对负载而言，次级线圈中的感应电动势就相当于电源的电动势，该电动势加在负载回路上产生次级电流。变压器是依靠“磁耦合”，把能量从初级传输到次级，如图5.3所示。图5.3变压器的工作原理变压器的作用概括起来为“四变”，即变换电压、变换电流、变换阻抗和变换相位。※变换交流电压。当变压器的初级线圈接上交流电压后，在初、次级线圈中将有交变的磁通产生。由于通过各组线圈的磁通相同，故这两个线圈中每匝所产生的感应电动势一

4、样大。匝数越多，线圈上感应电动势越大，即式中：E1—初级线圈上感应电动势；E2—次级线圈上感应电动势；N1—初级线圈的匝数；N2—次级线圈的匝数。初、次级线圈由铜导线绕制而成，电阻很小，可忽略，那么线圈两端的路端电压就等于电源电动势，即U1=E1，U2=E2因此可得式中：U1—初级线圈两端电压；U2—次级线圈两端电压；n—变压器的变压比。结论变压器初、次级的端电压之比等于这两个线圈的匝数之比。讨论：若N2＞N1，则U2＞U1，是升压变压器。若N1＞N2，则U1＞U2，是降压变压器。※变换交流电流。变压器是一个能量传输设备，忽略自身的损耗，则次级获得的功率等于初级从电网吸取的功率，即P1

5、=P2。考虑到P1=U1I1cosφ1，P2=U2I2cosφ2，且φ1=φ2，因而得U1I1≈U2I2故结论变压器工作时，初、次级线圈中的电流与线圈的匝数成反比。变压器的高压线圈匝数多而通过的电流小，可用较细的导线绕制。低压线圈匝数少而通过的电流大，可用较粗的导线绕制。※变换交流阻抗。在电子设备中，总希望负载获得最大功率，达到最大功率传输。其条件是阻抗匹配，即负载电阻RL等于信号源的内阻RS。但在实际应用中，RL往往与RS不相等，为达到阻抗匹配，只需在二者之间加一个合适的变压器即可。以电阻为例（见图5.4）。图5.4变压器变换阻抗负载接在变压器的次级，从初级看进去，相当于接在初级绕组

6、，但此时阻值变为=n2RL这样通过变压器，负载电阻RL变化量达n2。※变换相位。变压器初、次级线圈极性遵循所谓同名端原则：初、次级线圈在绕制时的绕制方向决定了初级和次级有一对端子极性（相位）相同，称为同名端，在符号中加黑点表示（见图5.6）。在电子线路中，有时需要不同相位的信号，如正反馈振荡电路的反馈信号的不同极性要求，这时可采用改变线圈的连接方式来改变变压器的输出极性。如图5.6所示，1—3为同名端，将4端接地从3端取信号时，与把3端接地，从4端取信号，得到的信号相位正好相反。图5.6变压器变换相位变压器由于在运行时存在自身的功率损耗，故其输出功率P2小于输入功率P1，即=P1P2

7、，所以变压器的效率始终小于100%。变压器的功率损耗包括铁损Pfe（磁滞损耗和涡流损耗）和铜损PCu（线圈导线电阻的损耗），即=PFe+PCu。经研究发现：电流越大，铜损越大；频率越高，铁损越大。5.1.3识读变压器的主要参数变压器的铭牌上标注着该变压器的型号、额定值等技术参数。额定值是制造厂设计和试验变压器的依据。在额定条件下运行时，可保证变压器长期可靠地工作，并具有良好的性能。变压器的额定值一般包括以下5项。（1）额定容量（SN）；指次级的