电工电子应用技术 教案 单元12-4.doc

单元十二 直流电源（教案） 章节 名称 12.3开关电源 12.3.1 开关电源的特点及类型 12.3.2开关电源基本结构与工作原理 12.3.3实际开关电源电路 学时 安排 2学时 教学 目标 了解掌握开关电源特点及类型。 掌握开关电源基本结构与工作原理。 了解实际开关电源电路基本结构。 重点 难点 开关电源基本结构与工作原理。 参考 资料 1．《电子技术》，吕国泰主编，北京：高等教育出版社，第2版 2001年 2. 考 核 与评价 1．考核与评定要坚持结果评价和过程评价相结合，定量评价和定性评价相结合，教师评价和学生自评、互评相结合，使考核与评价有利于激发学生的学习热情，促进学生的发展。 2．考核与评定要根据本课程的特点，改革单一考核方式，不仅关注学生对知识的理解、技能的掌握和能力的提高，还要重视规范操作、安全文明生产等职业素质的形成，以及节约能源、节省原材料与爱护工具设备、保护环境等意识与观念的树立。 备 注 （正文） 注：表格内黑体字格式为（黑体，小四号，1.25倍行距，居中） 12.2稳压电路 【教学过程】 组织教学： 1．检查出勤情况。 2．检查学生教材，习题册是否符合要求。 3．宣布上课。 引入新课： 1．为了保证输出电压不受电网电压、负载和温度的变化而产生波动，可再接入稳压电路，在小功率供电系统中，多采用串联反馈式稳压电路，而中大功率稳压电源一般采用开关稳压电路。 2．通过实物演示及列举实例，让学生了解稳压电路的原理及应用，从而激发他们的学习兴趣。 讲授新课： 12.3开关电源 12.3.1 开关电源的特点及类型 1．开关稳压电源 ⑴开关稳压电源组成 开关型稳压电源主要由开关调整管，储能变压器，稳压控制电路，激励脉冲产生电路组成，它直接把交流电整流成约300伏的直流电压，然后采用半导体器件作为开关，通过控制开关的占空比把300伏直流电压变换成各种所需的直流输出电压。 ⑵开关稳压电源功能 开关型稳压电源具有体积小、重量轻、功耗小、效率高、稳压范围宽、可靠性高等优点。但同时也存在电路复杂，维修麻烦，高次谐波幅射易对电路构成干扰等缺点。 ⑶开关稳压电源分类 按开关管与负载的连接方式可将开关型稳压电源分为串联开关式稳压电源和并联开关式稳压电源两种类型。 2．开关电源基本结构与工作原理 串联反馈型稳压电路由于调整管工作在线性放大区，因此在负载电流较大时，调整管的集电极损耗 (PC= VCEIO)相当大，电源效率较低，有时还要配备庞大的散热装置。为了克服上述缺点，可采样串联开关型稳压电路，串联开关型稳压电路中的串联调整管工作在开关状态（即饱和导通和截止两种状态）。由于管子饱和导通时管压降UCES和截止时管子的电流ICEO都很小，管耗主要发生在状态转换过程中，电源效率可提高到80%～90%，所以它的体积小、重量轻。它的主要缺点是输出电压中所含纹波较大。由于优点突出，目前应用日趋广泛。 UiUTv Ui UT vB 基准电压 三角波 发生器 比较放大器 比较器 vE iL A1 A2 Io R1 UF L UO UA UREF UF C R2 RL 脉宽调制电路 图12-3-1所示为串联开关型稳压电路组成框图，开关调整管VE与负载RL串联。基准电压电路提供稳定的基准电压UR，比较放大器A1对取样电压UF与基准电压UR的差值进行放大，其输出电压UA送到电压比较器A2的同相输入端。振荡器产生一个频率固定的三角波UT，它决定了电源的开关频率。UT送到电压比较器A2的反相输入端，与UA进行比较。当UAUT时，A2输出电压UB为高电平，调整管V1饱和导通；当UAUT时，输出电压UB为低电平，调整管V1截止。UA、UT和UB波形如图12-3-2a 图12-3-2 设开关调整管的导通时间为ton，截止时间为toff(见图12- （12-3-1） 当开关调整管饱和导通时，忽略饱和压降，UE≈Ui，则输出电压平均值为 （12-3-2） 电路采用LC滤波，V1为续流二极管，当调整管V1导通时，二极管V2截止；当V1截止时，电感L的自感电动势eL极性如图12-3-2所示。自感电动势eL加在RL和V2的回路上，二极管V2导通(电容C同时放电)，负载RL中继续保持原方向电流。续流滤波波形如图12-3-2d所示。 假设输出电压Uo升高，取样电压同时增大，比较放大器A1输出电压UA下降，调整管V1导通时间ton减小，占空比q减小，输出电压Uo随之减小，结果使Uo基本不变。调节过程可用下式表示： 以上控制过程是在保持调整管开关周期T不变的情况下，通过改变调整管导通时间ton来