±12V简易直流稳压电源的设计.doc

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1、±12V简易直流稳压电源的设计1.1直流稳压电源的系统框图图（1）1.2各组成部分的功能（1）电源变压器：是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。（2）整流电路：利用单向导电元件，把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电压。（3）滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。（4）稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。1．2．1电源变压器电源变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件,当初级线圈中通有交流电流时,铁芯(或磁芯)中便产生

2、交流磁通,使次级线圈中感应出电压(或电流).变压器由铁芯(或磁芯)和线圈组成,线圈有两个或两个以上的绕组,其中接电源的绕组叫初级线圈,其余的绕组叫次级线圈.变压器的基本原理是电磁感应原理，现以单相双绕组变压器为例说明其基本工作原理（如上图）：当一次侧绕组上加上电压Ú1时，流过电流Í1，在铁芯中就产生交变磁通Ø1，这些磁通称为主磁通，在它作用下，两侧绕组分别感应电势É1，É2，感应电势公式为：E=4.44fNØm式中：E--感应电势有效值f--频率N--匝数Øm--主磁通最大值由于二次绕组与一次绕组匝数不同，感应电势E1和E2大小也不同，当略去内阻抗压降后，电压Ú1和Ú2大小也就不同。当变压器

3、二次侧空载时，一次侧仅流过主磁通的电流（Í0），这个电流称为激磁电流。当二次侧加负载流过负载电流Í2时，也在铁芯中产生磁通，力图改变主磁通，但一次电压不变时，主磁通是不变的，一次侧就要流过两部分电流，一部分为激磁电流Í0，一部分为用来平衡Í2，所以这部分电流随着Í2变化而变化。当电流乘以匝数时，就是磁势。上述的平衡作用实质上是磁势平衡作用，变压器就是通过磁势平衡作用实现了一、二次侧的能量传递。1．2．2整流电路整流电路的任务：把交流电压转变为脉动的直流电压。常见的小功率整流电路，有单相半波、全波、桥式和倍压整流等。为分析简单起见，把二极管当作理想元件处理，即二极管的正向导通电阻为零，反向电阻

4、为无穷大。以单相桥式整流电路说明工作原理：v2>0时:vL=v2图（2） v2<0时:vL=-v2图（3）桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形v2>0时  D1,D3导通’D2,D4截止。电流通路:A®D1®RL®D3®Bv2<0时  D2,D4导通，D1,D3截止。电流通路:B®D2®RL®D4®A输出是脉动的直流电压！1．2．3滤波电路通常用脉动系数Ｓ来表示输出电压脉动的程度S定义：整流输出电压的最低次谐波分量的峰值VL1m与直流分量VL之比。图（4）滤波电路的结构特点:电容与负载RL并联，或电感与负载RL串联。原理：利用储能元件电容两端的电压(或通过电感中的电流)不能突变的特性，滤掉

5、整流电路输出电压中的交流成份，保留其直流成份，达到平滑输出电压波形的目的。几种滤波电路（a）电容滤波电路（b）电感电容滤波电路（倒L型）（c）P型滤波电路图（5）1.电容滤波电路（1）滤波原理以单向桥式整流电容滤波为例进行分析，其电路如图所示。图（6）1. RL未接入时(忽略整流电路内阻)v2正半周：D1、D3导通→向C充电v2负半周：D2、D4导通→向C充电         （恒定）图（7）2.RL接入时的情况（设v2从0开始上升时接入） 开始v2vC时，二极管D1、D3导通，向电容C充电，同时也给RL提供电流，vC随v2

6、上升而上升。        图（8）只有电压v2大于vC时，二极管导通，才有充电电流iD，因此流过二极管的瞬时电流很大。    可见，采用电容滤波时，整流管的导通角θ<π。图（9）（2）电容滤波电路的特点①输出电压VL平均值升高，且与时间常数RLC有关RLC愈大®电容器放电愈慢®VL(平均值)愈大一般取(T:电源电压的周期)近似估算:   VL≈1.2V2半波整流电容滤波:VL≈V2怎样选电容：C≥(3~5)T/2RL  ，  耐压≥(1.5~2)V2②二极管的导电角q

7、加而减少，带负载能力差。如:RL愈小(IL越大),Vo下降多,S增大。结论：电容滤波电路适用于输出电压较高，负载电流较小且负载变动不大的场合。2.1具体电路图图（11）2.2电路中所用元件选择及参数值2.2.1整流二极管的选择图（12）由U2a=10V，得每只整流二极管的最大反向电压URM为：  URM=1.414*U2a=1.414*10=14.14V一般应使放电时间常数RLC大于电容C的充电周期(3～5)