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时间:2018-11-01
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1、直流稳压电源1设计任务描述1.1设计题目:直流稳压电源1.2设计要求1.2.1设计目的(1)掌握反激式开关电源或线性开关直流电源的构成、原理与设计方法;(2)熟悉模拟元件的选择、使用方法。1.2.2基本要求(1)220V交流输入电压,+9V直流输出电压;(2)使用集成三端稳压器进行稳压输出,输出纹波系数<1%;(3)输出功率>6W1.2.3发挥部分(1)负载短路(输出过流)保护,输入过压保护;(2)多路输出电压±12V;17直流稳压电源2设计思路本设计主要分为变压电路、整流电路、滤波电路、稳压电路四个部分。变压电路:将交流电网220V的电压变成所需要的电压值。整流电路:将交
2、流电压变成脉动的直流电压。滤波电路:由于经过整流的脉动直流电压还含有较大的纹波,因此需要设计滤波电路加以滤除。稳压电路:在电网电压波动、负载和温度变化时,依然维持输出直流电压稳定。关于发挥部分,我选择的是输出电压线性可调和估算出线性电源效率(η>0.4),要使输出电压线性可调就要在电路中加上适当阻值的滑动变阻器,而要选用适当阻值的输出电阻。多路输出±12V。通过用LM7812,LM7912来输出±12V。17直流稳压电源3设计方框图220交流输入稳压电路滤波电路直流电压输出图3.1稳压电源的组成框图u1u2u3uIU00t0t0t0t0t图3.2整流与稳压过程17直流稳压电
3、源4各部分电路设计及参数计算4.1电源变压器电源变压器是将输入的220V交流电压U1转变为整流电路所需要的交流电压U2。因为要最终通过78、79系列和LM317系列输出正向最大18V负向最大12V的电压,所以选择带有中间抽头的可调变压器。考虑到今后的功率需要,将输入电压调至14V。这样输出功率为12W。两个14V的输出分别给78、79系列使用,中间抽头作为固定电压输出部分的地。图4.1.1电源变压器图4.1.2变压器降压4.2整流电路整流电路有半波整流电路与单相桥式整流电路。半波整流电路的特点是输出电压波形为输入正弦波电源波形的正半周期,所以输出电压脉动很大,直流分量较小,
4、整流效率较低。另一种是单向桥式全波整流电路。如下图,四肢整流二极管D1~D4形成电桥。在V2正半周。电流从变压器副边线圈上端流出,只经过D1流向RL,在由D3流回变压器,所以D1、D3正向导通,D2、D4反偏截止。在负载上产生一个极性为上正下负的输出电压。电流通路用实线箭头表示。同理在V2负半周时,D2、D4正向导通,D1、D3反偏截止。在负载上产生上正下负的输出电压。电流通路如图的虚线箭头表示。综上可知输入端经变压器后在副边得到了一个单向的脉动电压。17直流稳压电源图4.2.2单向桥式全波整流电路图4.2.1半波整流电路输入输出波形对比图4.2.3单向桥式全波整流电路输入
5、输出波形对比4.2.1整流电路参数计算变压器的副边电压U2=14V桥式整流电路中的二极管承受的最高反向电压为:Udm=1.414U2=19.7V单向全波整流电路中二极管承受的最高平均电流为:Id=Iomax=1A查手册选整流二极管1B4B42,其参数为:反向击穿电压UBR=50V>19.7V最大整流电流IF=1A17直流稳压电源图4.2.4整流电路4.3滤波电路经过整流的脉冲电压纹波很大要经过滤波电路的滤波作用,一般有电抗元件组成,如在电阻两端并联电容器C,或在整流电路输入端与负载间串联电感器L,以及有电容、电感组合而成的各种复式滤波电路。在这里选择用电容滤波,适合小电流负
6、载。图4.3.1几种不同的复式滤波电路滤波电路的原理是利用电容与电感元件在电路中的储能作用,当电源提供的电压升高时电容能把部分能量存储起来,而当电源提供的电压降低时电容又能把电场能释放出来,这样就会使负载电阻两端的电压比较稳定平滑,电容就是通过这种方式达到了滤波的目的。图4.3.2电容滤波电路4.4稳压电路17直流稳压电源由于输出地直流电压会随着稳压电路的波动、负载和温度发生变化而变化,所以,为了维持输出直流电压稳定不变,还要加上稳压电路。由于电源要求的输出功率较小,为了简化电路并提高电路的稳定性,因此选择集成稳压器。集成稳压器在使用中普遍使用的是三端稳压器。可以分为固定式
7、和可调式,按正负的输出电压还可分为CW317、CW337、LM317、LM337。其中317系列稳压器可以连续输出可调正电压,337系列则是可调负电压。它们的可调范围为1.2~37V,最大输出电流为1.5A。三端集成稳压器还有78、79系列分别对应正电压输出和负电压输出.79系列和78系列的外形相似但是连接不同,79的1端接地,2端接负的输入。3端接输出图4.4.1集成稳压器LM78xx4.4.1稳压电路设计及其参数计算图4.4.2集成稳压器LM79xx稳压电路一般采用集成稳压器和一些外围元件所组成。采用集成稳压器
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