直流稳压电源设计.doc

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1、1、总体设计思路1.1直流稳压电源的设计思路在电子电路及设备中一般都需要稳定的直流电源供电。这次设计的直流电源为单相小功率电源，它将频率为50Hz、有效值为220V的单向交流电压转换为幅值稳压、输出电流为几十安以下的直流电压。单相交流电经过电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路转换成稳定的直流电压。其基本设计思路如下：（1）电网供电电压交流220V(有效值)50Hz，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。（2）降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即

2、脉动大）。（3）脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成份滤掉，保留其直流成份。（4）滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出，供给负载RL。稳压电路滤波电路整流电路变压器交流电源按、基本流程图1.2直流稳压电源基本原理直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。1.2.1变压环节11由于直流电压源输入电压为220V电网电压，一般情况下，所需直流电压的数值远小于电网电压，因此需

3、通过电源变压器降压后，再对小幅交流电压进行处理。变压器的电压比及副边电压有效值取决于电路设计和实际需要。1.2.1整流环节变压器变压器副边电压通过整流电路从交流电压转换为直流电压，即将正弦波电压转换为单一方向的脉动电压，半波整流电路和全波整流电路的输出波形如上图所画。可以看出，他们均含有较大的交流分量，会影响负载电路的正常工作；例如，交流分量将混入输入信号被放大电路放电，甚至在放大电路的输出端所混入的电源交流分量大于有用信号；因而不能直接作为电子电路的供电电源。应当指出，图中整流电路输出端所画波形是未接滤波电路时

4、的波形，接入滤波电路后波形将有所变化。本设计采用单相桥式整流电路，这种整流电路克服了单项半波整流电路输出电压低，交流分量大（即脉冲大），效率低等缺点。1.2.2滤波环节为了减小电压的脉动，需通过低通滤波电路滤波，使输出电压平滑理想情况下，应将交流分量全部滤掉，使滤波电路的输出电压仅为直流电压。对于稳定性不高的电子电路，整流、滤波后的直流电压可以作为供电电源。本设计采用LC滤波电路，这种电路具有较强适应性，带负载能力较强。二极管的导通角较大，整流管的冲击电流较小。1.2.3稳压环节虽然整流滤波电路能将交流电压变换成

5、较为平滑的直流电压，但是，一方面，由于输入电压平均值取决于变压器副边电压的有效值，所以电网电压波动时，输出电压平均值也随之产生；另一方面，由于整流电路内阻存在，当负载变化时，内阻上的电压将产生变化。因此，整流滤波电路输出电压会随着电网电压的波动而波动，随着负载电阻的变化而变化。为了获得稳定性好的直流电压，必须采用稳压措施。112各部分电路设计2.1变压电路设计变压电路相对简单，仅有一个单相变压器，变压器将220V市电转化为电路能承担的电压。理想变压器满足I/I=U/U=N/N=1/n,因此P=P=UI=UI.变压

6、器副边与原边的功率比为P/P=,式中是变压器的效率。根据电路需要选择适当的单相变压器。2.2整流电路设计整流电路是把交流电能转换为直流电能的电路。有半波整流和全波整流，最常用的是单相桥式整流电路。本设计也采用了单相桥式整流电路，所谓桥式整流电路，就是用二极管组成一个整流电桥。当输入电压处于交流电压正半周时，二极管D、负载电阻RL、D构成一个回路输出电压Uo=ui-UD-UD。输入电压处于交流电压负半周时，二极管D、负载电阻RL、D构成一个回路，输出电压Uo=ui-UD-UD。单项桥式整流电路11设变压器的副边电压

7、有效值为,则其瞬时值=sinωt。当为正半周时，电流由A点流出，经、、流入B点，因而负载电阻上的电压等于变压器副边电压，即=，和管承受的反向电压为-。当为副半周时，电流由B点流出，经﹑﹑流入A点，负载电阻上的电压等于-，即=-，﹑承受的反向电压为。由于﹑和﹑两对二极管交替导通，致使负载电阻上在的整个周期内都有电流通过，而且方向不变，输出电压=

8、sinωt

9、。单项桥式整流电路的波形图11通过上述分析，可以得到桥式整流电路的基本特点如下：（1）桥式整流输出的是一个直流脉动电压。（2）桥式整流电路的交流利用率为100%

10、。（3）电容输出桥式整流电路，二极管承担的最大反向电压为2倍的交流峰值电压（电容输出时电压叠加）。（4）桥式整流电路二极管的负载电流仅为半波整流的一半。（5）实际电路中，桥式整流电路中二极管和电容的选择必须满足负载对电流的要求。2.3滤波电路设计2.3.1滤波的基本概念滤波电路利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同，实现滤波。电容器C对直流开路，对交流阻抗小，所以C应该并联在