直流稳压电源的设计 [文档在线提供].docVIP

直流稳压电源的设计 目录 一、目的和要求 　　　　　　　　　　　　　．．．．．２ 二、实验原理　　　　　　　　　　　　　　　　　．．．．．３ 三、稳压电源的技术指标　　　 五、小结　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 ．．．．．１3 一、目的与要求1．实验目的通过集成直流稳压电源的设计、安装和调试，要求学会：(1)选择变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压电源；(2)掌握直流稳压电路的调试及主要技术指标的测试方法。2．设计任务设计一波形直流稳压电源，满足：(1)当输入电压在220V±10%时，输出电压可调，输出电流大于1A；(2)输出纹波电压小于5mV，稳压系数小于5×10-3，输出内阻小于0.1欧。3．设计要求(1)电源变压器只做理论设计；(2)合理选择集成稳压器；(3)完成全电路理论设计绘制电路图(4)撰写设计报告、总结报告 稳压电源一般由变压器、整流器和稳压器三大部分组成，如图所示。变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电。整流器把交流电变为直流电。经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。 稳压电源电路的基本方框图 1、各部分电路的作用 （1）交流电压变换部分。一般的电子设备所需的直流电压较之交流电网提供的220V电压相差较大，为了得到输出电压的额定范围，就需要将电网电压转换到合适的数值。所以，电压变换部分的主要任务是将电网电压变为所需的交流电压，同时还可以起到直流电源与电网的隔离作用。 （2）整流部分。整流电路的作用，是将变换后的交流电压转换为单方向的脉动电压。由于这种电压存在着很大的脉动成份（称为纹波），因此一般还不能直接用来给负载供电，否则，纹波的变化会严重影响负载电路的性能指标。 （3）滤波部分。滤波部分的作用是对整流部分输出的脉动直流电进行平滑 ，使之成为含交变成份很小的直流电压。也就是说，滤波部分实际上是一个性能较好的低通滤波器，且其截止频率一定低于整流输出电压的基波频率。 （4）稳压部分。尽管经过整流滤波后电压接近于直流电压，但是其电压值的稳定性很差，它受温度、负载、电网电压波动等因素的影响很大，因此，还必须有稳压电路，以维持输出直流电压的基本稳定。 2、各电路的选择 （1）电源变压器T的作用是将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压Ui。I1/I2=U2/U1=N2/N1=1/n，因此有P1=P2=U1I1=U2I。变压器副边与原边的功率比为P2/ P1=η，式中η是变压器的效率。 半波整流电路 该电路工作原理：设变压器次级电压U2=U2msin(t=U2sin(t，其中U2m为其幅值，U2为有效值。当U2变化的正半周期时，二极管D受正向电压偏置而导通，UL=U2；当U2变化的负半周期时，二极管D处于反向偏置状态而截止，UL=0。U2和UL的波形如下图所示，显然，输入电压是双极性，而输出电压是单极性，且是半波波形，输出电压与输入电压的幅值基本相等。 由理论分析可得，输出单向脉冲电压的平均值即直流分量为 UL0=U2m/(=U2 ≈0.45 U2 （1） 显然，输出电压中除了直流成分外，还含有丰富的交流成分基波和谐波（这里可通称为谐波），这些谐波的总和称为纹波，它叠加与直流分量之上。常用纹波系数(来表示直流输出电压中相对纹波电压的大小，即 （2） 式中，UL(为谐波电压总有效值，其值应为 （3） 由式（1）、(2）和（3）通过计算可得，(≈1.21。由结果可见，半波整流电路的输出电压纹波较大。 半波整流电路的波形 半波整流电路中的二极管安全工作条件为： a）二极管的最大整流电流必须大于实际流过二极管平均电流，即 IF＞ID0=UL0/RL=0.45U2/RL b）二极管的最大反向工作电压UR必须大于二极管实际所承受的最大反向峰值电压URM，即 UR＞URM =U2 2．全波桥式整流电路 全波桥式整流电路如图(a)所示，图中4个二极管接成电桥的形式，故有桥式整流之称。图(b)所示为该电路的简化画法。 图（a） 全波桥式整流电路 图(b) 全波桥式整流电路简化画法 该电路工作原理：参见图(a)，设变压器次级电压U2=U2msin(t=U2sin(t，其中U2m为其幅值，U2为有效值。在电压U2的正半周期时，二极管D1、D3因受正向偏压而导通，D2、D4因承受反向电压而截止；在电压U2的负半周期时，二极管因受D2、D4正向偏压而导通，D1、D3因承受反向电压而截止。U2和UL的波形如下图所示，显然，输入电压是双极性，而输出电