直流稳压电源的研究设计与实现.docVIP

电子产品设计制作 与故障诊断 学习情境1：直流稳压电源的设计与实现 《电子产品设计制作与故障诊断》课程建设组 2010年2月 第一版 学习情境1：直流稳压电源的设计与实现 1.1学习目标 (1)掌握线性直流稳压电源 (2)掌握直流稳压电路的调试方法。任务直流稳压电源直流稳压电源作为直流能量的提供者，在各种电子设备中，有着极其重要的地位，它的性能良好与否直接影响到电子产品的精度、稳定性和可靠性。(1)完成变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器输入电压220V±10%，输出电压，输出电流大于A的直流线性稳压电源。 (2) 完成电路设计、计算机仿真、绘制电路图，板安装(3)撰写设计报告、调试总结报告及使用说明书。工作任务所需要的设备、工具和材料双踪示波器、万用表（模拟或数字），电路板的各种工具一套及元器件若干。 图1.1 图1.11．工作原理 图1.2输出是交流输入的0.45倍效率低在负载电流较小的场合可用半波整流图1.21.3所示。 图1.3 单相桥式整流电路及波形图 整流电路中的二极管具有单向导电性。 当正半周时二极管D1、D3D2、D4 输出平均电压为 3．单相桥式整流电路的负载特性曲线 1.4所示，曲线的斜率代表了整流电路的内阻。 图1.4 负 问题与思考： （1）画出单向桥式整流电路一个周期的电流回路示意图。 （2）说明最大值、有效值和平均值的定义；对于正弦量，这三个值之间的换算关系是什么？。 （3）用数字万用表的交流电压档测量交流电的电压，表上的显示值是最大值、有效值还是平均值？ （4）我们说市电的电压为220V，指的是最大值、有效值还是平均值？ 1.3.3滤波电路 1. 滤波的基本概念 图1.5 单C对直流开路，对交流阻抗小，所以C应该并联在负载两端。电感器L对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此L 应与负载串联。经过滤波电路后，既可保留直流分量、又可滤掉一部分交流分量，改变了交直流成分的比例，减小了电路的脉动系数，改善了直流电压的质量。 2. 滤波原理 图1.5C。 若电路处于正半周，二极管D1、D3v2给电容器C充电。此时C相当于并联在v2上，所以输出波形同v2 是正弦形。 图1.6 电容滤波过程见图1.6。当v2到达90°时，v2开始下降。先假设二极管关断，电容C就要以指数规律向负载RL放电。指数放电起始点的放电速率很大。在刚过90°时，正弦曲线下降的速率很慢。所以刚过90°时二极管仍然导通。在超过90°后的某个点，正弦曲线下降的速率越来越快，当刚超过指数曲线起始放电速率时，二极管关断。所以，在t1到t2时刻，二极管导电，C充电，v= vC按正弦规律变化；t2到t3时刻二极管关断，v= vC按指数曲线下降，放电时间常数为RLC。 是，当放电时间常数RLC增加时，t1点要右移， t2点要左移，二极管关断时间加长，导通角减小，见图1.6曲线3；反之，RLC减少时，导通角增加。显然，当RL很小，即IL很大时，电容滤波的效果不好。反之，当RL很大，即IL很小时，尽管C较小, RLC仍,电容滤波的效果也很好，所以电容滤波适合输出电流较小的场合。 3. 电容滤波的计算 另一种是在RLC=(3(5)T / 2VL=VO=1.2 V 2。 电容滤波要获得较好的效果，工程上通常应满足fRLC≥6~10。 4. 外特性 VO随负载电流 IO的变化关系曲线如图1.7所示。 图1.7 纯电阻和电容滤波电路的输出特性 问题与思考： （1）滤波电容越大滤波效果越好，这种说法对吗？ （2）桥式整流输出的最大值为15V，经过电容滤波后，空载时直流电压值大概是多少？ 1.3.4 稳压电路 1. 稳压管稳压电路 1.8 稳压管稳压电路 稳压管稳压电路如图1.8所示，该电路虽然结构简单，但带负载能力弱，一般用在小负载和电压基准等场合。为增大输出电流的调节范围可采用图1.9所示的稳压管扩流稳压电路 图1.9 稳压管扩流稳压电路 2. 串联型稳压电路 图1.10 串联型稳压电路 一般把串联型稳压电路（图1.10）做成78、79系列集成电路，称为直流线性稳压集成电路。 1.3.5 器件选型 1．变压器选型 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1.11所示。 图1.11 变压器结构示意图 （1）变压器分类 按冷却方式分类：干式（自冷）变压器、油浸（自冷）变压器、氟化物（蒸发冷却）变压器。按防潮方式分类：开放式变压器、灌封式变压器、密封式变压器。按铁芯或线圈结构分类：芯式变压器（插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯）、壳式变压