模拟电路课程设计--直流稳压电源设计

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1、 直流稳压电源设计直流稳压电源设计 【摘要】 用简单元器件完成简易直流稳压电源的解决方案。 【关键词】 桥式整流电路；电容滤波电路；三端集成稳压器 前言 在电子电路及设备中，一般都需要稳定的直流电源供电，直流稳压电源使得 频率为50Hz、有效值为220V的单相交流电压经过电源变压器、整流电路、滤波电 路和稳压电路转化为幅值稳定、输出电流为几十安以下的直流电压。本设计的直 流稳压电源基本不受电网电压波动和负载电阻变化的影响， 从而获得足够高的稳 定性。 一 直流电源的组成及各部分的作用 1.1 直流电源的组成 变压器 整流 电路 滤波 电路 稳压 电路 220 V 50Hz Uo + - 图1

2、直流稳压电路的方框图 1.2 直流电源各部分的作用 变压器：直流电源的输入为220V的电网电压，一般情况下所需直流电压的 数值和电网电压的有效值相差较大，因而需要通过电源变压器降压后，再对交流 电压进行处理。起调整输入电压的作用。 整流电路：变压器副边电压通过整流电路从交流电压转化为直流电压，即将 正弦波电压转化为单一方向的脉动电压。 滤波电路：为了减少脉动，需通过低通滤波电路滤波，使输出电压变平滑。 起到了减小脉动的作用。 稳压电路：交流电压通过整流、滤波后虽然变为交流分量较小的直流电压， 但是当电压波动或者负载变化时，其平均值也会发生变化。稳压电路的功能是使 输出直流电压基本不受电网电压波

3、动和负载电阻变化的影响， 从而获得足够高的 稳定性。 二 整流电路 2.1 整流的概念 整流电路是将交流电流转变为方向单一的直流电流，主要通过单向导通元 件：如二极管及其集成的桥堆，单向可控硅，IGBT 等实现。电子电路中常用的 是二极管与桥堆，在大功率电路中则常用可控硅或 IGBT. 整流电路分为半波整流和全波整流，分析整流电路要弄清电路的工作原理， 求出主要参数，确定二极管的极限参数。 2.2 单向半波整流 图 2 单相半波整流电路 设变压器的副边输出电压有效值为 U2,则其瞬时值为： 22 2sinuUt 输出电压的平均值为 UO(AV)： 2 ()22 0 21 2sin()0.45

4、2 OAV U UUtdtU 负载电流的平均值 IO(AV)为： () () 0.452 OAV OAV LL U U I RR 输出电压的脉动系数 S 为整流输出电压的基波峰值 UO1M与输出电压平均值 UO(AV)之比。由于半波整流电路输出电压 uo的周期与 U2相同，uo的基波角频率与 u2 相同，通过谐波分析可得 12 /2 OM UU,故： 12 () 2 /2 1.57 2 2/ OM OAV UU S U U 二极管的选择：最大反向电压 URmax和最大平均整流电流 IF 交流电网电压允许有10%的波动，变压器原边电压为 198-242V,因此两个 参数至少应留有 10%的余地。

5、 2 2 () 1.12 2 1.11.1 RM FOAV L UU U II R 2.3 单向全波整流电路 图 3 桥式全波整流电路 输出电压的平均值： 2 ()22 0 221 2sin()0.9 OAV U UUtdtU 输出电流的平均值： () () 0.92 OAV OAV LL U U I RR 根据谐波分析，桥式整流电路的基波 UO1M的角频率是 U2 的二倍，即 100Hz, 则 UO1M为： 12 2 22/ 3 oM UU, 故脉动系数为： 1 () 2 0.67 3 OM OAV U S U 三 滤波电路 滤波电路分为电容滤波电路，LC 滤波电路及型滤波电路，电容滤波电路

6、 是最简单的滤波电路，就是在整流电路输出端并联电容，如图 3 所示。LC 滤波 则是并联一个电容，再串联一个电感，型滤波电路如图 4 所示。 图 4 型滤波电路 使用电容滤波以后： ()2 1.2 OAV UU 脉动系数： 4 L T S R CT T 为交流电的周期 0.02S. 四 稳压电路 4.1 稳压电路的技术指标 稳压电源的技术指标：1.特性指标：输入电源、输出电压及输出调节范围， 2.质量指标：稳压系数、输出电阻、温度系数及纹波电压 输出电压(,) OIO Vf VIT,输出电压的变化表示为： OOO OIO IO OVIOOT VVV VVIT VIT VKVRIST 因此： 输入调整因数： |0,0 O VO I V KIT V 反映输入电压波动对输出电压的影响 电压调整率： / 100% |0,0 OO VO I VV SIT V ,