文档介绍：模电课程设计直流稳压电源
绪论
在各种电子电路中,总离不开电源电路,而由于电路结构和元件特性,就需要用到直流电源供电,就像我们下个学期即将学到的单片机,其需要5V的直流电源。如若采用干电池为其供电,则有供电功率低,持续供电能力差,成本高等缺点。而交流电在产生、电能输送等方面具有独特的优点,发电站、各市电网中的电能传输都是以交流电的形式进行输送,如果我们对市电提供的电压进行降压整流等,把交流电转换成直流电,以获得我们所需要的电压。电力系统供电电压的波动,或者负载阻抗和功率的变化,都会引起整流器输出电压随之改变。在电子电路和自动控制装置中,通常都需要电压稳定的直流电源供电,使整流器输出电压尽可能少受流电进行滤波,稳压,以获得我们所需要的供电电源。电源波动或负载变化影响而保持稳定,这就需要我们对整流后的电源进行稳压设计。
第一章设计要求与指标
设计要求:
(1)设计一个能输出正负12V的直流稳压电源;
(2)拟定测试方案和设计步骤;
(3)根据设计要求和技术指标设计好电路,选好元件及参数;
(4)绘出原理图和印制板图;
(5)在万能板上连接电路。
(6)测量直流稳压电源的内阻;
(7)测量直流稳压电源的稳压系数、纹波电压;
(8)撰写设计性报告。
技术指标:
(1)电源输出电压为正负12V;
(2)输入电压220V
(3)最大输出电流为Iom=500mA;
(4)纹波电压小于等于5mA;
(5)稳压系数Sr小于等于5%.
第二章理论分析
设计电路框图如图1所示:
图2-1 电路框图
在电子电路中,通常都需要电压稳定的直流电源供电。图2-1是直流稳压电源设计的基本思路和整体流程。因为我们要得到的直流电源的是12V等的稳定直流电压,而我们平常的生活用电220V的交流电,所以我们必须变压,变压后交流变成直流。但此时的直流电压波动很大,脉动的直流电压还含有较大的波纹,所以我们要对其进行滤波,得到波动较小的直流电。为了保证得到基本恒定的直流电和电源基本不受电网电压不稳定对电源输出的影响,应加稳压电路。
,变压器
电源变压器:源变压器的作用是将220V的交流电压,变换成整流滤波电路所需要的交流电压。因为我们需要的是第电压,所以必须要一个变压器将电网的市电降低至我们所需要的.
整流电路是把交流电压转变为直流脉动的电压。常见的小功率整流电路,有单相半波、全波、桥式整流等。这里采用常用的桥式整流。如图2-2
图2-2 整流电路
四只整流二极管D1-D4接成电桥的形式,故有电桥的之称u1>0 时。D1,D3导通D2,D4截止电流通路:由+经D1®RL®D3®-;u1<0 时D2,D4导通D1,D3截止电流通路:由-经D2®RL®D4®+。整流桥的输入U1,和输出U0的波形如下图2-3
U1
U0
图2-3整流前和整流后的波形
输出是脉动的直流电压。负载电压 U0的平均值:
滤波电路
滤波电路下图:用于滤去整流输出电压中的纹波,一般用电抗元件组成。因此滤波又分电容率波和电感滤波。这里采用电容滤波。电路如下图2-4所示:
图2-4 滤波电路
滤波前和滤波后的电压波形如下图所示虚线为未加滤波电容的电电压波形。
图2-5 整流和整流后的波形
RL接入(且RLC较大)时,电容通过RC放电,在整流电路电压小于电容电压时,二极管截止,整流电路不为电容充电,uo会逐渐下降。通常认为:滤波电容越大越好。,他的数值越大,电容放电越慢,滤波效果越好。滤波电容应取C1≥(3~5)T/2R。输出波形随负载电阻 RL 或 C 的变化而改变, Uo 和也随之改变。电容滤波电路适用于输出电压较高,负载电流较小且负载变动不大的场合。
稳压电路
(1)稳压二极管:
稳压电路可以利用稳压二极管的反向击穿特性。由于反向特性陡直,较大的电流变化,只会引起较小的电压变化
(2)集成稳压芯片
随着半导体工艺的发展,现在已生产并广泛应用的单片集成稳压电源,具有体积小,可靠性高,使用灵活,价格低廉等优点。最简单的集成稳压电源只有输入,输出和公共引出端,故称之为三端集成稳压器。常用的有L7800系列L7900系列三端集成稳压器。在L78xx系列中1脚接输入,2脚接地,3脚接输出。L79xx系列中1脚接地,2脚接输入,3脚接输出。如要在同一电路中同时输出正负电压可采用如下图2-7接法
图2-7 同时接正负稳压芯片的电路
W78XX
CI
UI
+
_
UO
1
3
2
+
_
CI
W7