模擬電路課程設(shè)計--直流穩(wěn)壓電源設(shè)計

1、<p><b>　　直流穩(wěn)壓電源設(shè)計</b></p><p>　　【摘要】 用簡單元器件完成簡易直流穩(wěn)壓電源的解決方案。</p><p>　　【關(guān)鍵詞】 橋式整流電路；電容濾波電路；三端集成穩(wěn)壓器</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　在電子電路及設(shè)備中，一般都需要

2、穩(wěn)定的直流電源供電，直流穩(wěn)壓電源使得頻率為50Hz、有效值為220V的單相交流電壓經(jīng)過電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)化為幅值穩(wěn)定、輸出電流為幾十安以下的直流電壓。本設(shè)計的直流穩(wěn)壓電源基本不受電網(wǎng)電壓波動和負載電阻變化的影響，從而獲得足夠高的穩(wěn)定性。</p><p>　　一 直流電源的組成及各部分的作用</p><p>　　1.1 直流電源的組成</p><p

3、>　　圖1 直流穩(wěn)壓電路的方框圖</p><p>　　1.2 直流電源各部分的作用</p><p>　　變壓器：直流電源的輸入為220V的電網(wǎng)電壓，一般情況下所需直流電壓的數(shù)值和電網(wǎng)電壓的有效值相差較大，因而需要通過電源變壓器降壓后，再對交流電壓進行處理。起調(diào)整輸入電壓的作用。</p><p>　　整流電路：變壓器副邊電壓通過整流電路從交流電壓轉(zhuǎn)化為直流電壓，

4、即將正弦波電壓轉(zhuǎn)化為單一方向的脈動電壓。</p><p>　　濾波電路：為了減少脈動，需通過低通濾波電路濾波，使輸出電壓變平滑。起到了減小脈動的作用。</p><p>　　穩(wěn)壓電路：交流電壓通過整流、濾波后雖然變?yōu)榻涣鞣至枯^小的直流電壓，但是當電壓波動或者負載變化時，其平均值也會發(fā)生變化。穩(wěn)壓電路的功能是使輸出直流電壓基本不受電網(wǎng)電壓波動和負載電阻變化的影響，從而獲得足夠高的穩(wěn)定性。<

5、;/p><p><b>　　二 整流電路</b></p><p><b>　　2.1 整流的概念</b></p><p>　　整流電路是將交流電流轉(zhuǎn)變?yōu)榉较騿我坏闹绷麟娏?，主要通過單向?qū)ㄔ喝缍O管及其集成的橋堆，單向可控硅，IGBT等實現(xiàn)。電子電路中常用的是二極管與橋堆，在大功率電路中則常用可控硅或IGBT.</p

6、><p>　　整流電路分為半波整流和全波整流，分析整流電路要弄清電路的工作原理，求出主要參數(shù)，確定二極管的極限參數(shù)。</p><p>　　2.2 單向半波整流</p><p>　　圖2　單相半波整流電路</p><p>　　設(shè)變壓器的副邊輸出電壓有效值為U2,則其瞬時值為：</p><p>　　輸出電壓的平均值為UO(AV

7、)：</p><p>　　負載電流的平均值IO(AV)為：</p><p>　　輸出電壓的脈動系數(shù)S為整流輸出電壓的基波峰值UO1M與輸出電壓平均值UO(AV)之比。由于半波整流電路輸出電壓uo的周期與U2相同，uo的基波角頻率與u2相同，通過諧波分析可得,故：</p><p>　　二極管的選擇：最大反向電壓URmax和最大平均整流電流IF</p>&

8、lt;p>　　交流電網(wǎng)電壓允許有±10%的波動，變壓器原邊電壓為198-242V,因此兩個參數(shù)至少應(yīng)留有10%的余地。</p><p>　　2.3 單向全波整流電路</p><p>　　圖3 橋式全波整流電路</p><p><b>　　輸出電壓的平均值：</b></p><p><b>　　輸

9、出電流的平均值：</b></p><p>　　根據(jù)諧波分析，橋式整流電路的基波UO1M的角頻率是U2的二倍，即100Hz,則UO1M為：</p><p><b>　　, </b></p><p><b>　　故脈動系數(shù)為：</b></p><p><b>　　三 濾波電路<

10、;/b></p><p>　　濾波電路分為電容濾波電路，LC濾波電路及π型濾波電路，電容濾波電路是最簡單的濾波電路，就是在整流電路輸出端并聯(lián)電容，如圖3所示。LC濾波則是并聯(lián)一個電容，再串聯(lián)一個電感，π型濾波電路如圖4所示。</p><p><b>　　圖4　π型濾波電路</b></p><p><b>　　使用電容濾波以后：&

11、lt;/b></p><p><b>　　脈動系數(shù)：</b></p><p>　　T為交流電的周期0.02S.</p><p><b>　　四 穩(wěn)壓電路</b></p><p>　　4.1 穩(wěn)壓電路的技術(shù)指標</p><p>　　穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標：1.特性指標：輸入電

12、源、輸出電壓及輸出調(diào)節(jié)范圍，2.質(zhì)量指標：穩(wěn)壓系數(shù)、輸出電阻、溫度系數(shù)及紋波電壓</p><p>　　輸出電壓,輸出電壓的變化表示為：</p><p><b>　　因此：</b></p><p><b>　　輸入調(diào)整因數(shù)：</b></p><p>　　反映輸入電壓波動對輸出電壓的影響</p&g

13、t;<p><b>　　電壓調(diào)整率：</b></p><p><b>　　, </b></p><p>　　輸入電壓變化時引起輸出電壓的相對變化。</p><p><b>　　穩(wěn)壓系數(shù)：</b></p><p>　　在溫度和負載恒定的條件下，輸入電壓變化10%,輸

14、出電壓的變化，單位mV.</p><p><b>　　輸出電阻：</b></p><p>　　反映負載電流變化IO對VO的影響</p><p><b>　　溫度系數(shù)：</b></p><p>　　紋波電壓：是穩(wěn)壓電路輸出端交流分量的有效值，它表示輸出電源的微小波動。</p><p

15、>　　上述指標愈小，輸出電源愈穩(wěn)定。</p><p>　　4.2 穩(wěn)壓管整流電路</p><p>　　圖5　穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓電路</p><p><b>　　設(shè)計要求：</b></p><p>　　, , , </p><p><b>　　, , </b>&

16、lt;/p><p>　　對于電阻R的選擇：（理論書P533）:</p><p><b>　　得R的最大值：</b></p><p><b>　　下限值：</b></p><p>　　4.3 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路</p><p>　　圖6 具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路</p>

17、<p>　　4.4 三端集成穩(wěn)壓電源型</p><p>　　圖7 TI公司uA78L00系列內(nèi)部電路原理圖</p><p>　　4.5 集成穩(wěn)壓電源電路設(shè)計</p><p>　　圖8　常用的三端穩(wěn)壓電源電路設(shè)計</p><p>　　圖9 輸出可調(diào)的三端穩(wěn)壓電路</p><p><b>　　結(jié)論&

18、lt;/b></p><p>　　直流穩(wěn)壓電源是電子、電器、自動化設(shè)備中的基本組成部分，它使交流電壓通過整流、濾波、穩(wěn)壓電路后，輸出直流電壓基本不受電網(wǎng)電壓波動和負載電阻變化的影響，形成穩(wěn)定性十分高的直流穩(wěn)壓電源。性能良好的直流穩(wěn)壓電源可以提高電子產(chǎn)品的精度穩(wěn)定性和可靠性。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　

19、　[1]馬樂．直流穩(wěn)壓電源的工作原理[J]．：黑龍江科技信息出版社，2008,12（24）:8</p><p>　　[2] 童詩白，華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).第四版.高等教育出版社</p><p>　　[3]劉建，高振鈴. 直流穩(wěn)壓電源設(shè)計，河北工程學(xué)院學(xué)報，2008，12：69～71</p><p>　　[4]王芳，張貴紅.集成直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計和調(diào)試，硅谷出版