簡(jiǎn)單直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)與制作

簡(jiǎn)單直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)與制作第一頁(yè)，共43頁(yè)。直流電源

——利用市電為小型電子設(shè)備供電或充電第二頁(yè)，共43頁(yè)。直流穩(wěn)壓電源電子裝置通常需要直流電源提供能量電池？使用費(fèi)用高一般用于低功耗便攜式的儀器設(shè)備中直流穩(wěn)壓電源為電子裝置提供電壓穩(wěn)定的直流供電交流電壓變換為直流電壓保證直流電壓穩(wěn)定第三頁(yè)，共43頁(yè)。電子裝置對(duì)直流電源的要求穩(wěn)定的直流輸出電壓足夠的輸出電流與功率效率影響直流輸出穩(wěn)定因素：電網(wǎng)電壓的變化負(fù)載的變化其它……第四頁(yè)，共43頁(yè)。直流穩(wěn)壓電源的任務(wù)把交流市電轉(zhuǎn)換為低壓直流使輸出直流電壓穩(wěn)定受電網(wǎng)電壓的變化影響小受負(fù)載的變化影響小“干凈”的直流保證功率和效率第五頁(yè)，共43頁(yè)。穩(wěn)壓電源的分類依穩(wěn)定方式：參數(shù)型（如穩(wěn)壓管+電阻）反饋型（如調(diào)整管+差放）依工作狀態(tài)：線性電源開(kāi)關(guān)電源依連接方式：串聯(lián)型并聯(lián)型例：LM317—反饋型串聯(lián)線性電源第六頁(yè)，共43頁(yè)。小功率直流穩(wěn)壓電源的組成第七頁(yè)，共43頁(yè)。變壓器注意!功率容量初級(jí)繞組的輸入電壓幾個(gè)次級(jí)繞組?連接方式?各次級(jí)繞組的輸出電壓各繞組的功率容量第一，測(cè)直流電阻的大小，電阻大的是初級(jí)，電阻小的是次級(jí)，第二，看線徑，線徑粗的是次級(jí)，線徑細(xì)的是初級(jí)。以上說(shuō)的是降壓變壓器，如果是升壓變壓器，判斷方法反之。第八頁(yè)，共43頁(yè)。1.電路的工作原理：即二極管工作狀態(tài)、電路波形的分析2.輸出電壓和輸出電流平均值：即輸出脈動(dòng)直流電壓和電流平均值的求解方法3.整流二極管的選擇：即二極管承受的最大整流平均電流和最高反向工作電壓的分析整流電路研究的問(wèn)題第九頁(yè)，共43頁(yè)。為分析問(wèn)題簡(jiǎn)單起見(jiàn)，設(shè)二極管為理想二極管，變壓器內(nèi)阻為0。整流二極管的伏安特性實(shí)際特性理想化特性

理想二極管的正向?qū)妷簽?，即正向電阻為0；反向電流為0，即反向電阻為無(wú)窮大。第十頁(yè)，共43頁(yè)。半波整流電路u2tuot半波整流：只利用了半個(gè)周期優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，元件少缺點(diǎn)：輸出波形脈動(dòng)大，利用率低可以并聯(lián)一個(gè)電容濾波可以采用全波整流

u1

u2uoRL+－+–第十一頁(yè)，共43頁(yè)。主要參數(shù)的估算（UO(AV)和IL(AV)）

輸出電壓平均值Uo(AV)

負(fù)載電流平均值Io(AV)第十二頁(yè)，共43頁(yè)?？紤]電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍為±10％，二極管的極限參數(shù)應(yīng)滿足：二極管的選擇

二極管承受的最大反向電壓

二極管的正向平均電流第十三頁(yè)，共43頁(yè)。u1u2TD4D2D1D3RLuo+-輸入在正半周期時(shí)輸入在負(fù)半周期時(shí)四只管子如何接？若接反了呢？單相橋式整流電路第十四頁(yè)，共43頁(yè)。u1u2TD4D2D1D3RLuo+-+-+-

此時(shí)，在U2的負(fù)半周，將會(huì)有很大的短路電流流過(guò)D1和D3，可能將整流管和變壓器燒毀。如果D1極性接反??橋式整流電路的簡(jiǎn)化畫(huà)法：整流堆第十五頁(yè)，共43頁(yè)。輸出電壓和電流平均值的估算第十六頁(yè)，共43頁(yè)。

考慮到電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍為±10％，二極管的極限參數(shù)應(yīng)滿足：二極管的選擇

二極管承受的最大反向電壓

二極管的正向平均電流（與半波整流電路對(duì)二極管的要求相同）第十七頁(yè)，共43頁(yè)。橋式整流電路單相橋式整流電路的變壓器中只有交流電流流過(guò)，而半波整流電路中均有直流分量流過(guò)。所以單相橋式整流電路的變壓器效率較高，在同樣的功率容量條件下，體積可以小一些。單相橋式整流電路的總體性能優(yōu)于單相半波和全波整流電路，故廣泛應(yīng)用于直流電源之中。第十八頁(yè)，共43頁(yè)。整流橋最大整流電流最高反向耐壓第十九頁(yè)，共43頁(yè)。濾波電路電容濾波電路電感濾波電路型濾波電路……第二十頁(yè)，共43頁(yè)。模擬電路充電放電速度與正弦波下降速度相似按指數(shù)規(guī)律下降濾波后，輸出電壓平均值增大，脈動(dòng)變小。電容濾波電路第二十一頁(yè)，共43頁(yè)。模擬電路充電放電速度與正弦波下降速度相似按指數(shù)規(guī)律下降電容濾波電路

C越大，RL越大，τ越大，放電越慢，曲線越平滑，脈動(dòng)越小?？紤]整流電路的內(nèi)阻第二十二頁(yè)，共43頁(yè)。電容的選擇及UO（AV）的估算

考慮到電網(wǎng)電壓波動(dòng)范圍為±10％，電容的耐壓值應(yīng)大于1.1U2注意極性與耐壓第二十三頁(yè)，共43頁(yè)。穩(wěn)壓電路的性能指標(biāo)3.穩(wěn)壓系數(shù)：4.輸出電阻：5.紋波電壓：測(cè)試出輸出電壓的交流分量。1.輸出電壓2.輸出電流

表明電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)電路的穩(wěn)壓性。在負(fù)載電流不變時(shí)，輸出電壓相對(duì)變化量與輸入電壓變化量之比。

表明負(fù)載電流變化時(shí)電路的穩(wěn)壓性能。在電網(wǎng)電壓不變時(shí)，負(fù)載變化引起的輸出電壓的變化量與輸出電流的變化量之比。第二十四頁(yè)，共43頁(yè)。并聯(lián)型線性穩(wěn)壓電路調(diào)整元件與負(fù)載并聯(lián)輸入電壓Ui或者負(fù)載電阻RL改變時(shí)，會(huì)引起輸出電壓Uo發(fā)生改變。如果能夠（自動(dòng)）調(diào)節(jié)調(diào)整元件的等效電阻，就有可能使得輸出電壓Uo保持穩(wěn)定。第二十五頁(yè)，共43頁(yè)。并聯(lián)型線性穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓管選擇：限流電阻選擇：穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓二極管反向擊穿后，電流在一定范圍（IZmin<IZ<IZmax）變化時(shí)，其兩端電壓UZ幾乎可以保持不變。利用穩(wěn)壓二極管的這個(gè)特點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。第二十六頁(yè)，共43頁(yè)。固定輸出穩(wěn)壓集成電路輸出固定正壓的78XX系列7805、7809、7812、7815等反復(fù)檢查!!!第二十七頁(yè)，共43頁(yè)。固定輸出穩(wěn)壓集成電路78XX系列的應(yīng)用電路消除高頻噪聲抵銷長(zhǎng)線電感效應(yīng)消除自激振蕩第二十八頁(yè)，共43頁(yè)。固定輸出穩(wěn)壓集成電路79XX固定輸出負(fù)壓7905、7909、7912、7915等與78XX不同!!!79xx第二十九頁(yè)，共43頁(yè)。實(shí)用±12V穩(wěn)壓電源雙15V-20V(有效值)變壓器確認(rèn)耐壓值和安裝極性!!!（壓差大于2.5V）!!!散熱器，絕緣安裝第三十頁(yè)，共43頁(yè)。第三十一頁(yè)，共43頁(yè)?？烧{(diào)輸出穩(wěn)壓集成電路LM317可調(diào)的正輸出電壓LM337可調(diào)的負(fù)輸出電壓第三十二頁(yè)，共43頁(yè)。任務(wù)制作一個(gè)直流穩(wěn)壓電源，要求輸入：220V/50Hz，±10%輸出：三路輸出，輸出電壓分別為：5V，±12V最大輸出電流300mA負(fù)載調(diào)整率≤5%電流調(diào)整率≤5%紋波系數(shù)≤5%第三十三頁(yè)，共43頁(yè)。參考電路圖

(P122，圖7-19)第三十四頁(yè)，共43頁(yè)。濾波電容的選取5V電源濾波電容的選取7805的最小輸入電壓為7.5V，要求的最大電流為0.3A所以，整流濾波電路的負(fù)載電阻最小約為25Ω設(shè)濾波電路的時(shí)間常數(shù)τ=50mS濾波電容可選擇為2000μF/16V12V電源濾波電容的選取7812的最小輸入電壓為14.5V，要求的最大電流為0.3A所以，整流濾波電路的負(fù)載電阻最小約為50Ω設(shè)濾波電路的時(shí)間常數(shù)τ=50mS濾波電容可選擇為1000μF/25V第三十五頁(yè)，共43頁(yè)。變壓器次級(jí)繞組的選取

——

5V電源的繞組選取濾波電路的時(shí)間常數(shù)τ為(30~50)ms，在全波整流的情況下，濾波電容放電的時(shí)間約為7ms由于7805的最小輸入電壓為7.5V，所以要求電容放電前的電壓最小應(yīng)大于8.5V。假設(shè)整流二極管的壓降為0.8V，橋式整流時(shí)要求變壓器繞組的電壓振幅至少為8.5+2×0.8≈10.1V再考慮到電網(wǎng)電壓有10%的波動(dòng)，要求變壓器繞組電壓為7.1÷0.9≈8V有效值。繞組匝比為220÷8≈28。，即變壓器繞組電壓的有效值至少為10.1÷1.414≈7.1V。，電容C上的電壓變化量第三十六頁(yè)，共43頁(yè)。變壓器次級(jí)繞組的選取

——

5V電源的繞組選取當(dāng)電網(wǎng)電壓最低時(shí)，輸入到穩(wěn)壓器的平均電壓最低：輸入到穩(wěn)壓器的電流為0.3A，平均功率最低要求為設(shè)整流二極管導(dǎo)通時(shí)的壓降為0.8V，平均電流為0.3A，則整流橋的損耗約為

2.4+0.5≈3W，實(shí)際可選5W。如果不考慮變壓器的損耗，要求繞組的功率至少為

8×0.3=2.4W

2×0.8×0.3≈0.5W。

Ui(AV)≈(7.5+8.5)÷2=8V電網(wǎng)電壓升高時(shí)，變壓器的損耗會(huì)增加。第三十七頁(yè)，共43頁(yè)。變壓器次級(jí)繞組的選取

——

12V電源的繞組選取濾波電路的時(shí)間常數(shù)τ為(30~50)mS，在全波整流的情況下，濾波電容放電的時(shí)間約為7mS，電容C上的電壓變化量由于7812的最小輸入電壓為14.5V，所以要求電容放電前的電壓最小應(yīng)大于14.5+2.1=16.6V。假設(shè)整流二極管的壓降為0.8V，橋式整流時(shí)要求變壓器繞組的電壓振幅至少為16.6+2×0.8≈18.2V再考慮到電網(wǎng)電壓有10%的波動(dòng)，要求的繞組電壓為12.9÷0.9≈15V有效值。繞組功率至少(14.5+1.05+1.6)×0.3≈5W，實(shí)際選7.5W。，即變壓器繞組電壓的有效值至少為18.2÷1