久久久久久久999_99精品久久精品一区二区爱城_成人欧美一区二区三区在线播放_国产精品日本一区二区不卡视频_国产午夜视频_欧美精品在线观看免费

標題: 簡單直流穩(wěn)壓電源電路整體構思與設計 [打印本頁]

作者: 596501808 時間: 2019-4-19 16:08
標題: 簡單直流穩(wěn)壓電源電路整體構思與設計
目錄

1引言

2設計任務及要求

1.1設計任務

1.2設計要求

3整體構思

4方案選擇

4.1整流電路方案選擇

4.2濾波電路方案選擇

4.3穩(wěn)壓電路方案選擇

5各部分定性說明及計量計算

5.1電源變壓器的計算

5.2單橋整流中的二極管計算

5.3濾波電容C的計算

5.4穩(wěn)壓電路部分的計算

6仿真結果展示

7問題及排除措施

8設計心得體會

參考文獻

附錄

1引言當今社會人們極大的享受著電子設備帶來的便利，但是任何電子設備都有一個共同的電路---電源電路。而直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器，整流濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成。變壓器再把市電交流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓輸出。整流器把交流電變?yōu)橹绷麟姟＝?jīng)過濾波后，穩(wěn)壓器再把不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓輸出。本設計主要采用直流穩(wěn)壓構成集成穩(wěn)壓電路，通過變壓，整流，濾波，穩(wěn)壓過程將220V交流電，變?yōu)榉€(wěn)定的直流電，并實現(xiàn)電壓可調(diào)。

2設計任務及要求

2.1設計任務

直流穩(wěn)壓電源。

2.2設計要求

輸出電壓可以在3——10V連續(xù)調(diào)節(jié)，且輸出電流可拓展。

而且要求適當考慮如何采取短路保護措施。并在實驗過程中切忌由于操作不慎，發(fā)生短路，燒毀變壓器。

3整體構思

根據(jù)要求設計穩(wěn)壓直流電源，輸出電壓在3V到10V之間，所以根據(jù)所學模擬電子技術知識應該先有一個變壓器可將220V交流電轉(zhuǎn)換為我們設計電源所需的電壓大小，所以設計電路的最先一部就是變壓器了。所以首先選擇變壓器。

然后已經(jīng)得到我們所需的交流電壓，接下來我們就要考慮怎樣將交流電轉(zhuǎn)換為直流電了，因為我們要做的就是直流穩(wěn)壓電源。下一步就應該是整流部分了，是交流電轉(zhuǎn)換為直流電。整流電路也是種類繁多所以整流電路就應該是我們所考慮的了。

通過變壓和整流我們所得到的直流電，但是并不符合最后的要求，根據(jù)所學的知識我們所得的直流電還是會隨著電網(wǎng)電壓的變化而變化，不是一個穩(wěn)定的直流電，因此緊接著需要做的就是濾波電路和穩(wěn)壓電路。

經(jīng)過這幾步我們進行組合我們已經(jīng)得到一個穩(wěn)壓直流電源了。如圖1所示。

圖1 穩(wěn)壓直流電源

4 方案選擇

對直流穩(wěn)壓電路的四部分電路進行方案設計選擇，四部分電路分別是電源電壓器，整流電路，濾波電路，穩(wěn)壓電路。

4.1整流部分選擇

整流電路部分可供選擇的有兩個方案。

方案一：單相半波整流電路

方案二：單相橋式整流電路

方案一：單相半波整流電路如圖2所示。

圖2 單相半波整流電路

工作原理：

設變壓器副邊電壓的有效值為U2。則其瞬時值u2=在u2的正半周，A點為正，B點為負，二極管導通，電流從A流出，經(jīng)過二極管D和負載電阻流入B點，=。在u2的負半周，B點為正，A點為負二極管外加反向電壓，因而處于截止狀態(tài)，u0=。負載電阻電阻的電壓和電流都具有單一方向脈動的特性。

主要參數(shù)：

S愈大脈動愈大

特點：

半波整流電路有結構簡單，使用元件少等優(yōu)點，但是輸出波形脈動大，直流成分低，變壓器有半個周期不導電，利用率低，變壓器含有直流成分，容易飽和，輸出電流小。

方案二：單相橋式整流如圖3所示。

圖3 單相橋式整流

工作原理：

設變壓器副邊有效值為U2則瞬時值u2=。當U2位正半周時，電流有A點流出，經(jīng)過D1，RL，D3流入B點，因而負載電阻RL上的電壓等于變壓器副邊即U0=U2,D2,D4管承受的反向電壓為-U2，D3,D1承受的反向電壓為U2。由于D1,D3和D2,D4兩隊二極管交替導通，致使負載RL上在U2的整個周期都有電流（反向不變）通過。單相橋式整流電路采用了四只二極管組成了電橋電路。四只二極管每兩只輪流工作，完成了對支流電源的整流作用，輸出為全脈動電壓。橋式整流電路輸出波形脈動較小，輸出電壓高，對二極管的要求低，但是相對與半波整流電路相對復雜。

電路參數(shù)		S
半波整流	0.45	157％	100％	1.41
橋式整流	0.9	67％	50％	1.41

綜上所述兩種方案，單相橋式整流電路更實用效率高要求低，所以選擇方案二作為整流部分。

4.2濾波電路的選擇

根據(jù)所學知識并查文獻知，濾波電路主要有五種方案。分別是電容濾波，電感濾波，LC濾波，LC-II型濾波，RC-II型濾波。

方案一：電容濾波如圖4所示。

圖4 電容濾波

工作原理：

在U2的正半周，當D1,D2導通時，除了有一個電流i0流向負載外同時還有一個電流ic流向電容充電，電容電壓Uc的極性為上正下負，如果忽略二極管內(nèi)的電阻，則在二極管到同時Uc=U0=U2，當U2達到最大值時開始下降，此時電容上的電壓Uc也將由于放電開始下降，當Uc=U2時二極管D1,D2被反向偏置，因而不導電，于是Uc以一定的規(guī)律下降。

特點：

電容濾波的結構簡單因而經(jīng)常被采用，電容濾波適用于小電流負載，它的外特性比較軟，采用時二極管中將流過較大的沖擊電流。

方案二：電感濾波電路如圖5所示。

圖5 電感濾波電路

工作原理：

當輸出電流發(fā)出變化時,L中將感應出一個反電動勢，其方向?qū)⒆柚闺娏靼l(fā)生變化。在半波整流，這個反動勢將是整流管導通角大于180度，在橋式整流中U2極性由正變負后，雖然L上的反電動勢有助于D1,D2繼續(xù)導電，但是由于此時D3,D4導電，變壓器二次電壓全部加在D1,D2反向截止。

特點：

降低了輸出電壓的脈動成分，外特性比較硬。電流輸出波形比較平滑，避免了產(chǎn)生較大的沖擊電流。輸出電壓較低，設備比較笨重。

方案三：LC濾波電路如圖6所示。

圖6 LC濾波電路

工作原理：

實際上是電感和電容基本特性的組合利用輸出電壓的的交流成分絕大部分降落在電感上，電容C對交流接近于短路，由于整流后先進行電感濾波，總特性于電感濾波電路相似。LC濾波電路外特性比較好，輸出電壓對負載影響小，電感元件限制了電流的脈動峰值，減小了對整流二極管的沖擊。

方案序號	類型性能		適用場合	整流管中的沖擊電流	外特性
一	電容濾波	約1.2	小電流	大	軟
二	電感濾波	0.9	大電流	小	硬
三	LC濾波	0.9	通用	小	硬

方案對比，綜上所述選用方案一電容濾波比較好。

4.3穩(wěn)壓電路的選擇

方案一：串聯(lián)型穩(wěn)壓電路

方案二：三端穩(wěn)壓電路

方案一：串聯(lián)穩(wěn)壓電路如圖7。

圖7 串聯(lián)穩(wěn)壓電路

工作原理：

采樣電阻

有電阻R1,R2,R3組成。當輸出電壓發(fā)生變化時采樣電阻對變化進行采樣，并傳達到放大電路的反向輸入端。

放大電路

放大電路A的作用是將采樣電阻送來的變化量進行放大，然后傳送到調(diào)整管的基極。

基準電壓

基準電壓由穩(wěn)壓管Dz提供，接著放大電路的同輸入端。采樣電壓與基準電壓進行比較，得到的差值再由放大電路進行放大。

調(diào)整管

調(diào)整管接在輸入直流電壓U1與輸出端的負載電阻R1之間，當輸出電壓U0發(fā)生變動時，調(diào)整管的集電極電壓產(chǎn)生相應的變化，使輸出電壓基本保持穩(wěn)定。

優(yōu)點：輸出電壓在一定范圍內(nèi)可調(diào)。

缺點：所用元件比較多，比較復雜。

方案二：利用三端穩(wěn)壓器構成輸出電壓可調(diào)的穩(wěn)壓電如圖8所示。

圖8 三端穩(wěn)壓器

利用三端穩(wěn)壓器構成輸出電壓可調(diào)的穩(wěn)壓電路如圖9所示。

圖9 利用三端穩(wěn)壓器構成輸出電壓可調(diào)的穩(wěn)壓電路

工作原理：

最簡單的集成穩(wěn)壓電源只有輸入，輸出和接地端，故稱之為三端集成穩(wěn)壓器。W7800系列三端固定電壓穩(wěn)壓器其內(nèi)部采用串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓電路的硅片封裝在普通功率管的外殼內(nèi)，內(nèi)部集成有短路和過熱自我保護電路。W7800系列三端固定電壓集成穩(wěn)壓器引腳功能。

由于設計任務要求可以擴展電流，故采用方案二，并加晶體管擴展電流。

5各部分定量計算及元件選擇
5.1電源變壓器的計算

一般調(diào)整管的飽和管壓降在2v--3v左右，而輸出最大電壓要求10v，已飽和管壓降為3v計算，為了使調(diào)整管工作在放大區(qū)，則最小輸出電壓不能小于13v，為了保險起見，可選擇220v--15v的變壓器。取最大輸出電流為1A。則功率P=U1=15W,故選220V---15V，功率為20W的變壓器。

5.2單橋整流中的二極管計算

由于U=15V，所以最高反向工作電壓.