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直流稳压电源的设计方法

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组成,它的稳压值为+12V,它属于CW78**系列的稳压器,输入端接电容可以进一步滤波,输出端接电容可以改善负载的瞬间影响,此电路比较稳定。根据实验设计要求,本实验采用方案三。

2.6电路原理分析

直流稳压电源一般由电源变压器T、整流、滤波电路及稳压电路所组成,基本框图如图2.2所示。各部分的作用:

图2.2

(1)电源变压器T的作用是将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压U2。变压器副边与原边的功率比为P2/ P1=η,式中η是变压器的效率。

(2)整流滤波电路:整流电路将交流电压U1变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除较大的纹波成分,输出纹波较小的直流电压U0。常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等,如图2.3所示。

图2.3

整流桥将交流电压U2变成脉动的直流电压,再经滤波电容C滤波纹波,输出直流电压U0。U0与交流电压U2的有效值u2的关系为

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U0=(1.1-1.2)u2

每只整流二极管承受的最大的方向电压Vrm=2U2 通过每只二极管的平均电流I=0.5Ir=0.45U2/R

式中,R 为整流电路的负载电阻.它为电容C提供放电回路,RC放电时间常数应满足RLC≥(3-5)T/2

式中,T为50HZ交流电压的周期,即20ms. (3)电压输出稳压器

由于输入电压U1发生波动、负载和温度发生变化时,滤波电路输出的直流电压UI会随着变化。因此,为了维持输出电压UI稳定不变,还需加一级稳压电路。稳压电路的作用是当外界因素(电网电压、负载、环境温度)发生变化时,能使输出直流电压不受影响,而维持稳定的输出。稳压电路一般采用集成稳压器和一些外围元件所组成。采用集成稳压器设计的稳压电源具有性能稳定、结构简单等优点。

2.7直流稳压电源的参数设计方法

稳压电源的设计,是根据稳压电源的输出电压Uo、输出电流Io、输出纹波电压ΔUop-p等性能指标要求,正确地确定出变压器、集成稳压器、整流桥和滤波电路中所用元器件的性能参数,从而合理的选择这些器件。

直流稳压电源的参数设计可以分为以下三个步骤:

根据稳压电源的输出电压Uo、最大输出电流Iomax,确定稳压器的型号及电路形式。

根据稳压器的输入电压UI,确定电源变压器副边电压u2的有效值

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U2;根据稳压电源的最大输出电流I0max,确定流过电源变压器副边的电流I2和电源变压器副边的功率P2;根据P2,从表1查出变压器的效率η,从而确定电源变压器原边的功率P1。然后根据所确定的参数,选择电源变压器。

确定整流桥的正向平均电流ID、整流桥的最大反向电压URM和滤波电容的电容值和耐压值。根据所确定的参数,选择整流桥和滤波电容。 设计参数如下:

⑴ 选择三端集成稳压器,确定电路形式

集成稳压器选用L7812cv(1.5A,12V)及PJ7912(1.5A,-12V),其输出电压范围为:Uo=12V和-12V。所确定的稳压电源电路如图2.4所示。

图2.4

⑵选择电源变压器

电源变压器有很多种:有降压的、有升压的,在这次的设计中我用的是降压变压器,它的作用是将来自电网的220V交流电压u1变

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??2P1,其中:P2是变压器副边的功为整流电路所需要的交流电压u2。

率,P1是变压器原边的功率。一般小型变压器的效率如表1所示:

表1 小型变压器的效率 副边功率P?10VA 10~30VA 30~80VA 80~200VA P2 效率? 0.6 0.7 0.8 0.85 因此,当算出了副边功率P2后,就可以根据上表算出原边功率P1。 U1和U2的取值决定了相关器件及参数的选择,一般情况下,U1应比U0高3V左右(太小影响稳压,太大稳压器功耗大,易受热损坏)。故可取U1=12+3=15V,考虑电网电压10%的波动,最终取U1=16.7V,由 UL=(1.1-1.2)V2,变压器次有效值u2 为u2=U1/1.1=15.2V,但因本设计输出电压为12V,故变压器输出电压U2=18V,即变比为0.7,但在实际过程中,由于商家没有,选购了输出为24V的。 ⑶选用整流桥和滤波电容 整流桥: 整流输出电压平值 U??2??02sin(?t)d(?t)?22?U2?0.9U2=21.6V

二极管平均电流 ID?二极管最大反向压

URM?2U2=33.94V 故整流桥选用2W06W(1A,50V) 保护二极管选IN4001(1A,50V)

1UOU2IO??0.45=0.327A 22RLRL可编辑修改

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滤波电容:

RLC≥(3-5)T/2,则C1=5T/2RL, 式中T为交流电源周期,T=20ms, RL 为C1右边的等效电阻,应去最小值,由于Imax=500mA,因此 RL =U1/Imax=33,所以C1=C2=1515μf,可见C1的容量较大,应选电解电容,受规格限制,电容的耐压要≥25V,故滤波电容C取容量为2200uF,耐压为25V的电解电容。 发光二极管的保护电阻选用470?.

第三章 单元电路设计

3.1 电源变压器

过整流电路将交流变为脉动的直流电压。由于此脉动的直流压含有较的纹波,必须通过滤波电路加以滤波,从而得到平滑的直流电压。电源变压器的作用是将交流220V的电压变为所需的电压值,然后通过

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