AA±5V简易直流稳压电源的设计.doc
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1、 网络高等教育专 科 生 毕 业 大 作 业 题 目: 5V简易直流稳压电源的设计学习中心: 层 次: 高中起点专科 专 业: 电气工程及其自动化 年 级: 学 号: 学 生: 辅导教师: 完成日期: 2012年 2 月 目录内容摘要1引言11 基本电路原理分析21.1 整体电路框图21.2 电路原理分析22 实验电路与元件参数选择52.1 实验电路52.2 元件介绍52.3 原件参数计算与选择73 总结7参考文献8内容摘要本文主要论述了直流稳压电源的设计原理和实现方法。直流稳压电源由变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分构成。引言交流电网220V的电压通过电源变压器将变为需要的电压值,然
2、后通过整流电路将交流电压变成脉动的直流电压。由于此脉动的直流电压还含有较大的纹波,必须通过滤波电路加以滤波,从而得到平滑的直流电压。但这样的电压还是会随电网电压波动、负载和温度等的变化而变化。因而在整流、滤波电路之后,还须接稳压电路,保证输出的直流电压稳定。直流稳压电源又称直流稳压器。它的供电电压大都是交流电压,当交流供电电压的电压或输出负载电阻变化时,稳压器的直接输出电压都能保持稳定。稳压器的参数有电压稳定度、纹波系数和响应速度等。此次的课程设计,要求输出5V稳定电压。要能顺利完成这一设计,需要不仅熟悉了解课本上的知识,还要学会将理论知识应用到实践中,利用书籍资料来帮助自己。本文设计要求的技
3、术参数和设计要求:容量:大于10W输入电压:交流220V输出电压:直流5V输出电流:1A1 基本电路原理分析1.1 整体电路框图图1-1 直流稳压电源的原理框图和波形变换整体电路由以下四部分构成:电源变压器:将交流电网电压U1变为合适的交流电压U2。整流电路:将交流电压U2变为脉动的直流电压U3。滤波电路:将脉动直流电压U3转变为平滑的直流电压U4。稳压电路:当电网电压波动及负载变化时,保持输出电压Uo的稳定。1.2 电路原理分析本次设计首先采用变压器把220V交流电变成所需要的电压。利用二极管的单向导电性,可以设计出把交流电变成直流电的电路;再根据电容的滤波作用,输出纹波较小的直流电,从而得
4、到平滑的直流电压;最后通过稳压块的稳压作用,就可以得到输出稳定的直流电。由输出电压U0、电流I0确定稳压电路形式。通过计算极限参数(电压、电流和功率)选择器件有稳压电路所要求的直流电压(Ui)、直流电流(Ii)输入确定整流滤波电路形式,选择整流二极管及滤波电容并确定变压器的副边电压Ui的有效值、电流Ii(有效值)即变压器功率。由电路的最大功耗工作条件确定稳压器、扩流功率管的散热措施。在电子电路中,通常需要电压稳定的直流电源供电,小功率稳压电源一般是由电源变压器、整流、滤波和稳压四部分电路组成。下面分别就稳压电源的四个组成部分分别分析其原理。(1)电源变压器电源变压器的作用是将电网220V的交流
5、电压变换成整流滤波电路所需的低电压。根据设计要求,输出最大电源为+10V/1A,因此,输出的最大功率为10W。另外,为了输出正、负电压,考虑到每个稳压集成块的压降为3V左右,所以可以选择220V/16V / 10W的变压器。(2)整流电路整流电路一般由单项导电性的二极管构成,经常采用单项半波、单项全波和单向桥式整流电路。如图2-2所示的整流电路为应用广泛的桥式整流电路。电路中采用了4个二极管,组成三项桥式整流电路。整流过程中,4个整流管轮流导通,无论正半周还是负半周,流过负载的电流方向一致,形成全波整流,将变压器处的交流电压变成了脉动直流电压。图1-2 整流电路整流电路的参数如下:输出电压平均
6、值:输出电流平均值:平均整流电流:最大反向电压: 整流二极管的选择:, (3)滤波电路交流电经整流电路后可变为脉动直流电,但其中含有较大的交流分量,为使设备上用纯净的交流电,还必须用滤波电路滤除脉动电压中的交流成分。常见的滤波电路有:电容滤波电路、电感滤波电路、电感电容滤波电路以及P型滤波电路。在此电路中,由于电容滤波电路电路较为简单、且能得到较好的效果,故选用此电路。在加入电容滤波电路后,由于电容是储能元件,利用其充放电特性,使输出波形平滑,减少脉动成分,以达到滤波的目的。为了使滤波效果更好,可选用大容量的电容为滤波电容。因为电容放电的时间常数越大,放电过程越慢,脉动成分越少,同时使得电压更
7、高。滤波电容一般选几十至几千微法的电解电容, 一般选取。图1-3滤波电路(4)稳压电路经过整流和滤波后得直流电压,会由于电网电压的波动以及负载电阻的变动而发生变化。在绝大多数情况下,这种输出电压的变化波动显得太大,仍需进一步对其稳定,这就需要采用稳压电路。目前常用的稳压电路有并联式稳压电路、串联稳压电路以及集成式稳压电路。由于集成式稳压芯片具有较完善的短路和限流保护、过热保护和调整管安全工作区保护电路,因而工作是比较稳定的,电路图1-4 输出正电压电路图1-5 输出负电压电路也相对比较简单。为了使电路正常工作,要求输入电压应比输出电压至少高出2.5V3V。电路如图1-4、图1-5所示。电容C1
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