《直流稳压电源的设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《直流稳压电源的设计（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、毕业设计（论文）题 目 直流稳压电源的设计 学生姓名 罗小强 学 号 2010311215 专 业 应用电子 班 级 20103111 指导教师 肖春芳 评阅教师 完成日期 2013年3月7日目 录引言11 小功率整流与滤波电路21.1 单相桥式整流滤波电路21.2 电感滤波电路72 串联反馈式稳压电路82.1 稳压电源的质量指标82.2 串联反馈式稳压电路的工作原理93 三端集成稳压器114 开关稳压电源174.1 开关稳压电源结构框图174.2 开关型电路的工作原理174.3 实例分析19致谢21参考文献221引 言1稳压电源的组成 从图1可知,直流稳压电源一般由变压器、整流电路、滤波电路
2、和稳压电路等四部分组成, 各部分作用介绍如下。图1.0.1 直流稳压电源结构图和稳压过程2.电源变压器的作用电源变压器的作用是为用电设备提供所需的交流电压,整流器和滤波器的作用是把交流电变换成平滑的直流电,稳压器的作用是克服电网电压、负载及温度变化所引起的输出电压的变化,提高输出电压的稳定性。 直流稳压电源的类型可分为并联型、串联型及开关型。1 小功率整流滤波电路1.1单相桥式整流滤波电路1.工作原理:(a)ui(b)uLRLD1D2D4D3uiABTriLu2TruLABD4D1D2D3u2RL图1.1.1 (a)(b)(c) (d)单相桥式整流波电路图+_+_RLu1u2TABD1-D4(
3、c)uL+_图1.1.1 单相桥式整流电路图(a)电路画法一 (b)电路画法二(c)电路画法三 (d) 电路画法四分析过程如下:+_RLu1u2TABD3D1(a)uLiL+_+_+_RLu1u2TABD4D2(b)uLiL+-+-+单相桥式电路的电流通路(a)u2正半周时； (b)u2负半周时图1.1.2 单相桥式整流电路波形图图1.1.2 单相桥式整流电路波形图2.负载上的直流电压VL和直流电流IL的计算（1.1.1）流经负载上的电压电流的平均值为:概念: 纹波 纹波系数3.整流元件参数的计算流经每个二极管的电流为（1.1.5）二极管承受的最大反向电压为 （1.1.6）滤波电路图1.1.3
4、 各种滤波电路1.电容滤波电路图1.1.4 桥式整流电容滤波电路图1.1.5 桥式整流、电容滤波时的电压、电流波形工作原理(1)负载RL未接入时的情况：设电容器两端初始电压为零， 接入交流电源后，当u2为正半周时，u2通过D1、D3向电容器C充电；u2为负半周时，经D2、D4向电容器C充电，充电时间常数为C=Rint C 其中, Rint包括变压器副绕组的电阻和二极管D的正向电阻。 由于Rint一般很小，电容器很快就充电到交流电压u2的最大值U2， 极性如图1.1.4所示。由于电容器无放电回路，故输出电压保持在U2，输出为一个恒定的直流，如图1.1.5中t0（即纵坐标左边）部分所示。 (2)接
5、入负载RL的情况：设变压器副边电压u2从0开始上升（即正半周开始）时接入负载RL，由于电容器中负载未接入前充了电， 故刚接入负载时u2uC, 二极管受反向电压作用而截止，电容器C经RL放电。 d =RLC 电容滤波电路特性(1)在电容滤波电路中，整流二极管的导电时间缩短了， 导电角小于180，且放电时间常数愈大，导电角愈小。由于电容滤波后，输出直流的平均值提高了，而导电角却减小， 故整流二极管在短暂的导电时间内，将流过一个很大的冲击电流，易损坏整流管，所以选择整流二极管时，管子的最大整流电流应留有充分的裕量。(2)电容器放电过程的快慢，取决于RL与C的乘积，即电路时间常数d。d越大，放电过程越
6、慢，输出电压越平稳。 一般地 （1.1.1）其中， T为电源交流电压周期。 (3)负载直流电压随负载电流增加而减小。UL随IL的变化关系称为输出特性或外特性，如图1.1.6所示。C值一定，当RL，即空载时，输出电压平均值为在整流电路的内阻不太大（几欧姆）和放电时间常数满足式(1.1.1)的关系时，电容滤波电路负载电压平均值UL与U2的关系为总之，电容滤波电路简单，负载直流电压UL较高，纹波也较小，它的缺点是输出特性较差，故适用于负载电压较高、负载变动不大的场合。 图 1.1.6 桥式整流电容滤波电路的外特性 1.2 电感滤波电路图1.1.7 桥式整流电感滤波电路例 1.1.1一个桥式整流电容滤
7、波电路如图 1.1.4 所示。已知220 V交流电源频率f=50Hz,要求输出直流电压VL=30V，电流为50mA，求电源变压器副边电压的有效值,试选择整流二极管的型号和滤波电容规格。 (1) 变压器次级电压有效值为(2) 选择整流二极管。通过每只二极管的平均电流为每只二极管承受的最大反向电压为根据ID和URM选择二极管，查手册或本书附录，选取2CZ51二极管4只，其最大整流电流IFM50mA, 最高反向工作电压URM 100V。 (3) 选择滤波电容器(与书上有区别)取标称值1000F；电容器耐压为（1.52）U2= (1.52)25=37.550V。最后确定选1000F50V的电解电容器1
8、只。 例 1.1.2 倍压整流电路图1.1.8为倍压整流电路，利用倍压整流电路可以得到比输入交流电压高很多倍的输出直流电压。设电源变压器二次侧电压 电容初始电压为零。 当u2为正半周时，二极管D1正向偏置导通，u2通过D1向电容器C1充电，在理想情况下，充电至 ，极性为右正左负。 当u2为负半周时D1反偏截止D2正偏导通电容C2充电，最高可充到极性为右正左负。 图1.1.8图题1.1.4 倍压整流电流2 串联反馈式稳压电路2.1 稳压电源的质量指标1）特性指标特性指标指表明稳压电源工作特征的参数,例如,输入、输出电压及输出电流,电压可调范围等。2）质量指标质量指标指衡量稳压电源稳定性能状况的参
9、数,如稳压系数、输出电阻、纹波电压及温度系数等。具体含义简述如下: (1)稳压系数:指通过负载的电流和环境温度保持不变时,稳压电路输出电压的相对变化量与输入电压的相对变化量之比。即式中,UI为稳压电源输入直流电压,UO为稳压电源输出直流电压,数值越小,输出电压的稳定性越好。 (2)输出电阻ro:指当输入电压和环境温度不变时,输出电压的变化量与输出电流变化量之比。即ro的值越小,带负载能力越强,对其它电路影响越小。 (3)纹波电压S:指稳压电路输出端中含有的交流分量,通常用有效值或峰值表示。S值越小越好,否则影响正常工作,如在电视接收机中表现交流“嗡嗡”声和光栅在垂直方向呈现S形扭曲。 (4)温
10、度系数ST:指在UI和IO都不变的情况下,环境温度T变化所引起的输出电压的变化。即式中,UO为漂移电压。ST越小,漂移越小,该稳压电路受温度影响越小。另外,还有其它的质量指标,如负载调整率、噪声电压等。 2.2 串联反馈式稳压电路的工作原理 电路组成如图1.2.1所示 图1.2.1 串联型稳压电路(集成)图1.2.1 串联型稳压电路(分立元件)串联型稳压电源方框图如图所示。串联型稳压电源方框图#当负载RL不变,输入电压UI减小时,输出电压UO有下降趋势,通过取样电阻的分压使比较放大管的基极电位UB2下降,而比较放大管的发射极电压不变（UE2=UZ）,因此UBE2也下降,于是比较放大管导通能力减弱,UC2升高,调整管导通能力增强,调整管V1集射之间的电阻RCE1减小,管压降UCE1下降,使输出电压UO上升,保证了UO基本不变。上述稳压过程表示如下:当输入电压减小时,稳压过程与上述过程相反。 #当输入电压UI不变,负载RL增大时,引起输出电压UO有增长趋势,则电路将产生下列调整过程: 当负载RL减小时,稳压过程相反。 由此看出,稳压的过程实质上是通过负反馈
