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1、三端稳压管稳压电路设计方法及案例分析1. 直流稳压电源组成直流稳压电源能把220V的工频交流电转换为极性和数值均不随时间变化的直流电，其结构框图如图 1.24 所示。图 1.24 直流稳压电源的组成由图可知，直流稳压电源一般由变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路 4 部分组成。各部分作用如下：电源变压器的作用是为用电设备提供合适的交流电压，如本项目中采用的 变压器可实现 220V 输入、双18 伏交流电输出，由于在电工基础中已经涉及，在这儿就不 再作详细介绍；整流器的作用是把交流电变换成单相脉动的直流电；滤波器的功能是把单相 脉动直流电变为平滑的直流电；稳压器的作用是克服电网电压、负载及温度变
2、化所引起的输 出电压的变化，提高输出电压的稳定性。直流稳压电源的原理图也是由上述 4 部分组成，如图1.25 所示。U1LMT01&CTLEDHCZ4 |JFC? . LCOZU2LW7B15CT图1.25双15V输出直流稳压电源原理图器件清单见表 1-2。表 1-2 音频放大电路输入级器件清单序号规格1电容1000pF/30V22I00|lF/50V23033 pF2斗电容O.lpF5二极管丨74凹16：瑞乗成（5压黔LM7?I517二砌渠成稳出辭LM78I51E2X15V1接下来介绍整流电路、滤波电路及稳压电路的组成及工作原理。2. 整流电路单相半波整流电路图1.26(a)所示为单相半波整
3、流电路。由于流过负载的电流和加在负载两端的电压只有 半个周期的正弦波，故称半波整流。由图1.26(b)所示波形可知，半波整流把图像的负半周削掉了，整流后电压的有效值接 近整流前的一半，效率低，故一般不采用半波整流。单相桥式整流电路图1.27(a)所示为单相桥式整流电路；图1.27(b)为等效画法，其中VD1VD4为四个整 流二极管，也常称之为整流桥；图1.27(c)为波形图。桥式整流电路各参数计算如下。输出平均电压U。由u波形可知，桥式整流是半波整流的2倍，即O(AV )oU = 2 辽 U 沁 0.9UO (AV)兀22A0(a) 半波整流电路(b) 波形图图 1.26 半波整流电路及波形(
4、a) 单相桥式整流电路 (b) 等效画法 (c) 波形图图 1.27 整流电路及波形流过二极管的平均电流ID(AV)。由于VD1、VD3和VD2、VD4轮流导通，因此流 过每个二极管的平均电流只有负载电流的一半，即1 1 1 U=_ I=_ I 二O(AV)D (AV)2 O (AV)2 L 2 RL二极管承受的最高反向峰值电压U 。当u上正下负时，VD1、VD3导通，VD2、RM2VD4截止，VD2、VD4相当于并联后跨接在u2上，因此反向最高峰值电压为U = 2uRM2整流二极管的选择。二极管的最大整流电流二极管的最大反向电压，按其截止时所承受的反向峰值电压有U U 二 1.414URM
5、DM2由图可知，在相同的交流输入和负载情况下，单相桥式整流电路输出脉动减小，直流输 出电压提高1倍，电源利用率明显提高。例：本项目中要求输出电流至少达到1A,即Il21A，并用单向桥式整流电路供电，试选择整流二极管的型号和电源变压器次级电压的有效值。解：由式可确定变压器次级电压为U 15U 二 Y 二V 二 16.6V20.90.9所以，该稳压电源需用双18V左右输出的变压器。二极管的最大反向电压为U 工U = P2U沁24VRMDM21二极管的最大整流电流，按式（3.4）为1 1 1 0.5 AF D 2 L根据上述计算结果，该项目可选IN4007型二极管4只，其最大整流电流为1A,最高反
6、向工作电压达到220V,完全满足设计要求。必须注意，为了保证二极管能安全可靠地工作，选用管子时要留有电流、电压余量，并 按器件手册的要求装置散热器。在项目中，可以采用4个二极管搭接桥式整流电路，也可采 用整流桥堆进行整流，下面简要介绍一下整流桥堆。整流桥堆产品由4只整流硅芯片作桥式连接，简称桥堆，实物如图1.28所示。桥堆一 般用绝缘朔料封装而成，大功率整流桥在绝缘层外添加锌金属壳包封，以增强散热。整流桥 品种多，有扁形、圆形、方形、板凳形分直插与贴片）等，有GPP与OJ结构之分。最大整 流电流从0.5100A，最高反向峰值电压（即耐压值）有从251600V的各种规格。图 1.28 桥堆实物3
7、. 滤波电路在整流电路中，把一个大电容 C 并接在负载电阻两端就构成了电容滤波电路，由于电 解电容的制造工艺的原因，电解电容都有一定的电感效应，越大的电解电容电感值越大，大 电解是滤不掉高频的，所以可在大电容C两边并联小电容以过滤旁路高频干扰信号。其电 路和工作波形如图 1.29 所示。 (a)电哺(b)赴殆图 1.29 电容滤波电路及波形经上述分析可知，由于在二极管截止期间电容 C 向负载电阻缓慢放电，使得输出电压 的脉动减小，结果平滑了许多。输出电压平均值也得到了提高。一般且当负载开路(RL=r) 时，为了取得良好的滤波效果，电容C一般取TC (3 5)_2 RL式中，T为交流电源的周期。
8、且C的值越大，滤波效果越好，即滤波电容越大越好，故项目 中采用了一对容量为1000mF的大电容作滤波之用。同时需要考虑电容的耐压值，在滤波 电路中，电容的耐压值不要小于滤波电容电压最高时是交流的峰峰值的 1.42 倍，所以这里 电解电容选择了 50V。5.稳压电路硅稳压管稳压电路硅稳压管稳压电路如图1.30 所示。图 1.30 稳压电路硅稳压管稳压原理是利用稳压管两端电压UZ的微小变化，引起电流IZ的较大的变化, 通过电阻 R 调整电压，保证输出电压基本恒定，从而达到稳压作用。电路中所选用的稳压 管属于分立器件，其功率选择余地大，适合于小、中、大各种功率场合的稳压，故使用范围 较广。同样，也可
9、以采用三端稳压器来实现稳压。三端集成稳压器稳压电路三端稳压器(三端稳压管)是一种集成电路，它是通过电路的线性放大原理来实现稳压 的。三端稳压器主要有两种类型：一种输出电压是固定的，称为固定输出三端稳压器；另一 种输出电压是可调的，称为可调输出三端稳压器。在线性集成稳压器中，由于三端稳压器只 有三个引山端子，具有外接元件少、使用方便、性能稳定、价格低廉等优点，因而得到广泛 的应用。三端固定输出线性集成稳压器有CW78XX（正输山）和CW79XX（负输出）系列。其型号后两位xx所标数字代表输出电压值，有5 V、6V、8 V、12V、I5 V、18V、24V。其额定电流以78（或79）后面的尾缀字母
10、区分，其中L表示0.1A, M表示0.5A，无尾缀字母表示1.5A。如CW78M05表示正输出、输出电压为5 V、输出电流为0.5A。其外形及引脚排列如图1.31所示。0O*/ 報hiina ininAr!呛曲输A 瞬岀人in報diA7SHXM5A)78 XX图 1.31 三端稳压器外形及引脚排列本项目中，由于需要直流15V输出，故选用了 78L15和79L15两种三端稳压器。特别提示：在使用时必须注意U和U之间的关系。以78L15为例；该三端稳压器的io固定输出电压是15V，而输入电压至少大于17V，这样输入与输出之间有2-3V及以上的压差，使调整管保证工作在放大区。但压差取得大时，又会增加集成块的功耗，所以，两者应兼顾，即既保证在最大负载电流时调整管不进入饱和，又不至于功耗偏大。
