直流稳压电源电路设计

题目 直流稳压电源电路设计

一、设计任务与要求

1．用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计固定的正负直流电源（±12V）； 2．输出可调直流电压，范围1.5∽15V；

3．输出电流IOm≥1500mA；（要有电流扩展功能） 4. 稳压系数Sr≤0.05；具有过流保护功能。

二、方案设计与论证

稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成，如下图1所示，其整流与稳压过程的电压输出波形如图2所示。

~220V电网电压U1 电源 变压器U2 整流电路U3 滤波电路Ui 稳压电路Uo 负载RL 图1 稳压电源的组成框图

图2 整流与稳压过程波形图

电网供电电压交流220V(有效值)50Hz，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。降压后的交流电压，通过整

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流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大）。脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成份滤掉，保留其直流成份。滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出，供给负载RL。

方案一、单相半波整流电路

半波单相整流电路简单，电路及其电压输出波形分别如图3、图4所示，使用元件少，它只对交流电的一半波形整流，其输出波形只利用了交流电的一半波形则整流效率不高，且输出波形脉动大，其值为S?2U2U2/2???1.57；直流成

2U2/?2分小；Uo=

??0.45U2，变压器利用率低。

图3 单相半波整流电路 图4 单相半波整流电路电压输出波形

方案二、单相全波整流电路

使用的整流器件是半波电路的两倍，整流电压脉动较小，是半波的一半，无滤波电路时的输出电压Uo=0.9U2，变压器的利用率比半波电路的高，整流器件所承受的反向电压要求较高。

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方案三、单相桥式整流电路

单相桥式整流电路使用的整流器件较多，但其实现了全波整流电路，它将u2的负半周也利用起来，所以在变压器副边电压有效值相同的情况下，输出电压的平均值是半波整流电路的两倍，且如果负载也相同的情况下，输出电流的平均值也是半波整流电路的两倍，且其与半波整流电路相比，在相同的变压器副边电压下，对二极管的参数要求一样，还具有输出电压高、变压器利用率高、脉动小等优点。

我的选择：综合三种方案的优缺点决定用方案三

三、单元电路设计与参数计算

整流电路采用单相桥式整流电路，电路如图5所示，

图5 单相桥式整流电路

当u2 >0时，电流由+流出，经D1、RL、D2流入-，即D1、D2导通，D3、D4截止；当u2 <0时，电流由-流出，经D3、RL、D4流入+，即D3、D4导通， D1、D2截止。电路的输出波形如图6所示。

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图6 单相桥式整流电路输出波形

在桥式整流电路中，每个二极管都只在半个周期内导电，所以流过每个二极管的平均电流等于输出电流的平均值的一半，即If?1Io1。电路中的每只二极管2承受的最大反向电压为2U2(U2是变压器副边电压有效值)。

在设计中，常利用电容器两端的电压不能突变和流过电感器的电流不能突变的特点，将电容器和负载电容并联或电容器与负载电阻串联，以达到使输出波形基本平滑的目的。选择电容滤波电路后，直流输出电压：Uo1=(1.1~1.2)U2，直流输出电流：Io1?I2（I2是变压器副边电流的有效值。），稳压电路可选

(1.5~2)集成三端稳压器电路。

?12V直流稳压电源电路总体原理电路图如图7所示，可调式直流稳压电源电路总体原理电路图如图8所示，电流扩展直流稳压电源电路总体原理电路图如图9所示：

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D51N4007U2LM7812CTLINEVOLTAGEVREGCOMMON1514R11k|?5C5470nFC7220uF0LED1D1U1T12V111_AMP220 Vrms 50 Hz 7.32 0?? 31N40076D31N40077C13.3mFC3220nFD21N4007D41N4007C23.3mFC4220nFC6470nFC8220uFR21k|?4LED217COMMONVOLTAGELINEVREG16U3LM7912CTD61N4007

图 7 ?12V直流稳压电源

D51N4007U2LM317HLINEVOLTAGEVREGCOMMON7D1T1V111_AMP220 Vrms 50 Hz TS_PQ4_100° 2U11N400743C1C6C2D31N40078R2240Ω6D61N4148C41uFR41kΩ9R318ΩLED103.3mF3.3mF220nFD21N4007D41N4007R15kΩ65%Key=AC310uF

图 8 可调式直流稳压电源

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