方案一： 單相半波整流電路如圖2所示。

設(shè)變壓器副邊電壓的有效值為U2。則其瞬時(shí)值u2=在u2的正半周，A點(diǎn)為正，B點(diǎn)為負(fù)，二極管導(dǎo)通，電流從A流出，經(jīng)過(guò)二極管D和負(fù)載電阻流入B點(diǎn)，=。在u2的負(fù)半周，B點(diǎn)為正，A點(diǎn)為負(fù)二極管外加反向電壓，因而處于截止?fàn)顟B(tài)，u0=。負(fù)載電阻電阻的電壓和電流都具有單一方向脈動(dòng)的特性。

主要參數(shù)：

S愈大脈動(dòng)愈大

特點(diǎn)：

半波整流電路有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用元件少等優(yōu)點(diǎn)，但是輸出波形脈動(dòng)大，直流成分低，變壓器有半個(gè)周期不導(dǎo)電，利用率低，變壓器含有直流成分，容易飽和，輸出電流小。

方案二：?jiǎn)蜗鄻蚴秸�流如圖3所示。

                      圖3 單相橋式整流

工作原理：

    設(shè)變壓器副邊有效值為U2則瞬時(shí)值u2=。當(dāng)U2位正半周時(shí)，電流有A點(diǎn)流出，經(jīng)過(guò)D1，RL，D3流入B點(diǎn)，因而負(fù)載電阻RL上的電壓等于變壓器副邊即U0=U2,D2,D4管承受的反向電壓為-U2，D3,D1承受的反向電壓為U2。由于D1,D3和D2,D4兩隊(duì)二極管交替導(dǎo)通，致使負(fù)載RL上在U2的整個(gè)周期都有電流（反向不變）通過(guò)。單相橋式整流電路采用了四只二極管組成了電橋電路。四只二極管每?jī)芍惠喠鞴ぷ鳎�完成了�?duì)支流電源的整流作用，輸出為全脈動(dòng)電壓。橋式整流電路輸出波形脈動(dòng)較小，輸出電壓高，對(duì)二極管的要求低，但是相對(duì)與半波整流電路相對(duì)復(fù)雜。

綜上所述兩種方案，單相橋式整流電路更實(shí)用效率高要求低，所以選擇方案二作為整流部分。

4.2濾波電路的選擇

根據(jù)所學(xué)知識(shí)并查文獻(xiàn)知，濾波電路主要有五種方案。分別是電容濾波，電感濾波，LC濾波，LC-II型濾波，RC-II型濾波。

方案一：電容濾波如圖4所示。

圖4 電容濾波

工作原理：

在U2的正半周，當(dāng)D1,D2導(dǎo)通時(shí)，除了有一個(gè)電流i0流向負(fù)載外同時(shí)還有一個(gè)電流ic流向電容充電，電容電壓Uc的極性為上正下負(fù)，如果忽略二極管內(nèi)的電阻，則在二極管到同時(shí)Uc=U0=U2，當(dāng)U2達(dá)到最大值時(shí)開始下降，此時(shí)電容上的電壓Uc也將由于放電開始下降，當(dāng)Uc=U2時(shí)二極管D1,D2被反向偏置，因而不導(dǎo)電，于是Uc以一定的規(guī)律下降。

特點(diǎn)：

電容濾波的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單因而經(jīng)常被采用，電容濾波適用于小電流負(fù)載，它的外特性比較軟，采用時(shí)二極管中將流過(guò)較大的沖擊電流。

方案二：電感濾波電路如圖5所示。

                          圖5  電感濾波電路

工作原理：

當(dāng)輸出電流發(fā)出變化時(shí),L中將感應(yīng)出一個(gè)反電動(dòng)勢(shì)，其方向?qū)⒆柚闺娏靼l(fā)生變化。在半波整流，這個(gè)反動(dòng)勢(shì)將是整流管導(dǎo)通角大于180度，在橋式整流中U2極性由正變負(fù)后，雖然L上的反電動(dòng)勢(shì)有助于D1,D2繼續(xù)導(dǎo)電，但是由于此時(shí)D3,D4導(dǎo)電，變壓器二次電壓全部加在D1,D2反向截止。

特點(diǎn)：

降低了輸出電壓的脈動(dòng)成分，外特性比較硬。電流輸出波形比較平滑，避免了產(chǎn)生較大的沖擊電流。輸出電壓較低，設(shè)備比較笨重。

方案三：LC濾波電路如圖6所示。

                        圖6  LC濾波電路

工作原理：

實(shí)際上是電感和電容基本特性的組合利用輸出電壓的的交流成分絕大部分降落在電感上，電容C對(duì)交流接近于短路，由于整流后先進(jìn)行電感濾波，總特性于電感濾波電路相似。LC濾波電路外特性比較好，輸出電壓對(duì)負(fù)載影響小，電感元件限制了電流的脈動(dòng)峰值，減小了對(duì)整流二極管的沖擊。

方案對(duì)比，綜上所述選用方案一電容濾波比較好。

4.3穩(wěn)壓電路的選擇

方案一：串聯(lián)型穩(wěn)壓電路

方案二：三端穩(wěn)壓電路

方案一：串聯(lián)穩(wěn)壓電路如圖7。

   

工作原理：

• 采樣電阻
  

有電阻R1,R2,R3組成。當(dāng)輸出電壓發(fā)生變化時(shí)采樣電阻對(duì)變化進(jìn)行采樣，并傳達(dá)到放大電路的反向輸入端。

• 放大電路
  

放大電路A的作用是將采樣電阻送來(lái)的變化量進(jìn)行放大，然后傳送到調(diào)整管的基極。

• 基準(zhǔn)電壓
  

基準(zhǔn)電壓由穩(wěn)壓管Dz提供，接著放大電路的同輸入端。采樣電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，得到的差值再由放大電路進(jìn)行放大。

• 調(diào)整管
  

調(diào)整管接在輸入直流電壓U1與輸出端的負(fù)載電阻R1之間，當(dāng)輸出電壓U0發(fā)生變動(dòng)時(shí)，調(diào)整管的集電極電壓產(chǎn)生相應(yīng)的變化，使輸出電壓基本保持穩(wěn)定。

優(yōu)點(diǎn)：輸出電壓在一定范圍內(nèi)可調(diào)。

缺點(diǎn)：所用元件比較多，比較復(fù)雜。

方案二：利用三端穩(wěn)壓器構(gòu)成輸出電壓可調(diào)的穩(wěn)壓電如圖8所示。

圖8 三端穩(wěn)壓器

               圖9  利用三端穩(wěn)壓器構(gòu)成輸出電壓可調(diào)的穩(wěn)壓電路

工作原理：

最簡(jiǎn)單的集成穩(wěn)壓電源只有輸入，輸出和接地端，故稱之為三端集成穩(wěn)壓器。W7800系列三端固定電壓穩(wěn)壓器其內(nèi)部采用串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓電路的硅片封裝在普通功率管的外殼內(nèi)，內(nèi)部集成有短路和過(guò)熱自我保護(hù)電路。W7800系列三端固定電壓集成穩(wěn)壓器引腳功能。

由于設(shè)計(jì)任務(wù)要求可以擴(kuò)展電流，故采用方案二，并加晶體管擴(kuò)展電流。

一般調(diào)整管的飽和管壓降在2v--3v左右，而輸出最大電壓要求10v，已飽和管壓降為3v計(jì)算，為了使調(diào)整管工作在放大區(qū)，則最小輸出電壓不能小于13v，為了保險(xiǎn)起見，可選擇220v--15v的變壓器。取最大輸出電流為1A。則功率P=U1=15W,故選220V---15V，功率為20W的變壓器。

5.2單橋整流中的二極管計(jì)算

由于U=15V，所以最高反向工作電壓.

最大整流平均電流.

查手冊(cè)選擇1N4001，具體參數(shù)如表1所示。

                          表1 1N4001二極管參數(shù)

5.3濾波電容C的計(jì)算

則求得求得C=1670。選取標(biāo)準(zhǔn)值2200。

5.4穩(wěn)壓電路部分的計(jì)算

三端穩(wěn)壓塊選擇：LM117K其具體參數(shù)為1.2Vto37V三端正位穩(wěn)壓器。

運(yùn)算放大器選擇：UA741CP，其工作電壓Max 36v，工作電壓Min 7v，符合電路要求電容選擇,。

電阻的選擇：由公式

以及任務(wù)要求3V--10V，故選擇,分別為。

（1.）起初穩(wěn)壓電路的選擇出現(xiàn)問(wèn)題，剛開始選擇的是串聯(lián)穩(wěn)壓電路，雖然輸出電壓可以在3v--10v進(jìn)行調(diào)節(jié)，但輸出電流不可擴(kuò)展。原因是考慮方案時(shí)沒(méi)有全局觀念。

（2.）選擇三端集成穩(wěn)壓器時(shí)錯(cuò)誤，導(dǎo)致輸出電壓不可調(diào)。因此選擇芯片前要詳細(xì)了解芯片的詳細(xì)參數(shù)和使用條件。

經(jīng)過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，我終于理解了理論聯(lián)系實(shí)踐的重要型，尤其在電子技術(shù)方面。這次課程設(shè)計(jì)讓我收獲很多。不僅增強(qiáng)了我們動(dòng)手能力而且也使我們對(duì)課本知識(shí)有了更深入的認(rèn)識(shí)。

通過(guò)本次的課程設(shè)計(jì)，我總結(jié)了一下幾點(diǎn)：

第一，在設(shè)計(jì)過(guò)程中要有耐心，遇到問(wèn)題時(shí)要沉住氣，不能浮躁，要耐心認(rèn)真找出問(wèn)題及時(shí)改正。

第二，設(shè)計(jì)過(guò)程要有全局觀念，并要有一絲不茍的認(rèn)真態(tài)度。

第三，對(duì)于自己不會(huì)的問(wèn)題，要在自己苦心思索之后，再去向老師和同學(xué)尋求幫助，已取得最大的收獲。

    第四，對(duì)于基礎(chǔ)知識(shí)的掌握有待提高，每次去做實(shí)驗(yàn)之前都要先把課本上的再看一眼。有時(shí)候還會(huì)出錯(cuò)。所以還是要把課本上的知識(shí)掌握得更加牢固。

    第五，要有團(tuán)隊(duì)意識(shí)，要和同學(xué)互相幫助，協(xié)調(diào)好使用儀器的時(shí)間。在最短的時(shí)間內(nèi)完成每個(gè)人的實(shí)驗(yàn)。

此次設(shè)計(jì)加強(qiáng)了我們對(duì)設(shè)計(jì)的興趣。我們認(rèn)識(shí)到做什么都要有一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度和不畏艱險(xiǎn)的心態(tài)才能成功。同時(shí)也為以后的設(shè)計(jì)打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

直流穩(wěn)壓電源.doc (1.34 MB, 下載次數(shù): 87)

2019-4-19 16:07 上傳

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