小功率直流稳压电源设计
- 格式:doc
- 大小:1.02 MB
- 文档页数:20
小功率直流稳压电源的设计
一、设计任务与要求
1.性能指标要求:V o=+5V
2.技术指标要求:文波电压:<=5Mv,电压调整率:Ku<=3%,电流调整率:
Ki<=1%
第一章变压器
1.1电路基本知识
在电子电路中,通常都需要电压稳定的直流稳压电源供电,小功率的稳压电源是由电源变压器,整流电路,滤波电路和稳压电路等四部分组成。在电子电路中,通常都需要电压稳定的直流稳压电源供电,小功率的稳压电源是由电源变压器,整流电路,滤波电路和稳压电路等四部分组成。功率较小的直流电源大多数都是将50Hz的交流电经过整流、滤波和稳压后获得。整流电路用来将交流电压变换为单向脉动的直流电压;滤波电路用来滤除整流后单向脉动电压中的交流成分,使之成为平滑的直流电压;稳压电路的作用是当输入交流电源电压波动、负载和温度变化时,维持输出直流电压的稳定。
1.2 电源变压器
1.2.1电源变压器概述
过整流电路将交流变为脉动的直流电压。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。电源变压器的作用是将交流220V的电压变为所需的电压值,然后同样的电压还随电网电压波动、负载何温度的变化而变化。
1.2.2电源变压器功能
电源变压器的功能是功率传送、电压变换和绝缘隔离,作为一种主要的软磁电磁元件,在电源技术中和电力电子技术中得到广泛的应用。变压器的功能主要有:电压变换;阻抗变换;隔离;稳压(磁饱和变压器)等。
1.2.3电源变压器的分类
根据传送功率的大小,电源变压器可以分为几档:10kVA以上为大功率,10kVA~0.5kVA为中功率,0.5kVA~25VA为小功率,25VA以下为微功率。
1.2.4变压器的型式
变压器的最基本型式,包括两组绕有导线之线圈,并且彼此以电感方式称合一起。当一交流电流(具有某一已知频率)流于其中之一组线圈时,于另一组线圈中将感应出具有相同频率之交流电压,而感应的电压大小取决于两线圈耦合及磁交链之程度。
一般指连接交流电源的线圈称之为「一次线圈」(Primary coil);而跨于此线圈的电压称之为「一次电压.」。在二次线圈的感应电压可能大于或小于一次电压,是由一次线圈与二次线圈问的「匝数比」所决定的。因此,变压器区分为升压与降压变压器两种。
第二章整流
整流分为:半波整流,全波整流,桥式整流。
1、半波整流
半波整流是利用二极管的单向导电性进行整流的最常用的电路,常用来将交流电转变为直流电。
半波整流利用二极管单向导通特性,在输入为标准正弦波的情况下,输出获得正弦波的正半部分,负半部分则损失掉。
半波整流利用二极管单向导通特性,在输入为标准正弦波的情况下,输出获得正弦波的正半部分,负半部分则损失掉。
右图是一种最简单的整流电路。
它由电源变压器B 、整流二极管D 和负载电阻Rfz ,组成。变压器把市电电压(多为220伏)变换为所需要的交变电压e2,D 再把交流电变换为脉动直流电。
下面从上图的波形图上看着二极管是怎样整流的。
变压器次级电压e2,是一个方向和大小都随时间变化的正弦波电压,它的波形如图所示。在0~π时间内,e2为正半周即变压器上端为正下端为负,此时二极管承受正向电压面导通,e2通过它加在负载电阻Rfz上。在π~2π 时间内,e2为负半周,变压器次级下端为正上端为负。这时D承受反向电压,不导通,Rfz上无电压。在2π~3π时间内,重复0~π 时间的过程;而在3π~4π时间内,又重复π~2π时间的过程…这样反复下去,交流电的负半周就被"削"掉了,只有正半周通过Rfz,在Rfz上获得了一个单一右向(上正下负)的电压,如图所示,达到了整流的目的。但是,负载电压Usc以及负载电流的大小还随时间而变化,因此,通常称它为脉动直流。
这种除去半周、留下半周的整流方法,叫半波整流。不难看出,半波整说是以"牺牲"一半交流为代价而换取整流效果的,电流利用率很低(计算表明,整流得出的半波电压在整个周期内的平均值,即负载上的直流电压Usc =0.45e2 )因此常用在高电压、小电流的场合,而在一般无线电装置中很少采用。
单相半波可控整流电路
2、全波整流
原理:全波整流使交流电的两半周期都得到了利用。其各项整流因数则与半波整流时不同。全波整流电路如图所示。
它是由次级具有中心抽头的电源变压器Tr 、两个整流二极管D1、D2和负载电阻RL 组成。变压器次级电压u21和u22大小相等,相位相反,即 u21 = - u22 = 式中,U2 是变压器次级半边绕组交流电压的有效值。 全波整流电路的工作过程是:在u2 的正半周(ωt = 0~π)D1正偏导通,D2反偏截止,RL 上有自上而下的电流流过,RL 上的电压与u21 相同。 在u2 的负半周(ωt =π~2π),D1反偏截止,D2正偏导通,RL 上也有自上而下的电流流过, RL 上的电压与u22相同。 全波整流电路:
一种具有第一和第二电源端子的全波整流电路,其第一和第二电源端子分别加有第一和第二电源电位,第一电源电位高于第二电源电位,其特征在于所述全波整流电路包括:差分放大器,具有在其间加有输入交流信号的第一和第二放大器输入端,用于差分地
ω ω ω ω t
T
V
R
a
u
u
u
u i
ω t
π
2 π
t
t
t
u
u u u
α θ
0 b
c
d
e
0 0
ω t
t
ω ω t
ω t
ω u
ω t
π
2 π
t
u 0 u
i
0 u
θ
α
b)
c)
d
e
f
+
+