直流稳压电源电路设计

题目 直流稳压电源电路设计

、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

（土

12V ）;

2•输出可调直流电压，范围1.5 s 15V;

3•输出电流lom> 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。

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 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

稳压电源的组成框图

图1

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。

万案一、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= U"''2 1.57 ;直流成

V2U2M 2

分小；U°= —2亘:-0.45 U2，变压器利用率低it

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U°=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。

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U 2 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,

D 2

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。

VD 7? 20

th

+ W o

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

1

管的平均电流等于输出电流的平均值的一半， 即I f =^\o1。电路中的每只二极管 承受的最大反向电压为、、2U 2(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： U oi =(1.1~1.2) U 2，直 流输出电流：I o1 匕 (丨2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：

A

A 励

图6单相桥式整流电路输出波形

D5

图7 - 12V直流稳压电源

R3

18

Q 图8可调式直流稳压电源

图9电流可扩展直流稳压电源电路

1. 选集成稳压器，确定电路形式

(1) 、在一12V直流稳压电源电路实验中的稳压电路，采用固定式三端稳压器，

主要使用了集成块78系列及79系列°78XX系列输出为正电压，输出电流可达1A,如7812的输出电流为5mA~1A它的输出电压为12V。和78XX系列对应的有79XX系列，它输出为负电压，如7912表示输出电压为-12V和输出电流为5mA~1A故称之为三端式稳压器。这类集成稳压器的外形图及典型应用电路图如图10所示。

图10三端稳压器7812、7912管脚图及典型应用电路图

(2) 、在可调式直流稳压电源电路因为要求输出电压可调，所以选可调式三端稳 压器LM317其特性参数V 。=+1.2V ~ +37V , l^ax =1・5A ，最小输入、输出压差

(V i -V o )min =3V ，最大输入、输出压差(V i -V o )ma^4CV ，能满足设计要求，故选 用LM317组成的稳压电路。稳压器内部含有过流、过热保护电路，具有安全可靠, 性能优良、不易损坏、使用方便等优点。其电压调整率和电流调整率均优于固定 式集成稳压构成的可调电压稳压电源。电路系列的引脚功能相同，管脚图如图

11和典型电路如图12所示.。R |与RR 组成电压输出调节电路，输出电压

V o "25(1 + RR/RJ ，式中，1.25是集成稳压块输出端与调整端之间的固有参考 电压

V REF ，此电压加于给定电阻R 两端，将产生一个恒定电流通过输出电压调节 电位器RR ，电阻R 常取值120~24曲，取R=24O0，则RR min =48。，

RR max =2.64k 门，故取RR 为5"的精密线绕可调电位器，与其并联的电容器 C

输出

1 3

2 地 1

3 2 输入 1 3 2

地 1 3 2 輸入

V-

三端稳压器(7庆79系列)管脚序号判断技巧