正负15伏直流稳压电源

1 总体方案

1.1 稳压电源的设计方案

1）根据稳压电源的输出电压Uo 、最大输出电流Iomax ，确定稳压器的型号及电路形式。

2）根据稳压器的输入电压I U ，确定电源变压器副边电压的有效值2U ；根据稳压电

源的最大输出电流I0max ，确定流过电源变压器副边的电流2I 和电源变压器副边的功率2P ；根据2P ，查出变压器的效率 ，从而确定电源变压器原边的功率1P 。然后根据所确定的参数，选择电源变压器。

3）确定整流二极管的正向平均电流D I 、整流二极管的最大反向电压RM U 和滤波电容的电容值和耐压值。根据所确定的参数，选择整流二极管和滤波电容

1.2 原理框图

稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成。

如图1所示。

+ + + + + u1 电 源 u2 整 流 u3 滤 波 u1 稳 压 U o -

- 变压器 _ - 电 路 _ - 电 路 _ - 电 路 _-

（a ）稳压电源的组成框图

（b ）整流与稳压过程

图1稳压电源的组成框图及整流与稳压过程

2 设计原理分析

2.1 电源变压器

2.1.1 电源变压器图电路设计

图2.1.1变压器电路 图2.1.2变压器波形图

电源变压器的作用是将来自电网的220V 交流电压u1变换为整流电路所需要的交流电压u2。电源变压器的效率为：

1

2P P =

η

其中：P2 是变压器副边功率，P1 是变压器原边功率。

因此，当算出了副边功率P2后，就可以根据上表算出原边功率P1。

2.1.2 电源变压器参数计算

集成稳压器的输入电压虽然受到最大输入电压的限制，但为了使稳压器工作在最佳状态及获得理想的稳压指标，该输入电压也有最小值的要求。输入电压UI 的确定，应考虑如下因素：稳压器输出电压Uo ；稳压器输入和输出之间的最小压差(Ui －Uo)min ；稳压器输入电压的纹波电压URIP ，取Uo 、(Ui －Uo)min 之和的15%；电网电压的波动引起的输入电压的变化I U ∆，取UO 、(UI －UO)min 、URIP 之和的15%。对于集成三端稳压器，

V U U 5.2~2)(O I =-具有较好的稳压输出特性。

输出为15V 的集成稳压器，其最小输出电压I U 为：

）

（V 84.21%)151(%15)215(%15)215(215)(I RIP min 0I 0Imin ≈+⨯⨯++⨯+++=∆++-+=U U U U U U (2.1.1)

取I U =23V; (2.1.2) 由 2)2.1~1.1(U U I = (2.1.3) 得 2U =I U /1.1≈20.9V (2.1.4) 取2U =22v ,此时2U 在输入电压8～40V 之间,符合稳压器条件。 变压器副边电流

2I >mA I o 80max = (2.1.5)

取A I 1.02=,由2I ，2U 得变压器副边输出功率

2P =2I ⨯VA U 2.22≈ (2.1.6)

得6.0=η，变压器原边输入功率

67.32

1=P ≥P η (2.1.7)

2.1.3 电源变压器器件选择

选用P1=4W ＞3.67W 的变压器

2.2 整流电路

2.2.1 整流电路图设计

2

29.022U U U o ≈=π

图2.2.1单相桥式整流电路 图2.2.2单相桥式整流电路波形图

2.2.2 整流参数计算

a ．直流电压Uo

（2.2.1）

b ．直流电源Io

（2.2.2）

c ．波动系数 （2.2.3）

2.2.3 整流参数器件选择

D1-D4选用IN4001型号二极管

L

L o o R U R U I 2

9.0==67

.01≈=o m o U U S

2.3 滤波电路

2.3.1 滤波电路图设计

图2.2.3 滤波电路

2.3.2 滤波电路参数的计算

a. 耐压电流 （2.3.1）

b ．放电时间常数范围 （2.3.2）

c ．输入输出关系 （2.3.3）

d ．波动系数 （2.3.4）

2.3.3 滤波电路器件选择

电容放电的时间常数 τ =RLC 愈大，放电过程愈慢，则输出电压愈高，同时脉动成分也愈少，即滤波效果愈好。故应该选择一个。

2.4 稳压电路

2.4.1 稳压电路图设计

L

o

F R U I 21)

32(-≥2

)53(T C R L -≥2

2.1U U o ≈1411-==T

C R U U S L o

m o

图2.4.1 正、负双稳压输出电路

集成稳压器的类型很多，在小功率稳压电源中，普遍使用的是三端稳压器。按输出电压类型可分为固定式和可调式，此外又可分为正电压输出或负电压输出两种类型。 （1）固定电压输出稳压器

常见的有CW78⨯⨯（LM78⨯⨯）系列三端固定式正电压输出集成稳压器；CW79⨯⨯（LM79⨯⨯）系列三端固定式负电压输出集成稳压器。三端是指稳压电路只有输入、输出和接地三个接地端子。型号中最后两位数字表示输出电压的稳定值，有5V 、6V 、9V 、15V 、18V 和24V 。稳压器使用时，要求输入电压UI 与输出电压Uo 的电压差UI - Uo ≥2V 。稳压器的静态电流Io = 8mA 。当Uo = 5 ～18V 时，UI 的最大值UImax= 35V ；当Uo=18 ～ 24V 时，UI 的最大值UImax = 40V 。

（2）可调式三端集成稳压器

可调式三端集成稳压器是指输出电压可以连续调节的稳压器，有输出正电压的CW317系列（LM317）三端稳压器；有输出负电压的CW337系列（LM337）三端稳压器。在可调式三端集成稳压器中，稳压器的三个端是指输入端、输出端和调节端。稳压器输出电压的可调范围为Uo=1.2～37V ，最大输出电流Iomax =1.5A 。输入电压与输出电压差的允许范围为：

UI -Uo = 3 ～ 40V 。三端可调式集成稳压器的引脚及其应用电路可见参考书。 根据设计要求：

（1）有+15V 和-15V 两路输出，误差不超过±0.5V 。 （2）输出电流在0～80mA 范围内变化时，均可正常稳压 （3）在保证正常稳压的前提下，尽量减小功耗。 (4) 具有过流保护功能