交流变换为直流地稳定电源

设计并制作交流变换为直流的稳定电源

1、设计思路

交流变换为直流的稳定电源的整体思路

直流集成稳压电源设计思路：⑴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；

（2）降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流，但其幅度变化大（即脉动大）；

（3）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，即将交流成分滤掉，保留其直流成分；（4）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。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

+ 电源 + 整流 + 滤波 + 稳压 +

u2u3u I u0u

1

- 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、方案设计

2.1、部分电路电路设计

A、整流电路：

选择单相桥式整流电路：

单项桥式整流器件较全波整流时多一倍，整流电压脉动与全波整流相同，每个器

件所承受的反向电压为电源电压峰值，变压器利用率较全波整流电路高。

下图所示为原理电路电路及波形图：

图2.1（a）单相桥式整流电路及波形

B、滤波电路：

电容滤波电路:

电容滤波电路工作原理是整流电压高于电容电压时电容充电，整流电压低于电容电压时电容放电，在充放电过程中，是输出电压基本稳定。但是电容滤波电路的输出电压在负载变化时波动较大，它的负载能力比较差，只是用于负载较轻且变化不大的场合。下图为电容滤波电路的原理电路及波形图：

图2.1（b）电容滤波电路及其波形

2.2、单元电路设计与参数计算

A、选择集成三端稳压器

可采用LM317三端集成稳压芯片设计直流稳压源，因为它的使用非常简单，仅需两个外接电阻来设置输出电压。此外它的线性调整率和负载调整率也比标准的固定稳压器

好。LM117/LM317 内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。通常 LM117/LM317 不需要外接电容，除非输入滤波电容到 LM117/LM317 输入端的连线超过 6 英寸（约 15 厘米）。使用输出电容能改变瞬态响应。调整端使用滤波电容能得到比标准三端稳压器高的多的纹波抑制比。 LM317其特性参数：

输出电压可调范围：1.2V ～37V 输出负载电流：1.5A

输入与输出工作压差ΔU=U i -U o ：3～40V

能满足设计要求,故选用LM317组成稳压电路。但在实际应用中，由于LM317芯片会发热，所以要加散热片。经查询，一般价20cm 2的铝散热片既能达到散热效果。 B 、主要参数的选择与计算

(公式1）

（公式2） （公式3）

（公式4）

选二极管 （公式5）

电流平均值： （公式6）

承受最高反压： （公式7）

选二极管应满足：IF ≥ (2-3)ID （公式8） 可选：2CZ55C(IF=1A ，URM=100V)或1A 、100V 整流桥，此电路中选择2A 、100V 整流桥，满足要求。

选滤波电容

（公式9）

⎰=π

π 0

2O )(d )sin(221t t U U ωω2

45.0U =L

2

O D 45

.0R U I I ==2

RM 2U U =V 5.122.1152.1O 2===U U A 0.37520

15212121L O O D =⨯===R U I I V 2422RM ==U U 2RM 2U U >s

02.050

11===f T s 04.02

4 L =⨯

=T

C R 取⎰=π

π

0 2O )(d )sin(221t t U U ωω

mA 53

15

L o max o ===

R U I （公式10）

可选：1000μF ，耐压50V 的电解电容

根据输出直流电压U0=15(V)的要求，由式(7-8)稳定电压

（公式11）

由输出电压VO = 15（v ）及最小负载电阻RL = 3K Ω的要求,负载电流最大值

（公式12）

由式(7-8)计算

153max o max Z ==I I mA

查半导体器件手册，选择稳压管2CW20，其稳定电压UZ = (13.5～17) (V)，稳定电流5Z =I mA ，15max Z =I mA 。

3、单元电路设计

1.交流转直流稳压电源电路图：

图3.1 交流转直流稳压电源电路图

2.稳流源电路图：

F 0001 40s

0.04μΩ

==

C )

V (15o Z ==U U

图3.2 稳流源电路图

用LM317制作这一电路简单易行，在性能上又能达到设计要求指标，是最合理和最理想的方案。

3.DC-AC-DC转换升压电路：

图3.3 DC-AC-DC转换升压电路

4.整体电路图:

图3.4 整体电路图

4、小结

在这次的课程设计中，常会遇到一些问题，经过查阅资料,请教指导尤老师，都一一解决，在此过程中我学会了许多新知识，锻炼了我的整体思维和全局把握能力。对稳定电源的认识，有了进一步的加深。同时，此次课程设计也让我发现了自身存在的一些知识漏洞和解决实际工程问题能力的缺乏。在以后的学习中，要注重锻炼这方面的能力，做一个合格的工程技术人员。

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