【正文】 量指標(biāo) 3 穩(wěn)壓器的工作指標(biāo) 4 極限參數(shù) 44 直流穩(wěn)壓電源的元器件 5 電源變壓器 5 變壓器的工作原理 5 變壓器的變壓比 6 整流二極管 6 整流二極管及符號 6 二極管的導(dǎo)電特性 7 整流二極管的主要參數(shù) 7 電容 8 電容的種類 8 電容器主要特性參數(shù) 8 三端穩(wěn)壓器 9 固定三端穩(wěn)壓器的外形圖及主要參數(shù) 9 集成三端穩(wěn)壓器的分類 95 穩(wěn)壓電源的組成 10 變壓電路 10 整流電路 10 半波整流電路 10 全波整流電路 12 橋式整流電路 14 濾波電路 17 電容濾波電路 17 電感濾波電路 18 RC濾波電路 18 LC濾波電路 18 三端固定輸出集成穩(wěn)壓器應(yīng)用電路 196 直流電源設(shè)計(jì)方案 20 20 設(shè)計(jì)目的 20 設(shè)計(jì)要求 20 主要參數(shù) 21 穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)圖 21 方案設(shè)計(jì) 22 集成穩(wěn)壓器 22 濾波電容 23 整流二極管 24 穩(wěn)壓電路附屬元器件 24參考文獻(xiàn) 26致 謝 271 引言 隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，電氣、電子設(shè)備廣泛應(yīng)用于日常、科研、學(xué)習(xí)等各個方面。電源作為電氣、電子設(shè)備必不可少的能源供應(yīng)部件，需求日益增加，其好壞也直接影響著電氣設(shè)備或控制系統(tǒng)的工作性能。因此對電源的功能、穩(wěn)定性等各項(xiàng)指標(biāo)也就提出了更高的要求。 現(xiàn)代通信電源主要分為兩大類：開關(guān)穩(wěn)壓電源和線性電源。線性電源由于調(diào)整管消耗較大的功耗，電源效率較低，對于輸出電流較大的情況下，就需要體積大且非常笨重的工頻變壓器和濾波器，因此這類電源很難滿足現(xiàn)在電子設(shè)備的發(fā)展要求。 開關(guān)穩(wěn)壓電源是通過控制開關(guān)管的導(dǎo)通和關(guān)斷的時間比來維持輸出電壓的穩(wěn)定，即通過開關(guān)的占空比來穩(wěn)壓，因此它的功耗小，而工作效率得到很大的提高。由于其工作頻率高，使得電感、電容值較小，因而使得電源體積減小。電源的穩(wěn)定性也因電源的功耗減小，散熱器的體積相應(yīng)減小而得到一定的提高。因此開關(guān)電源比線性電源有著更廣泛的應(yīng)用。2 概述 直流穩(wěn)壓電源發(fā)展史 二十世紀(jì)初，電子管問世不久，就有人設(shè)計(jì)了電子管直流穩(wěn)壓器。在四十年代后期，電子器件與磁飽和元件相結(jié)合，構(gòu)成了電子控制的磁飽和交流凈化電源穩(wěn)壓器。五十年代晶體管的誕生使晶體管串聯(lián)調(diào)整穩(wěn)壓電源成了直流穩(wěn)壓電源的中心。六十年代后期，科研人員對穩(wěn)定電源技術(shù)做了新的總結(jié)，使開關(guān)電源，可控硅電源得到快速發(fā)展，與此同時，集成穩(wěn)壓器也不斷發(fā)展。 直至今日，在直流穩(wěn)壓電源領(lǐng)域，以電子計(jì)算機(jī)為代表的要求供電電壓低，電流大的電源大都由開關(guān)電源擔(dān)任，要求供電電壓高，電流大的設(shè)備的電源由可控硅電源代之，小電流、低電壓電源都采用集成穩(wěn)壓器 直流穩(wěn)壓電源的應(yīng)用 直流穩(wěn)壓電源可廣泛應(yīng)用于國防、科研、大專院校、實(shí)驗(yàn)室、工礦企業(yè)、電解、電鍍、直流電機(jī)、充電設(shè)備、通訊機(jī)房的通信設(shè)備的供能等。3 穩(wěn)壓電源的工作原理及技術(shù)指標(biāo) 集成穩(wěn)壓電源的工作原理 直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器，整流濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成。如圖：圖 變壓器把市電交流電壓變?yōu)樗枰牡蛪航涣麟姟Ｕ髌靼呀涣麟娮優(yōu)橹绷麟?。?jīng)濾波后，穩(wěn)壓器再把不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓輸出。本設(shè)計(jì)主要采用直流穩(wěn)壓構(gòu)成集成穩(wěn)壓電路，通過220V 50HZ交流電壓經(jīng)過電源變壓器降壓后，通過橋式整流電路整流成直流電，再經(jīng)過電容平滑電流，減少直流電紋波系數(shù)，最后通過三端穩(wěn)壓器CW7824穩(wěn)壓，將輸出電壓穩(wěn)定在24V左右。 穩(wěn)壓電源的主要技術(shù)指標(biāo) 穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)分為兩種：一種是特性指標(biāo)，包括允許的輸入電壓、輸出電壓、輸出電流及輸出電壓調(diào)節(jié)范圍等；另一種是質(zhì)量指標(biāo)，用來衡量輸出電流電壓的穩(wěn)定程度，包括穩(wěn)壓系數(shù)、輸出電阻、溫度系數(shù)及紋波電壓等。質(zhì)量指標(biāo)系數(shù)可簡述如下： 穩(wěn)壓器質(zhì)量指標(biāo) （1）電壓調(diào)整率Sv 電壓調(diào)整率是表征穩(wěn)壓器性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)，又稱為穩(wěn)壓系數(shù)，他表征當(dāng)輸入電壓V1變化時穩(wěn)壓器輸出電壓V0 穩(wěn)定的程度，通常以單位輸出電壓下的輸入和輸出電壓的相對變化的百分比（）表示。 （2）電流調(diào)整率S1電流調(diào)整率是反映穩(wěn)壓器負(fù)載能力的指標(biāo)，又稱為電流穩(wěn)定系數(shù)。它表征當(dāng)輸入電壓不變時，穩(wěn)壓器對由于負(fù)載電流（輸出電流）變化而引起的輸出電壓的波動的抑制能力，在規(guī)定的負(fù)載電流變化下，通常以單位輸出電壓下的輸出電壓變化值的百分比來表示穩(wěn)壓器的電流調(diào)整率（）。(3) 紋波抑制比SR 紋波抑制比反映了穩(wěn)壓器對輸入端引入市電電壓的抑制能力，當(dāng)穩(wěn)壓輸入和輸出保持不變時，通常以輸入紋波電壓峰峰值與輸出紋波電壓峰峰值之比表示。 （4）溫度穩(wěn)定性 集成穩(wěn)壓器的溫度穩(wěn)定性是以在所規(guī)定的穩(wěn)壓器工作溫度Ti 最大變化范圍內(nèi)穩(wěn)壓器輸出電壓的相對變化的百分比值() /。 穩(wěn)壓器的工作指標(biāo) 穩(wěn)壓器的工作指標(biāo)是指穩(wěn)壓器能夠正常工作的工作區(qū)域，以及保證正常工作所必須的工作條件，這些參數(shù)取決于構(gòu)成穩(wěn)壓器的元件性能。（1）輸出電壓范圍 符合穩(wěn)壓器工作條件下，穩(wěn)壓器能夠正常工作的輸出電壓范圍，該指標(biāo)的上限由最大輸入電壓和最小輸入輸出電壓差所規(guī)定，而其下限由穩(wěn)壓器內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓值決定。（2）最大輸入輸出電壓差 該指標(biāo)表征在保證穩(wěn)壓器正常工作下穩(wěn)壓器所允許的最大輸入輸出之間的電壓差值，其值主要取決于穩(wěn)壓器內(nèi)部調(diào)整晶體管的耐壓指標(biāo)。（3） 最小輸入輸出電壓差 該指標(biāo)表征在保證穩(wěn)壓器正常工作條件下，穩(wěn)壓器所需的最小輸入－輸出之間的電壓差值。 （4）輸出負(fù)載電流范圍 輸出負(fù)載電流范圍又稱為輸出電流范圍，在這一電流范圍內(nèi)，穩(wěn)壓器應(yīng)能保證符合指標(biāo)規(guī)范征所給出的指標(biāo)。 極限參數(shù) （1） 最大輸入電壓 該電壓是保證穩(wěn)壓器安全工作的最大輸入電壓。 （2） 最大輸出電流 該電流是保證穩(wěn)壓器安全工作所允許的最大輸出電流。4 直流穩(wěn)壓電源的元器件 直流穩(wěn)壓電源的元件由電源變壓器，整流二極管，濾波電容及三端穩(wěn)壓器所組成，下面分別介紹各個元件： 電源變壓器 電源變壓器是利用電磁感應(yīng)原理制成的電氣設(shè)備，它能將某一電壓值的交流電變換成同頻率所需要的電壓值的交流電變壓器的變壓比 變壓器的工作原理 如圖()當(dāng)一個正弦交流電壓加在初級線圈兩端時，導(dǎo)線中就有交流電流產(chǎn)生交變磁通，它沿著鐵芯穿過初級線圈和次級線圈形成閉合的磁路。在次級線圈中感應(yīng)出互感電勢，同時也會在初級線圈上感應(yīng)出一個自感電勢，的方向與所加電壓方向相反而幅度相近，從而限制了的大小。 變壓器的變壓比，在鐵心內(nèi)建立磁場，產(chǎn)生了磁通。磁通隨著電流按正弦規(guī)律變化，變化的磁通穿過原，副邊繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動勢經(jīng)分析得變壓比n：===n (41)若n1,則n1n2,U1。反之n1就是升壓變壓器。 整流二極管 整流二極管及符號 二極管，其結(jié)構(gòu)是由一個PN結(jié)加上相應(yīng)的電極引線和外殼構(gòu)成，它有兩個電極，由P型半導(dǎo)體引出電極叫正極（又叫陽極），由N型半導(dǎo)體引出電極叫負(fù)極（又叫陰極）二極管的電路符號如圖（4..） 二極管的導(dǎo)電特性 利用整流二極管的單方向?qū)щ娦詠碚?。整流二極管的單方向?qū)щ娦允请娏髦荒軓亩O管的正極流入，負(fù)極流出。整流二極管有兩個特性：1. 正向特性 在電子電路中，將二極管的正極接在高電位端，負(fù)極接在低電位端，二極管就會導(dǎo)通，這種連接方式，稱為正向偏置。必須說明，當(dāng)加在二極管兩端的正向電壓很小時，二極管仍然不能導(dǎo)通，流過二極管的正向電流十分微弱。2. 反向特性 在電子電路中，二極管的正極接在低電位端，負(fù)極接在高電位端，此時二極管中幾乎沒有電流流過，此時二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，這種連接方式，稱為反向偏置。 整流二極管的主要參數(shù) 用來表示二極管的性能好壞和適用范圍的技術(shù)指標(biāo)，稱為二極管的參數(shù)。我們必須了解以下幾個主要參數(shù)：最大整流電流 最大整流電流是指二極管長期連續(xù)工作時允許通過的最大正向電流值，其值與PN結(jié)面積及外部散熱條件等有關(guān)最高反向工作電壓 加在二極管兩端的反向電壓高到一定值時，會將管子擊穿，失去單向?qū)щ娔芰?。為了保證使用安全，規(guī)定了最高反向工作電壓值。最大反向電流 反向電流是指二極管在規(guī)定的溫度和最高反向電壓作用下，流過二極管的反向電流。反向電流越小，管子的單方向?qū)щ娦阅茉胶谩?電容 電容，由兩個金屬極，中間夾有絕緣材料（介質(zhì)）構(gòu)成，電容的符號。如圖（） 電容的種類 電容的種類有很多，可以從原理上分為：無極性可變電容、無極性固定電容、有極性電容等，從材料上可以分為：CBB電容（聚乙烯），滌綸電容、瓷片電容、云母電容、獨(dú)石電容、電解電容、鉭電容等。 電容器主要特性參數(shù) 標(biāo)稱電容量和絕緣電阻 標(biāo)稱電容量是標(biāo)志在電容器上的電容量。直流電壓加在電容上，并產(chǎn)生漏電電流，兩者之比稱為絕緣電阻。 額定電壓在最低環(huán)境溫度和額定環(huán)境溫度下可連續(xù)加在電容器的最高直流電壓有效值，一般直接標(biāo)注在電容器外殼上，如果工作電壓超過電容器的耐壓，電容器擊穿，造成不可修復(fù)的永久損壞。 三端穩(wěn)壓器 三端穩(wěn)壓器，主要有兩種，一種輸出電壓是固定的，稱為固定輸出三端穩(wěn)壓器，另一種輸出電壓是可調(diào)的，稱為可調(diào)輸出三端穩(wěn)太器，其基本原理相同，均采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。 固定三端穩(wěn)壓器的外形圖及主要參數(shù) 固定三端穩(wěn)壓器的封裝形式:有金屬外殼封裝F2)和塑料封裝(S7),常見的塑料封裝(S7)。 圖4.. 集成三端穩(wěn)壓器的分類 1. 根據(jù)輸出電壓能否調(diào)整分類集成三端穩(wěn)壓器的輸出電壓有固定和可調(diào)輸出之分。固定輸出電壓是由制造廠預(yù)先調(diào)整好的,輸出為固定值。可調(diào)輸出電壓式穩(wěn)壓器輸出電壓可通過少數(shù)外接元件在較大范圍內(nèi)調(diào)整, 當(dāng)調(diào)節(jié)外接元件值時, 可獲得所需的輸出電壓?！? 2. 固定輸出電壓式根據(jù)輸出電壓的正、負(fù)分系列輸出正電壓系列(78)的集成穩(wěn)壓器其電壓共分為5~24V七個擋。3. 根據(jù)輸出電流分擋三端集成穩(wěn)壓器的輸出電流有大、中、小之分,并分別有不同符號表示。5 穩(wěn)壓電源的組成 直流穩(wěn)壓電源都使用220伏市電作為電源，經(jīng)過變壓、整流、濾波后輸送給穩(wěn)壓電路進(jìn)行穩(wěn)壓，最終成為穩(wěn)定的直流電源。這個過程中的變壓、整流、濾波等電路可以看作直流穩(wěn)壓電源的基礎(chǔ)電路，沒有這些電路對市電的前期處理，穩(wěn)壓電路將無法正常工作。 變壓電路 通常直流穩(wěn)壓電源使用電源變壓器來改變輸入到后級電路的電壓。電源變壓器由初級繞組、次級繞組和鐵芯組成。初級繞組用來輸入電