【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 LC濾波電路 LC 濾波電路 如圖 27所示， LC 濾波電路 是一種與 RC濾波電路相對(duì)的濾波電路，此濾波電路 的優(yōu)點(diǎn)是 綜合了電容濾波電路紋波小和電感濾波電路帶負(fù)載能力強(qiáng) 的特性。 圖 27 LC濾波電路圖 方案 四 ：采用電容濾波電路 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 10 電容濾波電 路 如 圖 28 所示 ，電容濾波電路 是利用電容的充放電原理達(dá)到濾波的作用。 電容濾波電路簡(jiǎn)單，紋波較小，負(fù)載直流電壓比較高， 它 適用于負(fù)載電壓較高，負(fù)載變動(dòng)不大的場(chǎng)合， 使用電容濾波電路 也減輕了電路設(shè)計(jì)工作。由于電感的體積和制作成本等原因， 濾波電路 多采用電容濾波 。 圖 28 電容濾波電路 基于以上的 電路對(duì)比 分析，選用 電容濾波電路。 穩(wěn)壓電路 的作用是為電路 提供更加穩(wěn)定的直流電。整流濾波電路的輸出電 壓和理想直流電源還有 一定 的 差距 ，主要 因?yàn)閮煞矫娴脑?：第一，當(dāng)負(fù)載電流 發(fā)生 變化時(shí)，由于整流濾波電路存在內(nèi)阻，輸出 的 直流電壓將 會(huì) 隨之發(fā)生變化；第二，當(dāng)電網(wǎng)電壓 有 波動(dòng)時(shí)，整流電路的輸出電壓與變壓器副邊電壓有 直接的 關(guān) 系 ，因此輸出直流電壓 也會(huì) 發(fā)生變化。 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的要求， 可以采用 LM7805,LM7812 和 LM7912,LM317 共同組成所需的 穩(wěn)壓電路。 利用 固定式三端穩(wěn)壓器 LM7812 和 LM7912 組裝 的 電路可對(duì)稱輸出177。 12v 的直流電壓； LM7805 固定式三端穩(wěn)壓器可輸出 +5V 電壓； 采用 LM317 可調(diào)式三端穩(wěn)壓器能夠 組裝 輸出 連續(xù) 可調(diào)的 (+3～ +9)V 直流電壓。 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 11 第三章 單元電路的原理和設(shè)計(jì) 電源變壓器 變壓器是一種利用線圈 互感特性構(gòu)成的元器件，幾乎所有的電子產(chǎn)品中都 會(huì)用到 變壓器進(jìn)行變壓 。 變壓器的工作 原理 比較 簡(jiǎn)單，但 是在 不同的使用場(chǎng)合，變壓器的繞制工藝 和方法 會(huì)有所不同。 通常， 變壓器的功能主要有：電壓變換；阻抗變換；隔離；穩(wěn)壓等。它是由一個(gè)初級(jí)線圈及一個(gè)次級(jí)線圈 組成 。 電源變壓器的效率是 副邊功率與原邊功率的比值，即 ? =P2/P1 (31) 其中： 2P 是變壓器副邊的功率， 1P 是變壓器原邊的功率。一般小型變壓器的效率如表 31所示： 表 31 小型變壓器的效率 副邊功率 2P VA10? VA30~10 VA80~30 VA200~80 效率 ? 一般 根 據(jù)變壓器副邊輸出的功率 P2 來(lái)選取變壓器。由 穩(wěn)壓器 的要求得 出 變壓器副邊的輸出電壓 U2 與穩(wěn)壓器輸入電壓 Ui的關(guān)系。 U2 的值不能取大， U2 越大，穩(wěn)壓器的壓差越大，功耗也越大。一般取 U2≥ Uimin/， I2I0max。 。 橋式整流電路是使用最多的一種整流電路。 其電路如圖 31 所示， 這種電路，只要增加兩只二極管口連接成 橋 式結(jié)構(gòu)，便具有 普通 全波整流電路的優(yōu)點(diǎn)，而同時(shí)在一定程度上克服了 它 的缺點(diǎn)。 因?yàn)槎O管 具有單向?qū)щ娦?， 在分析整流電路工作原理時(shí)，整流電路中的二極管是作為開(kāi)關(guān)運(yùn)用。 在橋式整流電路 中，流過(guò)變壓器次級(jí)的電流是正負(fù)相對(duì)稱的，沒(méi)有直流成分流過(guò)次級(jí)繞阻。橋式整流電路的輸出電壓高，諧波電壓較小，管子所承受的最大方向電壓較低，同時(shí)因電源變壓器在正負(fù)半周內(nèi)部都有電流供給負(fù)載， 使 電源變壓器得到了充分的利用， 利用效率較高。 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 12 圖 31 橋式整流電路 如圖 31所示， 當(dāng) U2 為正半周時(shí)，對(duì) D D3 加正向電壓， Dl， D3導(dǎo)通；對(duì) D D4 加反向電壓， D D4 截止。電路中構(gòu)成 U Dl、 RL 、 D3通電回路，在 RL 上形成上正下負(fù)的半波整 流 電壓 ； 當(dāng) U2 為負(fù)半周時(shí)，對(duì) D D4 加正向電壓， D D4導(dǎo)通；對(duì) D D3 加反向電壓， D D3 截止。電路中構(gòu)成 U D RL 、 D4通電回路，同樣在 RL上形成上正下負(fù)的另外半波的整流電壓。 如此重復(fù)下去，結(jié)果在 RL上便得到全波整流電壓。其波形圖和全波整流波形圖是一樣的。從圖 31 中還不難看出，橋式電路中每只二極管承受的反向電壓等于變壓器次級(jí)電壓的最大值 。 如圖 32 所示，經(jīng)過(guò)橋式整流后， 在負(fù)載電阻 RL上正得到的是同一個(gè)方向的單向脈動(dòng)電壓。 t?0 ??2 ?3?422 Ut?0 ? ?2 ?3 ?4ou22 U圖 2 整流電路 圖 3 輸出波形圖 圖 32橋式整流電路波形變化 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 13 的 參數(shù)計(jì)算 (1)輸出平均電壓 Uo。 由 Uo 波形可知，橋式整流 電路的輸出平均電壓 是半波整流 電路 的 2倍， 即 ： （ 32） (2)流過(guò) 每個(gè) 二極管的平均電流 ID。 由于 D1 、 D3 和 D D4輪流導(dǎo)通， 因此流過(guò)每個(gè)二極管的平均電流只有負(fù)載電流的一半， 即 ： （ 33） (3)二極管承受的最高反向峰值電壓 URM。 當(dāng) U2 上正下負(fù)時(shí)， D1 、 D3導(dǎo)通， D D4截止， D2 、 D4 相當(dāng)于并聯(lián)后跨接在 U2 上，因此反向最高峰值為 ： （ 34） 單相橋式整流電路的負(fù)載特性曲線是指輸出電壓與負(fù)載電流之間的關(guān)系曲線。如圖 36所示：該曲線的斜率代表了整流電路的內(nèi)阻。 圖 33 單相橋式整流電路的負(fù)載特性曲線 UUU O 22 ?? ?LooD RUII 2121 ??22 UU RM ?L RU? 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 14 濾波電路 交流電經(jīng)過(guò)整流 電路 后得到的是脈動(dòng)直流，這樣的直流電源由于所含交流紋波很大，不能直接 給 電子電路 供電 。 采用電容 濾波電路可以大大降低這種交流紋波成份，讓整流后的電壓 波形變得比較平滑。 電容濾波電路，如圖 39 所示： 圖 34 電容濾波電路 圖 35 電容濾波 變化 示意圖 如圖 35 所示， 若電路處于正半周， 則 二極管 D D3 導(dǎo)通，變壓器次端電壓 U2 給電容器 C充電。此時(shí) C相當(dāng)于并聯(lián)在 U2 上，所以輸出波形同 U2 ，是正弦形。在 t1 到 t2 時(shí)刻，二極管導(dǎo)電， Ｃ 充電， Uo=Uc 按正弦規(guī)律變化； t2 到t3時(shí)刻二極管關(guān)斷， UC=URL按指數(shù)曲線下降，放電時(shí)間常數(shù)為 RLC。當(dāng)放電時(shí)間 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 15 常數(shù) RLC 增加時(shí)， t1 點(diǎn)要右移， t2 點(diǎn)要左移，二極管關(guān) 斷時(shí)間加長(zhǎng)，導(dǎo)通角減小，見(jiàn)曲線 3；反之， RLC減少時(shí)，導(dǎo)通角增加。當(dāng) Ｒ L很小，即 IRL很大時(shí)，電容濾波的效果不好，見(jiàn)濾波曲線中的 2。 然而 ，當(dāng)Ｒ L很大，即 IRL很小時(shí)，盡管C 較小 , RLC 仍很大 ,電容濾波的效果也很好 ,見(jiàn)濾波曲線中的 3。所以電容濾波適合輸出電流較小的場(chǎng)合 。 通常 ，放電時(shí)間常數(shù) RLC 越大、輸出電壓越平滑。 如果 負(fù)載開(kāi)路， 即負(fù)載電阻趨于無(wú)窮大， 電容 沒(méi)有形成 放電回路， 此時(shí) 輸出電壓將保持為 U2的峰值不變。 （ 1）輸出電壓的估算 電容濾波電路的輸出電壓與電容的放電時(shí)間常 數(shù)τ =RLC有關(guān)，τ應(yīng)遠(yuǎn)大于U2的周期 T， 通常 ，當(dāng) τ =RLC≥（ 3～ 5） T /2 時(shí)，濾波電路的輸出電壓可按下式估算，即 UO≈ 。 （ 2） 因?yàn)?整流二極管 的 導(dǎo)通時(shí)間縮短了，存在瞬間的浪涌電流， 所以 要求二極管允許通過(guò)更大的電流，管子參數(shù)應(yīng)滿足 : IFM＞ 2IV=IO。 （ 3） 如果 負(fù)載電阻 RL的 大小 ， 可根據(jù)公式 選擇濾波電容 C 的容量，即 C≥（ 3～ 5） T /2RL。 （ 35） 若容量偏小，輸出電壓 UO 將 會(huì) 下降，一 般選擇 較 大容量的電解電容；電容的耐壓 值 應(yīng)大于 U2 的峰值，同時(shí)要考慮 到 電網(wǎng)電壓波動(dòng)的因素，留有 一定 的余量。電容濾波電路的負(fù)載能力較差，僅適用于負(fù)載電流較小的場(chǎng)合。 選擇濾波電容時(shí)需要滿足條件： RLC≥ (35)T/2。 電容濾波電路的輸出特性曲線如圖 36 所示。從圖中可見(jiàn)，電容濾波電路的輸出電壓在負(fù)載變化時(shí)波動(dòng)較大，說(shuō)明它的帶負(fù)載能力較差，只適用于負(fù)載變化不大的場(chǎng)合。 圖 36 電容濾波電路的輸出特性曲線 U o 1 . 4 U o 0 . 9 U o 0 Io 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 16 穩(wěn)壓電路 由于穩(wěn)壓電路 會(huì)因?yàn)橥饨缫蛩?發(fā)生波動(dòng)、負(fù)載和溫度發(fā)生變化，濾波電路輸出的直流電壓會(huì) 隨 之發(fā)生 變化 而不穩(wěn)定 。因此，為了維持輸出電壓穩(wěn)定不變，還需 一個(gè) 穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路 所起到的 作用是當(dāng)電網(wǎng)電壓、負(fù)載、 外界 環(huán)境溫度等發(fā)生變化時(shí)，使輸出直流電壓不受影響，而維持 電壓的 穩(wěn)定輸出。 串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路 是 以穩(wěn)壓管電路為基礎(chǔ)，利用晶體管的電流放大作用，增大負(fù)載電流；在電路中引入深度電壓負(fù)反饋使輸出電壓穩(wěn)定； 同時(shí) ， 可以通過(guò) 改變反饋網(wǎng)絡(luò)參數(shù)使輸出電壓可調(diào)。 圖 37 串聯(lián)穩(wěn)壓電路的基本組成電路 反饋式 穩(wěn)壓電路的工作原理 如圖 37 所示，顯然 有 ， VO =VIVR，當(dāng) VI 增加時(shí)， R 因 受控制而增加，使VR增加，從而在一定程度上抵消了 VI增加對(duì)輸出電壓的影響。 當(dāng) 負(fù)載電流 IL增加 時(shí) ， R 受控制而減小，使 VR減小， 這就 在一定程度上抵消了因 IL增加使 VI減小，對(duì)輸出電壓減小的影響。 在實(shí)際電路中，可變電阻 R是用一個(gè)三極管來(lái)替代的，控制基極電位，從而就控制了三極管的管壓降 VCE， VCE相當(dāng)于 VR。要想輸出電壓穩(wěn)定，必須按電壓負(fù)反饋電路的模式來(lái)構(gòu)成串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。 如圖 38 所示， 串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路 由