模擬電子技術課程設計-半導體直流穩(wěn)壓電源的設計和測試(編輯修改稿)
2025-07-04 02:52 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 交流電網(wǎng)提供的220V電壓相差較大,為了得到輸出電壓的額定范圍,就需要將電網(wǎng)轉換到合適的數(shù)值。此次課程設計本人選擇了原副線圈比為18：1的變壓器，使得輸出電壓約為12V。所以,變壓器的主要作用是將電網(wǎng)電壓轉為所需的交流電壓,同時還可以起到直流電源與電網(wǎng)的隔離作用，有效地避免了因為直接接觸高電壓而造成的傷害。(2)整流電路:利用單向導電器件二極管將交流電壓轉換成脈動的直流電壓，本次設計采用整流橋2CW10，整流橋將交流電轉換為比較穩(wěn)定的直流電壓，達到一個初步將交流電轉換為直流電的效果。(3)濾波電路: 利用儲能元件電容把脈動直流電轉換成比較平坦的直流電。此次設計總共用了2200uf、470uf、6個、8個，以此獲得相對平坦的直流電。(4)穩(wěn)壓電路:盡管經(jīng)過整流濾波后的電壓接近于直流電壓,但其電壓的穩(wěn)定性很差,它受溫度,負載,電網(wǎng)電壓波動等因素的影響很大,因此,還必須有穩(wěn)壓電路以維持輸出直流電壓的基本穩(wěn)定。本次課程設計采用78系列和79系列的穩(wěn)壓片來達到比較好的穩(wěn)壓效果。3．2 單元電路分析及參數(shù)的確定 電源變壓器電源變壓器有很多種：有降壓的、有升壓的，在這次的設計中選用的是降壓變壓器。根據(jù)課程設計要求我們選擇的是輸入電壓為220V，輸出電壓為12V的變壓器。 整流電路整流電路將交流電壓Ui變換成脈動的直流電壓。完成這一任務主要是靠二極管的單向導電作用，因此二極管是構成整流電路的關鍵元件。在小功率整流電路中（1kW以下），常用的整流電路有全波整流、橋式整流(圖33)等。這里采用單相橋式整流電路，采用2CW10整流橋。 圖33 全波整流波 圖34橋式整流電路整流元件參數(shù)的計算負載中的平均值VL : VL= (31) 負載電流IL : IL =VL/RL = V2/RL (32)每只整流二極管承受的最大反向電壓VRM VRM=V2 (33)通過每只二極管的平均電流ID ID==(34)由于。而整流二極管2CW10的極限參數(shù)為，額定工作電流。滿足要求，所以本次課程設計整流二極管選用2CW10。 濾波電路從上面的分析可以看出，整流電路輸出波形中含有較多的紋波成分，與所要求的波形相去甚遠。所以通常在整流電路后接濾波電路以濾去整流輸出電壓的紋波。在本課程設計中我們選用電容濾波。 圖35電容濾波電路 V1 V2 圖36 示波器所示電容濾波電路圖35和圖36分別是橋式整流電容濾波電路和它的部分波形。這里假設t0時，電容器C已經(jīng)充電到交流電壓V2的最大值（如波形圖所示）。由于電容的儲能作用，使得輸出波形比較平滑，脈動成分降低輸出電壓的平均值增大。當C值一定,RL=∞時,VLO= (35)當C=0時,即無電容時,VLO= (36)由于電容的儲能作用，使得輸出波形比較平滑，脈動成分降低輸出電壓的平均值增大。電容放電的時間τ=RLC越大,放電過程越慢，輸出電壓中脈動（紋波）成分越少，濾波效果越好。一般取τ≥（3～5）T/2，T為電源交流電壓的周期。對于濾波電路電容的選?。?可由紋波電壓VOPP和穩(wěn)壓系數(shù)SV來確定。已知，Vo=9V,Vi=12V,△Vopp=5mA,SV=3103 .則由式 （37）由式 得濾波電容，電容C的耐壓應大于。故取2 只2200μF/25V的電容相并聯(lián)。 常用的集成穩(wěn)壓器有固定式三端穩(wěn)壓器與可調(diào)式三端穩(wěn)壓器。集成穩(wěn)壓器具有體積小、性能穩(wěn)定、價格便宜等優(yōu)點，本設計采用三端固定式穩(wěn)壓器。其通用產(chǎn)品有CW7800系列（正電源）和CW7900系列（負電源）。輸出電壓由具體型號中的后兩個數(shù)字代表，選有5V，9V，12V三個擋次。其額定輸出電流以78或（79）后面所加字母來區(qū)分。如CW7805表示輸出電壓為+5V。圖46為CW78XX和CW79XX系列塑料封裝三端集成穩(wěn)壓器的外形及管腳排列，其是集成穩(wěn)壓器的核心部分。在本次課程設計中我們采用三端固定輸出集成穩(wěn)壓器CW7812（+12V）、CW7809（+9V）、CW7805（+5V）和CW7912（12V）、CW7909（9V）、CW7905（5V）。 78系列引腳圖 79系列引腳圖圖37 三端集成穩(wěn)壓器的外形及管腳排列 其典型應用電路如38示。 圖38 穩(wěn)壓器典型應用電路如圖3—8所示電路中接入電容用來實現(xiàn)頻率補償，防止穩(wěn)壓器產(chǎn)生高頻自激振接電容能改善負載的瞬態(tài)影響，使電路穩(wěn)定工作。，所放置地方如附圖所示。如圖3—8所示電路中電解電容，以減小穩(wěn)壓電源輸出端由輸入電源引入的低頻干擾。在本次課程設計中我們選取6個4
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