【文章內(nèi)容簡介】 源交流電壓，次級繞組輸出所需要的交流電壓。通俗的說，電源變壓器是一種電→磁→電轉(zhuǎn)換器件。即初級的交流電轉(zhuǎn)化成鐵芯的閉合交變磁場，磁場的磁力線切割次級線圈產(chǎn)生交變電動勢。次級接上負(fù)載時，電路閉合，次級電路有交變電流通過。 整流電路 經(jīng)過變壓器變壓后的仍然是交流電，需要轉(zhuǎn)換為直流電才能提供給后級電路，這個轉(zhuǎn)換電路就是整流電路。在直流穩(wěn)壓電源中利用二極管的單項導(dǎo)電特性，將方向變化的交流電整流為直流電。 半波整流電路 。其中B1是電源變壓器，D1是整流二極管，R1是負(fù)載。B1次級是一個方向和大小隨時間變化的正弦波電壓，（a）所示。0～π期間是這個電壓的正半周，這時B1次級上端為正下端為負(fù)，二極管D1正向?qū)?，電源電壓加到?fù)載R1上，負(fù)載R1中有電流通過；π~2π期間是這個電壓的負(fù)半周，這時B1次級上端為負(fù)下端為正，二極管D1反向截止，沒有電壓加到負(fù)載R1上，負(fù)載R1中沒有電流通過。在2π~3π、3π~4π等后續(xù)周期中重復(fù)上述過程，這樣電源負(fù)半周的波形被“削”掉，得到一個單一方向的電壓，（b）所示。由于這樣得到的電壓波形大小還是隨時間變化，我們稱其為脈動直流。 設(shè)B1次級電壓為E，理想狀態(tài)下負(fù)載R1兩端的電壓可用下面的公式求出： （51）整流二極管D1承受的反向峰值電壓為： （52） 由于半波整流電路只利用電源的正半周，電源的利用效率非常低，所以半波整流電路僅在高電壓、小電流等少數(shù)情況下使用，一般電源電路中很少使用。 全波整流電路 由于半波整流電路的效率較低，于是人們很自然的想到將電源的負(fù)半周也利用起來，這樣就有了全波整流電路。相對半波整流電路，全波整流電路多用了一個整流二極管D2，變壓器B1的次級也增加了一個中心抽頭。這個電路實質(zhì)上是將兩個半波整流電路組合到一起。在0~π期間B1次級上端為正下端為負(fù)，D1正向?qū)?，電源電壓加到R1上，R1兩端的電壓上端為正下端為負(fù)，；在π～2π期間B1次級上端為負(fù)下端為正，D2正向?qū)?，電源電壓加到R1上，R1兩端的電壓還是上端為正下端為負(fù)，)所示。在2π~3π、3π~4π等后續(xù)周期中重復(fù)上述過程，這樣電源正負(fù)兩個半周的電壓經(jīng)過DD2整流后分別加到R1兩端，R1上得到的電壓總是上正下負(fù)。 設(shè)B1次級電壓為E，理想狀態(tài)下負(fù)載R1兩端的電壓可用下面的公式求出： （53）整流二極管D1和D2承受的反向峰值電壓為： （54）全波整流電路每個整流二極管上流過的電流只是負(fù)載電流的一半，比半波整流小一倍。 橋式整流電路 由于全波整流電路需要特制的變壓器，制作起來比較麻煩，于是出現(xiàn)了一種橋式整流電路。這種整流電路使用普通的變壓器，但是比全波整流多用了兩個整流二極管。由于四個整流二極管連接成電橋形式，所以稱這種整流電路為橋式整流電路。 ，B1次級上端為正，下端為負(fù)，整流二極管D4和D2導(dǎo)通，電流由變壓器B1次級上端經(jīng)過DRD2回到變壓器B1次級下端；，在電源負(fù)半周時，B1次級下端為正，上端為負(fù)，整流二極管D1和D3導(dǎo)通，電流由變壓器B1次級下端經(jīng)過DRD3回到變壓器B1次級上端。R1兩端的電壓始終是上正下負(fù)，其波形與全波整流時一致。設(shè)B1次級電壓為E，理想狀態(tài)下負(fù)載R1兩端的電壓可用下面的公式求出： （55）整流二極管D1和D2承受的反向峰值電壓為： （56）橋式整流電路每個整流二極管上流過的電流是負(fù)載電流的一半，與全波整流相同。 濾波電路交流電經(jīng)過整流后得到的是脈動直流，這樣的直流電源由于所含交流紋波很大，不能直接用作電子電路的電源。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 ，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。在脈動直流波形的上升段，電容C1充電，由于充電時間常數(shù)很小，所以充電速度很快；在脈動直流波形的下降段，電容C1放電，由于放電時間常數(shù)很大，所以放電速度很慢。在C1還沒有完全放電時再次開始進(jìn)行充電。這樣通過電容C1的反復(fù)充放電實現(xiàn)了濾波作用。濾波電容C1兩端的電壓波形 選擇濾波電容時需要滿足下式的條件： （57） 電感濾波電路 。電感濾波電路是利用電感對脈動直流的反向電動勢來達(dá)到濾波的作用，電感量越大濾波效果越好。電感濾波電路帶負(fù)載能力比較好，多用于負(fù)載電流很大的場合。 RC濾波電路 使用兩個電容和一個電阻組成RC濾波電路，又稱π型RC濾波電路。這種濾波電路由于增加了一個電阻R1，使交流紋波都分擔(dān)在R1上。R1和C2越大濾波效果越好，但R1過大又會造成壓降過大，減小了輸出電壓。一般R1應(yīng)遠(yuǎn)小于R2。 LC濾波電路 與RC濾波電路相對的還有一種LC濾波電路，這種濾波電路綜合了電容濾波電路紋波小和電感濾波電路帶負(fù)載能力強的優(yōu)點。 三端固定輸出集成穩(wěn)壓器應(yīng)用電路 1 基本應(yīng)用電路如下圖所示。由于輸出電壓決定于集成穩(wěn)壓器，所以輸出電壓為12V。為使電路正常工作，～3V。輸入端電容C1用以抵消輸入端較長接線的電感效應(yīng)，以防止自激振蕩，還可抑制電源的高頻脈沖干擾?！?μF。輸出端電容CC3用以改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)，消除電路的高頻噪聲，同時也具有消振作用。V是保護(hù)二極管，用來防止在輸入端短路時輸出電容C3所存儲電荷通過穩(wěn)壓器放電而損壞器件。CW7900系列的接線與CW7800系列基本相同。 提高電阻R2與R1的比值，可提高輸出電壓UO。缺點是當(dāng)輸入電壓變化時，IQ也變化，這使穩(wěn)壓器的精度降低。6 直流電源設(shè)計方案：全面理解24V直流電壓源的構(gòu)成；綜合應(yīng)用所學(xué)的各門知識點；學(xué)會自己制作小型的直流電壓源并能帶負(fù)載調(diào)試 要求： 選擇合適的變壓器、整流二極管、濾波電容、集成穩(wěn)壓器等。畫出電路圖給出元器件明細(xì)表（即元件型號、規(guī)格、數(shù)量及特殊備注要求）按學(xué)院論文的統(tǒng)一格式撰寫論文滿足以下的性能指標(biāo)：輸出電壓U0=24V177。10%輸出電流I0=500mA177。10% 。穩(wěn)壓電源圖（） 18電源裝配圖（）圖（） 方案設(shè)計 集成穩(wěn)壓器根據(jù)設(shè)計要求確定穩(wěn)壓器的型號，采用三端穩(wěn)壓器CW7824，CW7824的主要參數(shù)為當(dāng)電網(wǎng)量低時仍處于穩(wěn)壓狀態(tài)的要求： （61）式（61）中 是穩(wěn)壓器的最小輸入輸出電壓差，典型值是3v按一般電源指標(biāo)的要求，當(dāng)輸入交流電壓220v變化+10%時，電源應(yīng)穩(wěn)壓，所以需要計算穩(wěn)壓電路的最低輸入電壓 （62）另一方面，為了保證穩(wěn)壓器安全工作，要求 （63）式（63）中是穩(wěn)壓器允許的最大輸入輸出電壓差，典型值為40V（根據(jù)穩(wěn)壓器得到）。根據(jù)設(shè)計題目來得穩(wěn)壓器的最低輸入電壓為穩(wěn)壓器安全的最高輸入電壓為： 電源變壓器 電源變壓器的作用是將電網(wǎng)220V的交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓。確定整流濾波電路形成后。變壓器的副邊電壓:,一般取副邊電流:變壓器的功率:變壓器的功率:由于變壓器存有損耗，所以計算P1時要涉及變壓器的效率根據(jù)下列公式可以求出: （64）式（64）中，η為變壓器的效率。: 小型變壓器的效率副邊功率101030308080200效 率η，的由以上數(shù)據(jù)得到變壓器為 整流二極管整流二極管D1~D4組成單相橋式整流電路，將交流電壓變成脈動的直流電壓，再經(jīng)濾波電容C濾除紋波，輸出直流電壓。與交流電壓的有效值的關(guān)系為： （65）每只整流二極管承受的最大反向電壓: （66）通過每只二極管的平均電流： （67）根據(jù)半導(dǎo)體手冊得，選取4個二極管IN4001 濾波電容選取濾波電容C的大小與負(fù)載RL和脈動電壓的頻率有關(guān)。 （68）對于全波整流電路來說電容C 為： 電容耐壓值： 根據(jù)上述數(shù)據(jù)得 為 穩(wěn)壓電路附屬元器件 電容C1是在三端集成穩(wěn)壓器輸入線較長時用以旁路高頻干撓脈沖，C2是為了改算輸出的瞬態(tài)特性并具有消振作用。VD5接在輸入端與輸出端之間是防止加在穩(wěn)壓集成塊電壓過高而燒壞（1）輸出電壓過低。 分別測得A，B，U0點的電壓值。如果A點電壓過低故障是變壓器局部短路或變壓器損壞。如果B點電壓為12V左右，可能是某一個二極管斷路。若B點電壓為22V左右，可能是濾波電容C1虛焊或容量過小。如果以上兩點正常，則懷疑是CW7824有問題。（2）輸出電壓為0V 測得A，B點電壓正常，可能 是三端穩(wěn)壓器三個接線端與銅箔有虛焊或輸出端短路且CW7824殼體異常發(fā)熱。如果以上都正常，懷疑是CW7824 有問題。（3）整流二極管發(fā)燙 可能是C1。C2擊穿短路。檢查印制電路板上有無搭焊。（4）輸出電壓為27V左右。 可懷疑是保護(hù)二極管VD5擊穿或CW7824有問題參考文獻(xiàn):[1] 周加超，直流穩(wěn)壓電源的演變過程[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟,2004,25（6）:79.[