【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的基本原理 直流穩(wěn)壓電源總體結(jié)構(gòu)在電子電路中，通常都需要電壓穩(wěn)壓的直流電源供電。日常生活中也需要將交流電轉(zhuǎn)變成直流電，形成直流穩(wěn)壓電源。一般直流穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路、運(yùn)放電路和保護(hù)電路等六部分組成。 直流穩(wěn)壓電源的工作原理（基本框圖）總述：電源變壓器是將交流電網(wǎng)220V的電壓變?yōu)樗枰碾妷褐担缓笸ㄟ^(guò)整流電路將交流電壓變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓，由于此脈動(dòng)的直流電壓還含有較大的紋波，必須通過(guò)濾波電路加以濾除，從而得到平滑的直流電壓。但這樣的電壓還隨電網(wǎng)電壓波動(dòng)（一般10%左右的波動(dòng)）、負(fù)載和溫度的變化而變化。因而在整流、濾波電路之后，還需接穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路的作用是當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)、負(fù)載和溫度變化時(shí)，維持輸出直流電壓穩(wěn)定。 15V變壓器變壓器是利用電磁感應(yīng)原理，從一個(gè)電路向另一個(gè)電路傳遞電能或傳輸信號(hào)的一種電器，是電能傳遞或作為信號(hào)傳輸?shù)闹匾?。變壓器是一種靜止電機(jī)，根據(jù)電磁感應(yīng)的原理，能夠?qū)⒁环N電壓的電能轉(zhuǎn)換為另一種電壓的電能，以滿足不同負(fù)荷的需要。變壓器的主要部件是一個(gè)鐵心和套在鐵心上的兩個(gè)繞組。其中，與電源相連的線圈，接收交流電能，稱為一次繞組；與負(fù)載相連的線圈，送出交流電能，稱為二次繞組。 整流電路整流電路的任務(wù)是將交流電變換成直流電。完成這一任務(wù)主要靠二級(jí)管的單向?qū)щ娮饔?。因此二極管是構(gòu)成整流電路的關(guān)鍵元件。常見(jiàn)的幾種整流電路有單相半波、全波、橋式和倍壓整流。 單相橋式整流電路，它的作用事將交流電網(wǎng)電壓變成整流電路要求的交流電壓。單相橋式整流電路是由四個(gè)二極管接成電橋的形式構(gòu)成的。設(shè)電源變壓器二次側(cè)電壓U=Usinwt(v)，在U的正半周，極性為上正下負(fù)，此時(shí)二極管DD3承受正向電壓而導(dǎo)通，DD4反向截止，電流i的通路是aD1RLD3b。負(fù)載RL上又得到半波電壓。在U的負(fù)半周，極性為上正下負(fù)，此時(shí)二極管DD4導(dǎo)通，DD3反向截止，電流i的通路是bD2RLD4a。負(fù)載RL上又得到半波電壓。RL上得到的電壓U是單方向全波脈動(dòng)(圖3)。 單相橋式整流濾波電路波形圖要使之接近于理想的直流電壓，在整流之后需加濾波電路，將單向脈動(dòng)電壓中的交流分量盡量多地濾掉。 濾波電路濾波電路用于濾去整流輸出電壓中的紋波，一般由電抗元件組成，如在負(fù)載電阻兩端并聯(lián)電容器C，或與負(fù)載串聯(lián)電感器L，以及由電容、電感組合而成的各種復(fù)式濾波電路。濾波電路的形式有很多，分為電容輸入式和電感輸入式。采用一只容量較大的電解質(zhì)電容器，所以要注意其極性，其正極要接電路高電位端，負(fù)端要接電路低電位端。若極性接反，過(guò)高的反向電壓可能擊穿電容器。 橋式整流、電容濾波電路 直流電壓U的波形，由于電容C1并聯(lián)在負(fù)載電阻R1上，所以電容C1兩端的電壓就是負(fù)載的電壓，交流電壓U的波形（如圖5）；假設(shè)，電路接通時(shí)，恰恰在電壓U由負(fù)到正過(guò)零的時(shí)刻，這時(shí)二極管開(kāi)始導(dǎo)通，電壓U通過(guò)二極管向電容C1充電，由于二極管的正向電阻很小，所以充電時(shí)間常數(shù)很小，電壓將隨著電壓U按正弦規(guī)律逐漸升高，當(dāng)U增大到最大值時(shí)，也隨之上升到最大值。然后U開(kāi)始下降，也開(kāi)始下降，但他們按不同規(guī)律下降，U按正弦規(guī)律下降，而電容C1則通過(guò)負(fù)載R1放電，電容端電壓按指數(shù)規(guī)律下降，由于放電時(shí)間常數(shù)較大，下降緩慢。除了剛過(guò)最小值的一小段時(shí)間內(nèi)，仍有=U的關(guān)系外，之后就出現(xiàn)U的情況，二極管承受反向電壓，處于截止?fàn)顟B(tài)。電壓按指數(shù)規(guī)律緩慢下降到wt=2以后，雖然電壓U又為正值，但由于U，二極管仍然不能導(dǎo)通。直到U以后，二極管才又導(dǎo)通，電容C1由放電狀態(tài)重新變?yōu)槌潆姞顟B(tài)，又隨著U上升。如此繼續(xù)下去，電壓也就是負(fù)載電壓就變得平滑了，因而負(fù)載電壓的平均值也有所增大了。如果電容濾波電路接于橋式整流電路，則在交流電壓的一個(gè)周期內(nèi)，電容C1有兩次充、放電，其放電時(shí)間比上述半波整流后所接電容濾波電路要短，故輸出電壓更為平滑。電容濾波使整流輸出電壓波形變得平直的原因，還可以從電容C1對(duì)脈動(dòng)電流中的交流成分具有旁路作用來(lái)理解。由于電容C1與負(fù)載電阻R1并聯(lián)，C1的容量愈大，整流后所得的脈動(dòng)電流交流分量的頻率愈高，則電容C1的容抗愈小，而電阻R1 的阻值與頻率無(wú)關(guān)，因此，脈動(dòng)電流中的交流成分主要通過(guò)電容C1而被旁路，R1上的電流和電壓便較為平直了。 穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路采用三端穩(wěn)壓集成器7805和7812。三端IC是指這種穩(wěn)壓用的集成電路，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。它的樣子象是普通的三極管，TO 220 的標(biāo)準(zhǔn)封裝，也有9013樣子的TO92封裝。用78/79系列三端穩(wěn)壓IC來(lái)組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過(guò)流、過(guò)熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來(lái)可靠、方便，而且價(jià)格便宜。該系列集成穩(wěn)壓IC型號(hào)中的78或79后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如7805表示輸出電壓為正5V，7812表示輸出電壓為正12V。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)在三端集成穩(wěn)壓電路上安裝足夠大的散熱器（當(dāng)然小功率的條件下不用）。當(dāng)穩(wěn)壓管溫度過(guò)高時(shí)，穩(wěn)壓性能將變差，甚至損壞。 運(yùn)放電路 電壓放大 功率運(yùn)放 功率放大： 保護(hù)電路第3章 直流穩(wěn)壓可調(diào)電源硬件設(shè)計(jì)基本組成本直流電源由四個(gè)基本模塊組成：電源部分，控制部分，功率放大部分，數(shù)字顯示,輸出電壓電路。采用硬件電路和單片機(jī)的編程控制，實(shí)現(xiàn)了一端5V和12V穩(wěn)定電壓輸出，一端0~12V間可調(diào)電壓輸出的雙路直流穩(wěn)壓電源。在最大電流輸出時(shí)。實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)基本直流穩(wěn)壓電源的突破和創(chuàng)新。電源變壓器：采用降壓變壓器將電網(wǎng)交流電壓220V變換成復(fù)合需要的交流電源。此交流電壓經(jīng)過(guò)整流后可獲得電子設(shè)備所需要的直流電壓。整流電路：利用單相橋式整流電路把方向和大小都大小都變化的50Hz的交流電變換為方向不變但大小仍有脈動(dòng)的直流電。其優(yōu)點(diǎn)是電壓較高，紋波電壓較小，整流二極管所承受的最大反向交流電流流過(guò)，變壓器的利用率高。濾波電路：利用儲(chǔ)能元件電容C兩端的電壓不能突變的性質(zhì)，采用RC濾波電路將整流電路輸出的脈動(dòng)成分大部分濾除，得到比較平滑的直流電。穩(wěn)壓電路：使整流濾波后的直流電壓不隨交流電網(wǎng)和負(fù)載的變化擾動(dòng)而變化 控制電路：為適應(yīng)不同場(chǎng)合的需要而將電壓置為可調(diào)。數(shù)字顯示部分：采用四位的LED數(shù)字顯示，挺高了精度和準(zhǔn)確性，從而克服了模擬表頭的造成的讀數(shù)誤差。利用51單片機(jī)控制，可以實(shí)現(xiàn)精度。由于采用大量高性能的集成模塊，從而簡(jiǎn)化了電路的結(jié)構(gòu)，突出了電源變換問(wèn)題中的關(guān)鍵部分。通過(guò)努力的調(diào)試與檢測(cè)，電路整體性能良好，可以較好的實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目的。本電源不僅可以單獨(dú)使用，還可以置于其它電子設(shè)備中作為變壓穩(wěn)壓或穩(wěn)流源使用。該部分是電源的基礎(chǔ)，也是輸出電壓能否達(dá)到高精度和良好的穩(wěn)定性的保障?？紤]到平時(shí)使用的電源大多在0~12V之間，而且7812的極限電壓30V，所以選用電源電壓為15V，經(jīng)過(guò)7812集成穩(wěn)壓管，則每一路輸出為12V。按照輸出電流I=，則單路最大輸出功率：P=UI=12=3W單路消耗的總功率為：Pi=UiI=15=兩路共消耗的功率為P=考慮其效率，設(shè)為則電源消耗的功率為所以選用220V 12W的變壓器。，a、電源變壓器：采用12W雙15V，環(huán)形變壓器降壓變壓器將電網(wǎng)交流電壓220V變換成15V左右的交流電源，主副線圈匝數(shù)比約15 ：1。此交流電壓經(jīng)過(guò)整流后可獲得電子設(shè)備所需要的直流電壓。b、整流電路：利用單相橋式整流電路把方向和大小都變化的50Hz的交流電變換為方向不變但大小仍有脈動(dòng)的直流電。其優(yōu)點(diǎn)是電壓較高，紋波電壓較小，整流二極管所承受的最大反向交流電流流過(guò)，變壓器的利用率高。c、濾波電路：利用儲(chǔ)能元件電容C兩端的電壓不能突變的性質(zhì)，采用RC濾波電路將整流電路輸出的脈動(dòng)成分大部分濾除，得到比較平滑的直流電。采用2200uF,16V濾波電容達(dá)到較好的濾波效果。采用7812和7805，因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中需要用到5V和12V穩(wěn)壓電源，7805和7812最大允許輸入電壓是30V所以選用7812和7805作為穩(wěn)壓電路核心元件。本設(shè)計(jì)需要四個(gè)集成運(yùn)算放大器,LM324N為四個(gè)運(yùn)算放大器的集成，故用LM324N作為電壓放大元件 電壓放大電路將單片機(jī)的輸出端調(diào)為最大輸出，經(jīng)過(guò)DAC0832數(shù)模裝換后在DAC0832的Vref端有一個(gè)確定的電壓輸出，此電壓設(shè)為Vin，由于 且設(shè)定R6為2K所以R5=U