【正文】 電路中引入深度電壓負反饋使輸出電壓穩(wěn)定； 同時 ， 可以通過 改變反饋網(wǎng)絡參數(shù)使輸出電壓可調(diào)。因此，為了維持輸出電壓穩(wěn)定不變，還需 一個 穩(wěn)壓電路。從圖中可見，電容濾波電路的輸出電壓在負載變化時波動較大，說明它的帶負載能力較差，只適用于負載變化不大的場合。 選擇濾波電容時需要滿足條件： RLC≥ (35)T/2。 （ 35） 若容量偏小，輸出電壓 UO 將 會 下降，一 般選擇 較 大容量的電解電容；電容的耐壓 值 應大于 U2 的峰值，同時要考慮 到 電網(wǎng)電壓波動的因素，留有 一定 的余量。 （ 2） 因為 整流二極管 的 導通時間縮短了，存在瞬間的浪涌電流， 所以 要求二極管允許通過更大的電流，管子參數(shù)應滿足 : IFM＞ 2IV=IO。 如果 負載開路， 即負載電阻趨于無窮大， 電容 沒有形成 放電回路， 此時 輸出電壓將保持為 U2的峰值不變。所以電容濾波適合輸出電流較小的場合 。當 Ｒ L很小，即 IRL很大時，電容濾波的效果不好，見濾波曲線中的 2。在 t1 到 t2 時刻，二極管導電， Ｃ 充電， Uo=Uc 按正弦規(guī)律變化； t2 到t3時刻二極管關斷， UC=URL按指數(shù)曲線下降，放電時間常數(shù)為 RLC。 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 導通，變壓器次端電壓 U2 給電容器 C充電。 圖 33 單相橋式整流電路的負載特性曲線 UUU O 22 ?? ?LooD RUII 2121 ??22 UU RM ?L RU? 本科畢業(yè)論文（設計） 14 濾波電路 交流電經(jīng)過整流 電路 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 給 電子電路 供電 。 當 U2 上正下負時， D1 、 D3導通， D D4截止， D2 、 D4 相當于并聯(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載特性曲線是指輸出電壓與負載電流之間的關系曲線。 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 每個 二極管的平均電流 ID。 如圖 32 所示，經(jīng)過橋式整流后， 在負載電阻 RL上正得到的是同一個方向的單向脈動電壓。其波形圖和全波整流波形圖是一樣的。電路中構成 U D RL 、 D4通電回路，同樣在 RL上形成上正下負的另外半波的整流電壓。 本科畢業(yè)論文（設計） 12 圖 31 橋式整流電路 如圖 31所示， 當 U2 為正半周時，對 D D3 加正向電壓， Dl， D3導通；對 D D4 加反向電壓， D D4 截止。 在橋式整流電路 中，流過變壓器次級的電流是正負相對稱的，沒有直流成分流過次級繞阻。 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 式結構，便具有 普通 全波整流電路的優(yōu)點，而同時在一定程度上克服了 它 的缺點。 。 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 來選取變壓器。它是由一個初級線圈及一個次級線圈 組成 。 變壓器的工作 原理 比較 簡單，但 是在 不同的使用場合，變壓器的繞制工藝 和方法 會有所不同。 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。 根據(jù)設計任務的要求， 可以采用 LM7805,LM7812 和 LM7912,LM317 共同組成所需的 穩(wěn)壓電路。 穩(wěn)壓電路 的作用是為電路 提供更加穩(wěn)定的直流電。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 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（設計） 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到濾波的作用。在 RC 濾波電路中， 一般 R1應遠小于 R2。這種濾波電路由于增加了一個電阻 R1，使交流紋波都分擔在 R1上。在電感濾波電路中，峰值電流很小 ， 整流管的導電角較大，輸出特性比較平坦，但是由于鐵心的存在，笨重、體積大，容易引起電磁干擾 ， 電感濾波電路用只用在低電壓、大電流場合。 如果 忽略電感線圈的直流電阻，負載上的直流電壓與不加濾波時負載上的直流電壓 基本 相同。 方案一：采用電感濾波電路 電感濾波電路 如 圖 25所示， 電感濾波電路是利用電感對脈動直流的反向電動勢來達到濾波的 作用，電感量越大 ，其 濾波效果越好。 橋式整流電路使用的整流器件較 一般的 全波整流 電路 多一倍， 但是其 每個器件所承受的反向電壓 較小 ， 在直流穩(wěn)壓電源的設計當中得到廣泛使用 。 圖 23 全波整流電路圖 方案三：采用橋式整流電路 橋式整流電路 如圖 24所示， 這種整流電路使用普通的變壓器，比 一般的 全波整流 電路 多用 到 了兩個整流二極管。全波整流電路的 整流電壓脈動較小 ， 變壓器的利用率比半波整流時高 很多， 整流器件所 能 承受的反向電壓較高。 設計的 電路選擇 方案一 :采用 半波 整流 電路 半波整流電路 如 圖 22所示， 半波整流電路只利用電源 輸出電壓 的正半周，電源的利用效率非常低， 會帶來很大的資源浪費，它 僅在高電壓、小電流等少數(shù)情況下使用，一般 半波整流 電路 電源電路中很少使用。 （ 3）脈動大的直流電壓 還 須經(jīng)過濾波電路 才能 變成平滑 且 脈動小的直流電，即將 直流電中的 交流成份濾掉，保留其直流成份。如圖 21所示 本科畢業(yè)論文（設計） 6 圖 21 直流穩(wěn)壓電源設計 波形變化圖 直流穩(wěn)壓電源設計的基本思路為： （ 1）電網(wǎng) 提供的 電壓 為 交流 220V(有效值 )50Hz， 若 要 獲得 低壓直流輸出，首先必須采用電源變壓器將電網(wǎng)電壓降低獲得所需要交流電壓。 （ 4）具有過流保護功能。 (2) 紋波電壓 ： ?Uop–p≤5mV 。 II 檔 ： Uo=+5V,Iomax=300mA。 直流穩(wěn)壓電源的主要設計指標如下： (1) 輸出電壓 Uo 及最大輸出電流 Iomax： I 檔 ： Uo=177。通過直流穩(wěn)壓電源的設計和對所設計電路進行仿真與調(diào)試，鞏固所學的 電子技術 知識，提高對電路的設計、分析、應用和仿真的能力，為今后的從事 相關的 研發(fā)工作奠定基礎。 （ 4）關于直流電源設計和仿真的 總結 與體會。 （ 2）設計直流穩(wěn)壓電源，滿足性能指標要求，并對設計電路進行工作原理分析，元件參數(shù)計算及元件選擇。 本文研究的主要內(nèi)容 （ 1）復習電子電路的相關知識，了解直流 穩(wěn)壓 電源的組成和工作原理。 （ 4） 紋波系數(shù) S 。 本科畢業(yè)論文（設計） 4 電源在額定輸出電壓 U0 下工作時 ， 所能 提供的最大輸出電流。 電源輸出的直流電壓，可變電源 的 某個范圍值。 電源所要求的輸入電壓，一般是 220V、 50Hz 的交流電。通常對直流電源的 性能 要求是：輸出電壓穩(wěn)定、紋波小、負載能力強等。穩(wěn)壓電路的作用是當電網(wǎng)電壓波動、負載和溫度變化時， 保證 輸出直流電壓穩(wěn)定。 10%左右 ，會受 負載和溫度的變化而變化。 因為這種 脈動的直流電壓 中 還含有較大的紋波， 所以 必須通過濾波電路加以濾除， 才能 得到平滑的直流電壓。 直流 穩(wěn)壓電源的 基本 組成 結構 可以用圖 11表示，它 一般 是 由電源變壓器、整流 電路 、濾波 電路 和穩(wěn)壓電路等四部分組成。 直流穩(wěn)壓電源概述 在電子電路 和 電子設備中， 一般 都需要電壓穩(wěn)定的直流電源供電，作為電子電路中必不可少的 重要 組成部分，它的作用 有兩個方面，一 是為各級電路中的三極管 提供合適的偏置，其次是作為整個電子電路 提供 能量來源。 又因為一般的 電網(wǎng)電壓 會 有177?，F(xiàn)在所使用的大多數(shù)電子設備，幾乎都必須用到直流穩(wěn)壓電源 供電，才能使其正常工作，而 如今 最常 使 用的是能將交流電網(wǎng) 的交流 電壓轉換為穩(wěn)定直流電壓的直流電源， 由此 可見直流穩(wěn)壓電源在電子設備中起著 非常重要的作用 ， 直流電源 為 電子 、電氣 設備能夠 正常 穩(wěn)定 的 工作提供保證。 電源可 以 分為交流電源和直流電源，它是任何電子設備都不可缺少的 重要 組成部分。只有滿足 了這些 產(chǎn)品標準，才 可以 進入市場 。隨著計算機 技術 和通訊技術發(fā)展而來的現(xiàn)代信息技術革命，給電力電子技術提供了 非常 廣闊的發(fā)展前景，同時也 對 電源提出了越來越多的 要求。 本科畢業(yè)論文（設計） 2 電源的應用和發(fā)展現(xiàn)狀 電源技術是一門實踐性很強的 電子工程 技術， 它 服務于 當今社會的 各行各業(yè) ，在生產(chǎn)和生活中得到廣泛的應用 。 因為當時 板載電源管理 被 廣泛 的 應用 ，電源 行業(yè)能源節(jié)約和運行最優(yōu)化 也備受 關注，電源行業(yè)和半導體生產(chǎn)商們便開始 著手 開發(fā)名為“數(shù)控電源”的 一種 新產(chǎn)品。 從 80 年代的第一代分布式供電系統(tǒng)開始 ， 到 20 世紀末更為先進的第四代分布式供電結構以及中間母線結構，直流電源行業(yè)正面臨著 更大 的挑戰(zhàn)， 那就是怎樣實現(xiàn) 在現(xiàn)有系統(tǒng)加入嵌入式電源智能系統(tǒng)和數(shù)字控制 功能 。 通常會有 相當多的電子設備不能直接使用公用電網(wǎng)提供的交流電 , 而是需要 能夠輸出穩(wěn)定直流電的的直流電源， 而且 對直流電源的性能、體積、重量等的要求也 在 不斷提高， 在 世界能源貧乏 的今天 ， 電氣，電子設備 對穩(wěn)壓電源的功率損耗也提出了更嚴格的要求； 與此 同時，電子設備種類的不斷增加， 它們 對直流電源輸出電壓值、 電流值的需求也越來越多。 12V 直流電壓對稱輸出電路 24 +5V 直流電壓輸出電路 25 （ +3～ +9)V 直流電壓連續(xù)可調(diào)輸出電路 26 電路設計總圖 28 第五章 電路仿真 30