直流穩壓電源的設計方法

2021-08-07 23:53:50 字數 2393 閱讀 2504

在電子電路中,通常需要直流電源供電。直流穩壓電源的設計,是根據穩壓電源的輸出電壓uo、輸出電流io、輸出紋波電壓δuop-p等效能指標要求,確定出變壓器、整合穩壓器、整流二極體和濾波電路中所用元器件的效能引數,從而合理地選擇這些器件。

穩壓電源設計分三個步驟:一是根據穩壓電源的輸出電壓uo、最大輸出電流iomax,確定整合穩壓器的型號及電路結構形式。二是根據穩壓器的輸入電壓ui,確定電源變壓器二次繞組電壓的有效值u2;根據穩壓電源的最大輸出電流i0max,確定流過電源變壓器二次繞組的電流i2和電源變壓器二次繞組的功率p2;根據p2,查出變壓器的效率η(見表1),從而確定電源變壓器原邊的功率p1。

然後根據所確定的引數,選擇電源變壓器。三是確定整流二極體的正向平均電流if、整流二極體承受的最大反向工作電壓urm和濾波電容的電容量和耐壓值。根據所確定的引數,選擇整流二極體和濾波電容。

現就直流穩壓電源的組成、各部分電路結構形式的選擇及元器件引數的確定介紹如下:

直流穩壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩壓電路組成。1電源變壓器

電源變壓器的作用是將220v交流電網電壓u1變換為整流電路所需要的交流電壓u2。電源變壓器的效率為:η=p2/p1,其中:

p2是變壓器副邊的功率,p1是變壓器原邊的功率。一般小型變壓器的效率如表1。

表1小型變壓器的效率

算出了副邊功率p2後,可根據表1算出原邊功率p2。由p1、p2及u2值即可選擇電源變壓器。

2整流電路

整流電路的作用是將交流電壓u2變換成單向脈動的直流電壓u3,在直流穩壓電源中常採用橋式整流電路。在整流電路中,每只二極體所承受的最大反向電壓為:urm=2"u

2,流過每只二極體的平均電流為:id=ir

2=0.45u2r

。其中:r為負載電阻;ir是流過負載電阻的電流;整流二極體的最大整流電流if必須大於實際流過二極體的平均電流ido;即二極體的最大反向工作電壓ur必須大於二極體實際所承受的最大反向峰值電壓urm;即ur>urm=2

"u2。由上述計算得到的urm和id來選擇整流二極體。

3濾波電路

經整流後的直流輸出電壓脈動副邊

功率p2

<10va

<10~30

va<30~80

va<80~200

va效率

直流穩壓電源的設計方法郝立軍(遼寧省機電工程學校,遼寧遼陽111004)

—農村電氣化農業機械化與電氣化◎

492007.1◎

性很大,不能直接使用。為了減少其交流成分,通常在整流電路後接有濾波電路。濾波電路的主要任務是將整流後的單向脈動直流電壓中的紋波濾除掉,使其變成平滑的直流電。

在小功率電路中常採用電容濾波電路,將濾波電容c直接併聯在負載rl兩端,就可組成電容濾波電路。由於電容的儲能作用,使得輸出直流電壓波形比較平滑,脈動成分降低,輸出直流電壓的平均值增大。採用電容濾波電路可以得到脈動性很小的直流電壓,但輸出電壓受負載變動的影響較大,其主要用於要求負載電流較小,負載基本不變的場合。

當rl=∞時,vl=2

"v2;當rlc的值適當,且整流電路的內阻較小時濾波電容的選擇與負載rl的大小有關,確切地說是由放電迴路的時間常數τ來確定的。電容放電的時間常數τ

(τ=rlc)越大,放電過程越慢,輸出電壓中脈動(紋波)成分越少;vl的平均值越大,濾波效果越好。一般取為電源交流電壓的週期)。

rl為整流濾波電路的負載電阻,它為電容c提供放電通路,放電時間常數rc應滿足:

rc>(3~5)t

2。其中:t=20ms是50hz交流電壓的週期。

由此確定濾波電容的容量。濾波電容一般採用電解電容,使用時注意極性不能接反,電容器的耐壓應大於它實際工作時所承受的最大電壓。通常電容器的耐壓取穩壓電路

穩壓電路的作用是當外界因素(電網電壓、負載、環境溫度)發生變化時,能使輸出直流電壓不受影響,從而維持穩定的輸出。穩壓電路的型別很多,通常採用整合穩壓器。在小功率穩壓電源中,經常使用的是三端整合穩壓器。

整合穩壓器的型別很多,按輸出電壓型別不同可分為固定式和可調式,按輸出電壓極性不同可分為正電壓輸出和負電壓輸出兩種型別和w317使用時要配加適當大小的散熱片,並注意其封裝形式和引腳功能。

固定電壓輸出穩壓器常見型別有系列三端固定式正電壓輸出整合穩壓器系列三端固定式負電壓輸出整合穩壓器(三端是指只有輸入、輸出和接地3個接地端子)。型號中最後兩位數字表示輸出電壓的穩定值,有和24v。穩壓器使用時,要求輸入電壓ui與輸出電壓uo的電壓差ui-uo≥2v。

穩壓器的靜態電流io=8ma,當uo=5~18v時,ui的最大值當uo=18~24v時,ui的最大值

可調式三端整合穩壓器是指輸出電壓可連續調節的穩壓器,有輸出正電壓的cw317系列(lm317)三端穩壓器,有輸出負電壓的cw337系列(lm337)三端穩壓器。在可調式三端整合穩壓器中,穩壓器的三個端是指輸入端、輸出端和調節端。穩壓器輸出電壓可調範圍為最大輸出電流輸入電壓與輸出電壓差允許範圍為

◎農業機械化與電氣化農村電氣化—

50◎2007.1

直流穩壓電源設計

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直流穩壓電源設計報告

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