正负12V两路输出的直流稳压电源设计.docx

设计摘要1电子技术的发展趋势概括发展历史现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。直流稳压电源一般由电源变压器，整流滤波电路及稳压电路所组成。变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电。整流器把交流电变为直流电。经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。本设计主要采用直流稳压构成集成稳压电路，通过变压，整流，滤波，稳压过程将220V交流电，变为稳定的直流电。 关键词：直流；稳压；变压（一）设计目的1、学习直流稳压电源的设计方法；2、研究直流稳压电源的设计方案；3、掌握直流稳压电源的稳压系数和内阻测试方法；（二）设计要求和技术指标1、技术指标：要求电源输出电压为12V，输入电压为交流220V，最大输出电流为Iomax=500mA。2. 设计方案（总体框图设计）2.1 电路原理直流稳压电源的工作流程如下： 图2 . 1 . 1 直流稳压电源的设计电路框图图2 . 1 . 2 直流稳压电源的方框图结合图2.1.1、图2.1.2，我们得出直流稳压电源的工作原理：电路接入幅值为220V、频率为50Hz的ui，通过电源变压器，将220V的电压幅值调整为合适的电路工作压值u2。通过电源变压器输送过来的交流电，再通过桥式整流电路BRIDGE，得到单方向全波脉动的直流电压。由于单方向全波脉动的直流电压中含有交流成分，为了获得平滑的直流电压，在整流电路的后面加一个滤波电路，以滤去交流成分，电容C就起到这个作用；对于要求不高的电路，经过滤波后的直流电压可以直接应用，对于一些要求比较高的电路。我们在滤波电路的后面再接一个稳压电路，使输出的直流电压更加平滑，如集成稳压器CW7812和CW7912。一般来说，滤波电容C的容量比较大，本身就存在着较大的等效电感，因此对于引入的各种高频干扰的抑制能力很差。为了解决这个问题， 在电容C旁并联一只小容量电容器C1、C2，就可有效地抑制高频干扰。 另外，稳压器在开环增益较高、负载较重的状态下时，由于分布参数的影响，有可能产生自激，C1、C2则兼有抑制高频振荡的作用。输出端接入电容器C3、C4、C5、C6，是为了改善瞬态负载响应特性和减小高频输出阻抗。2.2电源变压器单元电路的设计源变压器T的作用是将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压Ui。变压器副边与原边的功率比为P2/ P1=。图2 . 2 . 1 电源变压器电源变压器的功能是功率传送、电压变换和绝缘隔离，作为一种主要的软磁电磁元件，在电源技术中和电力电子技术中得到广泛的应用。根据传送功率的大小，电源变压器可以分为几档：10kVA以上为大功率，10kVA0.5kVA为中功率，0.5kVA25VA为小功率，25VA以下为微功率。2.3 整流单元电路的设计 整流电路的任务是将交流电变换成直流电。完成这一任务主要是靠二极管的单向导电作用，因此，二极管是构成整流电路的关键元件。在小功率（1kW以下）整流电路中，常见的几种整流电路有单相半波、全波、桥式和倍压整流电路。（二极管用理想模型来处理，即正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大）。图2 . 3 . 1 单相桥式整流电路图图2.3.1是容性负载单相桥式整流电路。它的四臂是由四只二极管构成，当变压器B次级的1端为正、2端为负时，二极管D2和D4因承受正向电压而导通，D1和D3因承受反向电压而截止。此时，电流由变压器1端通过D4经RL，再经D2返回2端。当1端为正时，二极管D1、D3导通，D2、D4截止，电流则由2端通过D3流经RL，再经D1返回1端。因此，与全波整流一样，在一个周期内的正负半周都有电流流过负载，而且始终是同一方向。负载上的直流电压VL和直流电流IL的计算：图2 . 3 . 2 单相桥式整流电路电压、电流波形图（2.3.1）负载电压vL的平均值为： VL = = 0.9V2 （2.3.2）直流电流为： IL = （2.3.3）整流元件参数的计算：在桥式整流电路中，二级管是两两轮流导通，所以流经每个二极管的电流为： ID = 0.5IL = 一般电网电压的波动范围为+%10到-%10之间，实际上选用的二极管的最大整流电流和最高反向电压应该留有大于%10的余量。2.4 滤波单元电路的设计滤波电路用于滤去整流输出电压中的纹波，一般有电抗元件组成，例如在负载电阻两端并联电容器C,或者在整流电路输出端与负载之间串联电感器L，以及由电容、电感组合而成的各种复式滤波电路。图2 . 4 . 1 滤波电路的基本形式图2.4.1中的（a）图是C形滤波电路，（b）图是倒L形滤波电路，图（c）是形滤波电路。2.5，稳压器单元电路的选择W7812为三端固定正12V输入的集成稳压器,7812引脚图如下图所示.7812主要参数有：输出直流电压 U012V，输出电流 L:0.1A，M:0.5A，电压调整率 10mV/V，输出电阻 R00.15，输入电压UI的范围1517V 。因为一般UI要比 U0大35V ，才能保证集成稳压器工作在线性区。图1 三端稳压器7812引脚图及外形图2.6 整体电路的参数确定及元件选择输入电压的确定U2太低则稳压器性能将受影响，甚至不能正常工作；U2太高则稳压器功耗增大，会导致电源效率下降，使最大输出电流有所降低。所以U2的选择原则是：在满足稳压器正常工作的前提下，U2越小越好，但U2最低必须保证输入、输出的电压之差大于23V。由任务书技术指标要求可确定U2的值，取变压器输出的U2=16V整流电路：图 2 . 6 . 2 整流部分显然采用整流桥，设计要求中要求最大输出IL为500mA 于是：最大允许流经每个二极管的 ID = 0.5 IL = 0.5 * 500 = 250 mA而每个二极管所承受的最大反向电压为： VRM = = 22.63 v于是整流桥部分采用的是四个型号为 1N4007GP 的二极管构成。滤波部分：滤波电容C可由下式估算： C = 由任务书技术指标要求可确定滤波电容，图212中所示。稳压部分：稳压部分采用集成稳压器W7812，最大输出电流Io 1.5 A，最大耗散。2.7电路调试与测试（一）在通电前认真检查安装电路，必须对电路进行以下事项的检查：（1）、二极管的引脚（或整流桥的引脚）和滤波电容器的极性不能接反，否则将会损坏元器件。（2）、电源变压器的绝缘电阻进行检测，以防止变压器漏电。可以用万用表。（二）、直流稳压电源的调整测试一般分为三步进行，空载检查测试、加载检查测试和质量