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简易的直流电源设计分析和方案论证

文章出处:admin 人气:发表时间:2019-03-30 21:11

直流稳压电源是先把交流电变成脉动的交流电,再通过滤波电路、稳压电路,使输出的直流电压维持稳定。直流稳压电源一般包括以下几部分:
    (1) 电源变压器将电网供给的交流电压变换为符合整流电路需要的交流电压;
    (2) 整流电路将变压器次级交流电压变换为单向脉动的直流电压;
    (3) 滤波电路将脉动的直流电压变换为平滑的直流电压;
    (4) 稳压电路使直流输出电压稳定。
        通过对各部分电路的分析设计和元器件的选择来确定实验电路,进而利用PROTEL99SE绘制电路原理图并制作成印制板图,最后利用EWB仿真测试输出电压和纹波系数合格后,焊接实验板电路再调试合格,从而完成整个实验。
1. 方案设计和论证
    1.1 电源变压器
        本实验可供选择的变压器有5V、9V、和12V三种,而本实验的集成稳压元件7805和7905达到最佳性能的输入电压之为8~10V,所以,考虑到实验精度,本实验应选择9V变压器。
    1.2 整流电路
        实验电路中半波整流和全波整流都能达到将交流电压转变成直流电压的效果,但是,半波整流会因过滤掉交流电压的负半周而浪费能量,所以,本实验选择使用全波整流。全波整流是通过四个二级管搭建的整流桥实现的。
    1.3 滤波电路
        经过整流桥整流后的电压幅度变化还比较大,所以需要一个电路将其“填平补齐”,这个电路就是滤波电路。通过滤波电路的滤波作用后,整流出来的单向脉动的直流电压就可以变换为平滑的直流电压。
    方案一:电容滤波
        电容是一个可以储存电能的元件。在电路中,当有电压加到电容器两端时,便对电容器充电,把电能储存在电容器中;当撤去外加电源时,电容器就会把存储的电能再释放出来。充电时,电容器两端的电压逐渐升高,直到接近或可以近似认为等于电容器两边的外加电压;放电时,电容器两端的电压逐渐降低,直到电能消耗殆尽二变为零。电容器的容量越大,器储能的能力越强,充电和放电所需要的时间也就越长。由于电容器的两端电压不会突变,所以电容可以用来滤波。
    方案二:电感滤波
        电感对于电压的特性是通低频,阻高频。利这个特性,电感也可以用来实现滤波功能。但是,这种滤波一般应用在电流较大并接频率较为复杂的电路中,做一本实验不选用电感滤波。
    方案三:LC 型组合滤波
        所谓LC 型组合滤波就是通过在整流管后的两个电容之间串联一个电感而形成的电路进行滤波。与方案一向比,这种滤波电路较为复杂,成本相对较高。所以,本实验也不选择用LC 型组合电路进行滤波。 综合考虑效率、成本等各个因素,本实验选用方案一即电容实现滤波功能。
    1.4 稳压电路方案论证
        由于整流滤波电路有一定的内阻,当负载电流变化时,其输出直流电压也会发生变化,不能稳定的维持在规定的数值5V。此外,交流电网电压额定值虽为220V,但实际值与此也有偏差,通常允许有 10%的变化。这种输入交流电压的变化,亦将导致输出直流电压变化。为了保证直流电压维持稳定在5V,使其几乎不随输入交流电压和负载电流的变化而变化就需在整流滤波电路之后,再采用稳压电路来完成这一任务。考虑到实验的成本和复杂度,本实验选用三端集成稳压管7805和7905来完成双端5V电压的稳定。

此文关键字:简易的直流电源设计分析和方案论证

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