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線性直流穩(wěn)壓電源設計方案及穩(wěn)壓電源原理圖

吉事勵電子 ? 2021-04-02 15:06 ? 次閱讀

直流穩(wěn)壓電源可以為電子設備提供用于負載的穩(wěn)定直流電源。直流穩(wěn)定電源的供電電源大都是交流電源。當交流電源或電阻的電壓發(fā)生變化時,該電壓的直流輸出電壓將保持恒定。隨著電子設備向高精度,高穩(wěn)定性和高可靠性方向發(fā)展,穩(wěn)壓直流電源對電子設備的電子電源提出了很高的要求。

線性穩(wěn)壓電源具有以下特性:功率單元的控制系統(tǒng)管線在線性區(qū)上運行,并且通過降低調節(jié)管之間的電壓來穩(wěn)定輸出。由于巨大的靜態(tài)管道損耗,必須安裝大型散熱器以產生熱量。另外,由于變壓器以工頻(50Hz)工作,因此電容相當大。

線性直流穩(wěn)壓電源設計方案介紹及穩(wěn)壓電源原理圖

這種儲能器的優(yōu)點是穩(wěn)定性高,成熟度低,可靠性高,易于進行多通道生產以及具有連續(xù)可調輸出的成品。缺點是它龐大,笨重且效率低下。這種類型的穩(wěn)定電源有幾種類型。從源頭的性質來看,它可以分為穩(wěn)壓電源和穩(wěn)流電源以及雙穩(wěn)(穩(wěn)壓穩(wěn)流)電源,是有助于電壓和電流穩(wěn)定的電流。就輸出值而言,它可以分為定點輸出,波段開關調整和連續(xù)可調的電位器,從輸出指標可以分為指標類型和數(shù)字顯示類型等。

一、設計工作

1、項目名稱:線性可調直流穩(wěn)壓電源

2、設計要求

輸出電壓:Vo = 4.5?12.0V;

最大輸出電流:Iomax≥1A;

輸出紋波:VP-P≤10mV;

電壓調整率:Ku≤5%(最大輸出電流);

電流調整率::Ki≤3%。 (當輸出為12V時)。

二、硬件設計

1、穩(wěn)定直流電源的設計概念

(1)主次級電壓為AC 220V(有效值)50Hz。為了實現(xiàn)低壓直流輸出,首先,必須切換變壓器以降低電源電壓,以達到所需的交流電壓。

(2)交流電通過整流器電路轉換為直流電,但是幅度變化很大(即脈沖很大)。

(3)高頻直流電壓必須通過濾波電路去除,低壓直流必須被濾波成交流分量并保持直流分量。

(4)通過電壓控制電路使濾波后的DC電壓穩(wěn)定,并且可以獲得不受外界影響的恒定DC電壓并將其提供給該電壓。

2、直流穩(wěn)定電源的原理

(1)穩(wěn)定的直流電源

穩(wěn)定的直流電源是將220 V電壓的交流電轉換為指定的DC電壓的設備。完成轉換,命名,過濾和穩(wěn)定化需要4個步驟。

線性直流穩(wěn)壓電源設計方案介紹及穩(wěn)壓電源原理圖

OwerKraft變壓器:這是一個逐步轉換器,它將220V交流電轉換為滿足需求的交流電,并將其發(fā)送到整流電路。變壓器的比例由變量的次級電壓決定。

EctRectifier電路:使用非指示器組件將50Hz正弦電流轉換為直流電流。

濾波電路:它可以對整流電路輸出電壓中的幾乎所有交流分量進行濾波,以實現(xiàn)恒定的直流電流。

電路穩(wěn)定電路:穩(wěn)壓電路的功能是保持輸出電壓穩(wěn)定,并且不會隨交流電和負載的變化而變化。

(2)整流電路

DCDC電路通常使用帶有單個二極管的全電路整流器電路

工作原理

設置u2的二次電壓=故障!找不到參考。 U2sinωt,U2是有效值。在u2的正半周中,二極管D1和D2導通,而D3和D4截止;在u2的負半周期中,D3和D4打開,D1和D2關閉。電阻負載有RL負載,電流正負流過該電阻,方向相同。

橋式整流器電路中,每個二極管僅承載電路電流的一半,因此流過每個二極管的平均電流等于輸出電流平均值的一半,這意味著電路中每個二極管的最大電壓為( U2是兩相電壓的有效值。

(3)濾波圖電容器濾波電路的電路圖

通過使用濾波電路,可以對整流電路的輸出電壓中的交流成分進行濾波,以使輸出電流變得均勻。常見的過濾器循環(huán)包括冷凝器草坪過濾器,電感過濾器和復合過濾器。如圖4所示,在整流電路的輸出端,即,在負載電阻器RL的兩端并聯(lián)連接有容量更大的電解電容器C,形成電容器濾波電路。與負載一起,它也稱為并行濾波器

線性直流穩(wěn)壓電源設計方案介紹及穩(wěn)壓電源原理圖

從圖3可以看出,當u2在半個周期內為正時,電源錯誤!找不到參考源。通過導電二極管VD1和VD3向負載RL供應電流,同時對電容器C充電(將電能存儲在電容器中,例如t1?t2),并發(fā)出電壓

U0 =uc≈u2;錯誤!找不到參考源。達到峰值后,u2減小。當u0≥u2時,VD1和VD3提前切斷,電容器C通過RL放電,輸出電壓緩慢下降(類似于t2?t3)。電容器的電容非常慢。當uc下降不那么多時,u2已開始下一個增加周期。當u2> u0時,電源u2通過VD2和VD4向負載RL供電,同時電容器C(例如t3至t4)充電,依此類推。在電路進入穩(wěn)態(tài)操作之后,負載將具有鋸齒狀的近似波形,如圖中的實線所示。與整流輸出的脈動直流輸出(虛線)相比,濾波后的輸出電壓要平滑得多。

放電時間常數(shù)RLC越大,輸出電壓越平滑。如果負載開路(RL =∞)并且電容器沒有放電電路,則輸出電壓將保持故障!找不到參考源。峰值保持不變。估算輸出電壓:

顯然,電容器濾波電路的輸出電壓與放電時間常數(shù)τ=電容器的RLC有關,并且τ應該比u2的周期T大得多。分析和實驗表明,

可以如下估算濾波電路的輸出電壓,即

整流二極管的導通時間縮短,并且存在瞬時過電壓電流。必須使用二極管以允許更大的電流通過,并且管子參數(shù)必須滿足,

在已知負載電阻RL的情況下,根據(jù)公式選擇濾波電容器C的電容,即

如果容量太小,輸出電壓UO將下降。通常,選擇高容量的電解電容器。電容器的電阻電壓應大于u2的峰值,并且必須考慮電源電壓的振蕩以提供足夠的余量。電容器濾波電路的負載能力差,僅適用于負載電流小的場合。

(4)穩(wěn)壓電路

①電路組成:同相比運算電路的輸入電壓為穩(wěn)定電壓,比例系數(shù)可調,輸出電壓可調;在擴大輸出電流的同時,集成運算放大器的輸出端子增加了一個晶體管,并保持了發(fā)射極的輸出形狀。它形成帶有加強鏈的串聯(lián)穩(wěn)壓電路。使用由兩個TIP41組成的復合管制作調整管,電阻器R1和穩(wěn)壓器管D3形成參考電壓電路,電阻器R2,R3和R4是輸出電壓的測試電阻器,集成運算放大器LM358被用作輸出電壓的測試電阻。比較放大器電路。穩(wěn)壓管,參考電壓電路,測試電阻器和比較器放大器電路構成了串聯(lián)穩(wěn)壓電路的基本部分。電容器C1,C2和C3起到濾波作用。

②穩(wěn)壓原理:由于某些原因(例如電源電壓的波動或負載電阻的變化等),輸出電壓U0增大(減小),并且采樣電路將此趨勢發(fā)送到反相輸入端至A ,并且與輸出電壓U0同相。輸入端子電位UZ相對放大,A的輸出電壓,即調節(jié)管的基極電位降低(增加);因為該電路采用發(fā)射極輸出形式,所以必須降低(增加)輸出電壓U0,以便獲得穩(wěn)定的U0。

該電路通過在深電壓上引入負反饋來穩(wěn)定輸出電壓。

3、原理圖

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