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正负9v直流电源

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220v交流电转为正负9v直流电、1A电路输出

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±9V 简易直流稳压电源的设计 内容摘要 本设计是关于±9V 简易直流稳压电源的设计�论题方向是以单相桥式整流及 三端集成稳压器为主�设计一台具有实用价值的小容量简易直流稳压电源。要求� 输入电压 AC220V、输出电压±9V、输出电流 1A、容量 9W、输入端须设上电指示灯、 输出端须具备短路和过流保护功能。 按照所学知识和相关指导书及补充的写作要求�综述了目前常用直流稳压电 源的分类、各自适用范围及优缺点�完整详尽地设计了±9V 简易直流稳压电源电 路�并对各组成部分的功能及工作原理进行了分析。 关键词�直流稳压电源�集成稳压器�小容量�设计�分析 I ±9V 简易直流稳压电源的设计 目录 内容摘要 ···············································································································································I 引 言 ·············································································································································· 1 1 直流稳压电源的种类 ···················································································································· 2 2 设计任务及要求 ···························································································································· 3 2.1 设计任务 ···························································································································· 3 2.2 要求学会� ························································································································ 3 2.3 设计要求� ························································································································ 3 3 基本原理 ········································································································································ 4 3.1 电路的基本组成 ················································································································ 4 3.2 组成部件的功能 ················································································································ 4 4 各组成电路工作原理及方案的选择 ···························································································· 5 4.1 上电指示电路 ···················································································································· 5 4.2 变压电路 ···························································································································· 5 4.3 整流电路 ···························································································································· 5 4.4 滤波电路 ···························································································································· 6 4.5 稳压电路 ···························································································································· 8 4.5.1 结构与符号 ············································································································ 8 4.5.2 线性三端集成稳压器的分类及型号····································································· 8 4.5.3 三端集成稳压器的工作原理 ················································································ 9 4.5.4 三端集成稳压器的基本应用电路 ······································································ 12 5 各组成电路的元件选择与参数确定 ·························································································· 13 5.1 上电指示电路 ·················································································································· 13 5.2 变压电路 ·························································································································· 13 5.3 整流电路 ·························································································································· 13 5.4 滤波电路 ·························································································································· 13 5.5 稳压电路 ·························································································································· 14 5.6 稳压电源的保护电路 ······································································································ 14 6 电路图及电路的工作原理 ·········································································································· 15 6.1 完整电路图 ······················································································································ 15 6.2 ±9V 简易直流稳压电源电路的工作原理 ······································································· 15 7 我的收获和心得 ·························································································································· 16 8 元器件清单 ·································································································································· 17 参考文献 ············································································································································ 18 II ±9V 简易直流稳压电源的设计 引言 当今社会人们极大的享受着电子设备带来的便利� 但是任何电子设备的正常 工作都离不开一个共同的电路——电源电路。电源有两种�一种是直流电源�DC 即 Direct Current��另一种是交流电源�AC 即 Alternating Current�。日常所 用的电子设备基本都是由集成电路和辅助电子元件(如电阻、电容、二极管等)组 成的电子线路�这些线路的正常工作都要求由电压稳定的直流电源供电。如果直 接采用干电池作为电源�由于干电池容量有限�则需要频繁地更换电池造成人力 和资金上的浪费。我们日常所用的电源均为 AC220V。如何将 AC220V 电源变换为可 用的直流电源呢�将交流电变换成直流电�并提供稳定的直流电能的电源就是直 流稳压电源。直流稳压电源在电源技术中占有十分重要的地位。 小功率稳压电源的组成主要是由电源变压器、整流、滤波和稳压电路四部分 组成。电源变压器是将交流电网 220V 的电压变为所需要的电压值�然后通过整流 电路将交流电压变成脉动的直流电压。由于此脉动的直流电压还含有较大的纹波� 必须通过滤波电路加以滤除�从而得到平滑的直流电压。但这样的电压还随电网 电压波动�一般有±10%左右的波动�、负载和温度的变化而变化。因而在整流、 滤波电路之后�还需接稳压电路。稳压电路的作用是当电网电压波动、负载和温 度变化时�维持输出直流电压的稳定。 1 ±9V 简易直流稳压电源的设计 1 直流稳压电源的种类 直流稳压电源的类型繁多�但几乎都是将交流电网 220V 电源作为输入电源� 再经转换电路转换成所需参数的直流电。经过变压、整流和滤波后的电压往往会 随着交流电源电压的波动和负载的变化而变化。直流电压的不稳定有时会引起控 制装置工作的不稳定�产生测量和计算上的误差�特别是精密电子仪器、自动控 制、计算装置及晶闸管的触发电路等都要求有稳定的直流电源供电。 目前生产的直流稳压电源种类很多�主要分类方法是按调整元件的工作状态 分类�其次还可以从其它不同角度来分类� (1) 按调整元件的工作状态分�有线性稳压电源和开关稳压电源。 线性稳压电源�调整元件工作在线性放大状态的称为线性稳压电源。此类稳 压电源由于结构简单、维修方便、成本低、功率小�所以在比较简单的电子设备 中广泛使用�比如收音机、小型音响等。 开关稳压电源�调整元件工作在开关状态的称为开关稳压电源。此类稳压电 源效率高、功耗低、电路结构复杂�所以常在复杂电子设备中广泛使用�比如大 屏幕彩电、微型计算机等。 (2) 按稳定方式分�有参数型稳压电源和反馈调整型稳压电源。 参数型稳压电源�电路简单�主要是利用电子元件的非线性实现稳压�例如 1 只电阻和 1 只稳压管即可构成参数型稳压电源。 反馈调整型稳压电源�具有负反馈�是闭环调整系统�利用输出电压的变化� 经取样、比较、放大得到控制电压�去控制调整元件�从而达到稳定输出电压的 目的。 (3) 按调整元件和负载连接方式分�有并联式稳压电源和串联式稳压电源。 并联式稳压电源�调整元件与负载并联的称为并联式稳压电源。 串联式稳压电源�调整元件与负载串联的称为串联式稳压电源。 (4) 按作用元件分�有电子管稳压电源、稳压管稳压电源、晶体管稳压电源、 可控硅稳压电源等。 (5)按电源的主要部分是集成电路还是分立元件分�有集成线性稳压电源、集 成开关稳压电源和分立元件组成的稳压电源。 根据需要�还可以有其他分类方法�例如集电极输出型稳压电源、发射极输出 型稳压电源�高压稳压电源、低压稳压电源�通用稳压电源、专用稳压电源等。 2 ±9V 简易直流稳压电源的设计 2 设计任务及要求 2.1 设计任务 设计一个±9V 简易直流稳压电源�满足� 1. 当输入电压在 220V 交流时�输出直流电压为±9V。 2. 容量为 9W�输出电流为 1A。 3. 输入端须设上电指示灯�输出端须具备短路和过流保护功能。 2.2 要求学会� 通过此集成直流稳压电源的设计�要求学会� 1. 选择变压器、整流二极管、滤波电容及三端集成稳压器来设计直流稳压电 源。 2. 掌握直流稳压电源的调试及主要技术指标的测试方法。 2.3 设计要求� 1. 画出所设计的直流稳压电源的系统框图�并分析各组成部分的功能及工作 原理。 2. 设计出每个功能框图的具体电路图�并根据所提供的技术参数的要求�计 算电路中所用元件的参数值�最后按工程实际确定元件参数的标称值。具体参数 要求�变压器的额定电压、额定电流、额定容量、电压比�整流元件的型号�电 阻的阻值和功率�电容的容值和耐压以及类型�稳压块型号等。 3. 总结�需要说明的问题以及设计心得体会。 3 ±9V 简易直流稳压电源的设计 3 基本原理 3.1 电路的基本组成 一般直流稳压电源都使用 AC220V 市电作为电源�经过变压、整流、滤波后输 送给稳压电路进行稳压�最终成为稳定的直流电源。这个过程中的变压、整流、 滤波等电路可以看作直流稳压电源的基础电路�没有这些电路对市电的前期处理� 稳压电路将无法正常工作。 因设计任务中要求输入端须设上电指示灯�所以本次设计的小功率稳压电源 由上电指示电路、变压电路、整流电路、滤波电路、稳压电路五个部分组成�如 图 1 所示。 + 上电 + u1 指 示 u2 _ 电路 _ 变压 + u3 电路 _ 整流 + u4 电路 _ 滤波 + uI 电路 _ 稳压 + U0 电路 _ �a�稳压电源的组成框图 u1 u2 u3 u4 uI U0 0 t0 t0 t0 t0 t0 t �b�稳压电源各单元电压波形图 图 1 稳压电源的组成框图及电压波形图 3.2 组成部件的功能 1. 上电指示电路�输入电源有电指示�接入电网 220V 交流电后指示灯亮。 2. 变压电路�是降压变压器�它将电网 220V 交流电压变换成符合需要的交 流电压�并送给整流电路�变压器的变比由变压器的副边电压确定。 3. 整流电路�利用单向导电元件�把 50Hz 的正弦交流电变换成脉动的直流 电。 4. 滤波电路�可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除�从而 得到比较平滑的直流电压。 5. 稳压电路�稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定�不随交流电网电压 和负载的变化而变化。 4 ±9V 简易直流稳压电源的设计 4 各组成电路工作原理及方案的选择 4.1 上电指示电路 上电指示电路为输入电源有电指示�当稳压电源连接到市电 AC220V 后�有 1 红色电源指示灯亮。此稳压电源为简易直流稳压电源�所以要求体积比较小。如 选用指示灯来指示会使得体积增大�所以一般均采用红色发光二极管来指示�这 样体积小成本低。 4.2 变压电路 通常直流稳压电源使用电源变压器来改变输入到后级电路的电压。电源变压 器由初级绕组、次级绕组和铁芯组成。初级绕组用来输入电源交流电压�次级绕 组输出所需要的交流电压。通俗的说�电源变压器是一种电→磁→电转换器件。 即初级的交流电转化成铁芯的闭合交变磁场�磁场的磁力线切割次级线圈产生交 变电动势。次级接上负载时�电路闭合�次级电路有交变电流通过。 变压器的电路图符号见图 2 Tr 图 2 变压器的电路图符号 4.3 整流电路 经过变压器变压后的仍然是交流电�需要转换为直流电才能提供给后级电路� 这个转换电路就是整流电路。在直流稳压电源中利用二极管的单项导电特性�将 方向变化的交流电整流为直流电。整流电路的种类如下� 1. 半波整流电路 半波整流电路只利用电源的正半周�电源的利用效率非常低�所以半波整流 电路仅在高电压、小电流等少数情况下使用�一般电源电路中很少使用。 2. 全波整流电路 全波整流电路每个整流二极管上流过的电流只是负载电流的一半�比半波整 流小一倍。由于全波整流电路需要特制的变压器�制作起来比较麻烦�所以在实 际运用中很少使用。 3. 桥式整流电路 5 ±9V 简易直流稳压电源的设计 桥式整流电路使用普通的变压器�每个整流二极管上流过的电流是负载电流 的一半�与全波整流相同。桥式整流比全波整流多用了两个整流二极管�由于四 个整流二极管连接成电桥形式�所以称这种整流电路为桥式整流电路。 通常情况下桥式整流电路见图 3 桥式整流电路图 桥式整流电路简化电路图 桥式整流电路电压、电流波形图 图 3 桥式整流电路图 为了克服半波整流和全波整流的缺点�在本设计中整流电路采用最常用的桥 式整流电路。 4.4 滤波电路 交流电经过整流后得到的是脉动直流电�这样的直流电源由于所含交流纹波 很大�不能直接用作电子电路的电源。滤波电路可以大大降低这种交流纹波成份� 让整流后的电压波形变得比较平滑。滤波电路的种类如下� 1. 电容滤波电路 电容滤波电路是利用电容的充放电原理达到滤波的作用。在脉动直流波形的 上升段�电容充电�由于充电时间常数很小�所以充电速度很快�在脉动直流波 形的下降段�电容放电�由于放电时间常数很大�所以放电速度很慢。在电容还 没有完全放电时再次开始进行充电。这样通过电容的反复充放电实现了滤波作用。 桥式整流电路电容滤波电路电压、电流波形见图 4 6 ±9V 简易直流稳压电源的设计 当 RL � � 时�U0 � 2U2 当 RL 为有限值时� 0.9U2 � U0 � 2U2 通常取U0 � 1.2U2 RC 越大U0 越大 为获得良好滤波效果�一般取� RLC � (3 ~ 5)T / 2 �T 为输入交流电压的周期� 图 4 桥式整流电路电容滤波电路电压、电流波形图 2. 电感滤波电路 电感滤波电路是利用电感对脉动直流的反向电动势来达到滤波的作用�电感 量越大滤波效果越好。电感滤波电路带负载能力比较好�多用于负载电流很大的 场合。 3. RC 滤波电路 使用两个电容和一个电阻组成 RC 滤波电路�又称π 型 RC 滤波电路。这种滤 波电路由于增加了一个电阻�使交流纹波都分担在这个电阻上。电阻和电容越大 滤波效果越好�但电阻过大又会造成压降过大�减小了输出电压。一般电阻应远 小于负载电阻。 4. LC 滤波电路 与 RC 滤波电路相对的还有一种 LC 滤波电路�这种滤波电路综合了电容滤波 电路纹波小和电感滤波电路带负载能力强的优点。 5. 有源滤波电路 对滤波效果要求较高时�可以通过增加滤波电容的容量来提高滤波效果。但 是受电容体积限制�又不可能无限制增大滤波电容的容量�这时可以使用有源滤 波电路。有源滤波电路属于二次滤波电路�前级应有电容等滤波电路�否则无法 正常工作。 本设计为简易直流稳压电源�综上所述�采用结构简单、价格低廉的电容滤 波电路。 7 ±9V 简易直流稳压电源的设计 4.5 稳压电路 由于输入电压 u1 发生波动、负载和温度发生变化时�滤波电路输出的直流电 压 UI 会随着变化。因此�为了维持输出电压 UI 稳定不变�还需加一级稳压电路。 稳压电路的作用是当外界因素�电网电压、负载、环境温度�发生变化时�能使 输出直流电压不受影响�而维持稳定的输出。稳压电路一般采用集成稳压器和一 些外围元件所组成。采用集成稳压器设计的稳压电源具有性能稳定、结构简单等 优点。 4.5.1 结构与符号 将串联稳压电源和保护电路集成在一个器件上�这个器件就是集成稳压器。 早期的集成稳压器外引线较多�现在的集成稳压器只有三个�输入端、输出端和 公共端�称为三端集成稳压器。它的电路符号见图 5�外形如图 6 所示。 图 5 电路符号 图 6 三端集成稳压器外形 4.5.2 线性三端集成稳压器的分类及型号 1. 三端固定输出集成稳压器 三端固定正输出集成稳压器�国标型号为 CW78--/CW78M--/CW78L-三端固定负输出集成稳压器�国标型号为 CW79--/CW79M--/CW79L—以上 78 和 79 系列系列最大输出电流可达 1.5A�78M 和 79M 系列最大输出电 流为 0.5A�78L 和 79L 系列最大输出电流为 0.1A。 2. 三端可调输出集成稳压器 三端可调正输出集成稳压器�国标型号为 CW117--/CW117M--/CW117L-- CW217--/CW217M--/CW217L—CW317--/CW317M--/CW317L-三端可调负输出集成稳压器�国标型号为 CW137--/CW137M--/CW137L— CW237--/CW237M--CW237L— CW337--/CW337M--/CW337L-以上 1---为军品级�2---为工业品级�3---为民品级。军品级为金属外壳或 8 ±9V 简易直流稳压电源的设计 陶瓷封装�工作温度范围-55℃�150℃�工业品级为金属外壳或陶瓷封装�工作 温度范围-25℃�150℃; 民品级多为塑料封装�工作温度范围 0℃�125℃。 4.5.3 三端集成稳压器的工作原理 现以具有正电压输出的 CW78××系列为例介绍它的工作原理。 图 7 是 CW7800 的电路原理图。这个电路大体上可分成几个组成部分�其框图 如图 8 所示�与典型的串联型稳压电路相比�多了保护电路和启动电路。 图 7 CW7800 集成稳压电路原理图 图 8 CW7800 集成稳压电路原理框图 1. 调整管 由 V16 和 V17 组成复合调整管�采用复合结构可以用小电流推动较大的输出 电流�并有很高的输入阻抗。 9 ±9V 简易直流稳压电源的设计 2. 放大电路 由 V3、V4 及 V9 组成�为了提高放大器的输入阻抗�V3、V4 管接成达林顿形 式�为了增加放大器的增益�用 V8、V9 管组成的电流源作为集电极的有源负载� 反馈电压 Uk 通过 V6�V2 作为有源负载�送到 V3 管的基极�放大管 V4 的集电极 输出推动 V16、V17�这样整个放大器具有很高的增益。 3. 基准电路 由 V1、V2、V5、V6、及 R2 等组成�我们知道稳压电源的输出电压与基准电压 成一定比例关系�因此基准电压的稳定程度是决定稳压电源性能的关键。这个稳 压器的基准电压电路是与放大电路重合在一起的�由 V6 提供电流�这是一种零漂 移基准源�它不仅克服了稳压管基准源的温漂�而且避免了齐纳管热噪声的影响。 从图中可以得出基准电压为 U R � Ube6 � Ube5 � I R2 � R2 � Ube3 � Ube4 如果 V3~V6 管性能相同�则上式可表示为 UR � 4Ube � IR2 � R2 根据 V1、V2 和 V7 组成的镜像电流源电路可得 IR2 � R2 � R2 R3 �UT � ln R2 R1 式中 UT 为温度电压当量�常温下 UT=26mV。 UR � 4Ube � R2 R3 �UT � ln R2 R1 此式中前一项的温度系数是负值�后一项的温度系数是正值�选择合适的电 阻值就可以使这两项的温度系数相互抵消�得到零温漂的基准电压�按图中标注 的数值可得 UR � 4� 0.6 � 28 � 26�10�3 1 � ln 28 1.4 � 2.4 � 2.18 � 4.58(V ) 此时输出电压 U0 �UR � R19 � R20 R19 � 4.58 � 5 � 0.25 5 � 5(V ) 4. 取样电路 由 R19 和 R20 组成�输出电压变化量与基准电压比较后送入误差放大器 V3、V4 的基极�由于 V3、V4 本身的 b、e 极 PN 结电压是基准电压的组成部分�所以误差 放大器的工作状态受温度影响不大�工作稳定性好�假设由于负载变化引起输出 电压增加�其变化量由电阻 R19 、R20 取样后反馈到误差放大 V3 基极�使其电位提 10 ±9V 简易直流稳压电源的设计 高�从而 V3、V4 集电极电流增大�其集电极电位下降�即调整管基极电位下降� 输出管 V17 压差变大�输出电压降低�抵消了原来输出电压增大的变化�使输出 电压保持稳定。 5. 保护电路 CW7800 中有 3 种保护�过流保护、安全区保护和过流保护。 a、过流保护�由 R11 和 V15 完成�R11 串联在调整管 V17 的发射极和输出端之 间�当输出电流超过额定值时�即 R11 上压降超过 0.7V 时��V15 管由截止变为导 通�使 V16 管基极电位降低�减少注入电流�从而限制了输出电流。 b、安全区保护�由 R13、V19、R12 和 V15 管组成调整管安全工作区保护电路� 在容许的工作电流下�V17 管的基-射极压差限制在一定范围内�约 0.7V��超过 这个范围时�R13、V19 支路将有电流通过�其中一部分注入 V15 管的基极�限制 V17 管的输出电流�V17 管基射极压差越大�V15 管基极注入电流也就越大�V17 集电极电流就减少得越多�使 V17 的工作电压、电流都保持在安全工作区内。 c、热保护电路�由 R7 和 V14 组成�R7 是正温度系数的扩散电阻�V14 管的 b、 e 结电压具有负的温度系数�V14 管的集电极接在 V16 管的基极上�温度较低时� R7 上的压降不足以激励 V14 导通�对调整管没有影响�当芯片温度达到临界时�R7 上的压降升高�V14 管导通�集电极电位降低�从而减小 V16、V17 的输出电流� 减小芯片的功耗�降低芯片的温度�达到过热保护的目的。 6. 启动电路 由电阻 R4、R5、R6 稳压管 V18、晶体管 V12、V13 组成�从图中可以看出前述放 大、基准源和调整电路都是由 V8 和 V9 的电流源提供静态电流的�但 V8 和 V9 本 身却未构成基流通路�因此在接入 Ui 后将因电流源状态未建立而使稳压电源无法 工作�启动电路的作用就是要解决这个问题。它的工作原理�接通电源后�输入 电压 Ui 使电阻 R4 和稳压管 V18 支路流过电流�此时 V18 有 7V 的稳定电压�从而使 V12 导通�约有 1mA 的恒定电流流过电阻 R5、R6、R7�这时 V13 的基极电压 Ub13 约为 Ub13 � (UV18 � U be12 ) R5 R6 � � R6 R7 � R7 � (7 � 0.7) � 0.5 � 2.7 3.3 � 0.5 � 2.7 � 3.1(V ) Ub13 大于 Ube13+Ube7+Ube1≈2.1V,所以 V13 及 V7、V1 晶体管均导通�从而有电流通过 V1、 V7、R1 支路�V13 的集电极与 V8、V9 的基极连接在一起�这样 V8、V9 有了基流� 也导通了�建立了电路的工作点。在整个电路正常工作后�Ue13 约为 UR-Ube6-Ube5≈ 3.4V�高于 Ub13�因此 V13 管截止�将启动电路与基准电路的联系切断�避免了它 对稳压性能的影响。 11 ±9V 简易直流稳压电源的设计 FU 0.2A 市网 LED 电压 220V R1 T D5 + + 4.5.4 12V三端D4集成稳D1压器的基本应用电1N路4001 红 - - 1N4001*4 CW7809 +9V 150kΩ + 基1本2V 应用D3 电路如D2 下图+ 9 所示。由于输出电压决定+于集成稳压器�所以输出电 C1 C5 C7 C3 - 1000μF/25V 0.33μF 0.1μF 220μF/16V 压为 9V�最大输出电流为 1.5A。为使电路正常工作�要求输入电压 UI 比输出电压 GND UO 至少大 2.5�3V。输入+ 端电容 C1 用以抵消输入端较长接线的电感效应�以防止 + C2 C6 C8 C4 自激振荡�还可抑制电源100的0μ高F/频25V脉0.冲33μ干F 扰。一般0.1取μF0.122�0μ1Fμ/1F6。V 输出端电容 C2、C3 CW7909 -9V 用以改善负载的瞬态响应�消除电路的高频噪声�同时也具有消振作用。D 是保护 D6 二极管�用来防止在输入端短路时输出电容 C3 所存储电荷通过稳压器放电而损坏 1N4001 器件。CW7900 系列的接线与 CW7800 系列基本相同。 D 1N4001 + CW7809 + + UI C1 C2 C3 RL Uo 0.33μF 0.1μF 220μF - GND 图 9 CW7800 集成稳压器基本应用电路 由题目±9V 简易直流稳压电源的设计可知�本设计应采用 CW7809 和 CW7909 两只三端稳压器相结合并装设相关外围元件而成。综合上面对 CW7800 和 CW7900 三端稳压器的简介可知�这样电路不仅满足了±9V 的电源输出�还能够满足了要 求的输出电流 1A、输出端具备短路和过流保护功能。 12 ±9V 简易直流稳压电源的设计 5 各组成电路的元件选择与参数确定 5.1 上电指示电路 普通单色发光二极管具有体积小、工作电压低、工作电流小、发光均匀稳定、 响应速度快、寿命长等优点�可用各种直流、交流、脉冲等电源驱动点亮。它属 于电流控制型半导体器件�使用时需串接合适的限流电阻。普通红色发光二极管 不能直接接到市电 AC220V 电路中。由实践所得,普通红色发光二极管只要串接一 只阻值为 150kΩ 、功率为 1/4W 的限流电阻后再接到市电 AC220V 电路中�便可作 为上电指示电路。 5.2 变压电路 由于 CW7809 最高输入电压为 35kV�输入电压 UI 比输出电压 UO 至少大 2.5V� 故 CW7809 的输入电压范围为� Uo � 2.5 � UI � 35 即� 9V � 2.5V � UI � 35V 1 1 .V5 � UI � 3V5 U2 � U Im in 1.2 11.5V � 1.2 � 9.6V �取 U2 � 12V 变压器变比� k � U1 U2 � 220V 12V � 18.3 变压器副边电流� I2 � Iomax � 1A �取 I2 � 1.2 A � 因此�变压器每组副边输出功率� P2 � I2U2 � 1.2A�12V � 14.4W � 变压器总的副边输出功率� P2总 � 2P2 � 2�14.4W � 28.8W 由于小型变压器副边功率在 10~30V 时的效率为� � 0.7 �所以变压器原边输入 功率 P1 � P2总 � � 28.8W 0.7 � 41.14W �为留有余地�选用功率为 50W 的变压器。 5.3 整流电路 流过整流二极管的平均电流为� ID � 1 2 Io � 1 2 �1A � 0.5A 整流二极管承受的最高反向电压为�URDM � 2U2 � 2 �12V �17V 1N4001 的反向击穿电压URDM � 50V �额定工作电流 ID � 1A �故整流二极管 选用 1N4001。 5.4 滤波电路 滤波电容大小可由纹波电压和稳压系数来确定。因设计要求中对这两个参数 没作要求�所以按正常范围选择滤波电容�1000μ F 滤波电容的耐压应 � 2U2 � 2 �12V �17V 。 所以滤波电容选择 1000μ F/25V 的电解电容即可。 13 ±9V 简易直流稳压电源的设计 5.5 稳压电路 选择三端固定式集成稳压器 CW7809 的特性参数为输出电压Uo � �9V �最大输 出电流 Iomax � 1.5A �最小输入输出压差 (UI �Uo )min � 2.5V �均在上述计算范围内。 选择三端固定式集成稳压器 CW7909 的特性参数为输出电压Uo � �9V �最大输 出电流 Iomax � 1.5A �最小输入输出压差 (UI �Uo )min � �2.5V �均在计算范围内。 输入端电容 C5 、C6 用以抵消输入端较长接线的电感效应�以防止自激振荡� 还可抑制电源的高频脉冲干扰�取 0.33μF 的。输出端电容 C7、C8 用以改善负载的 瞬态响应�消除电路的高频噪声�同时也具有消振作用�C7、C8 取 0.1μF。为了减 小输出纹波电压�在输出端并联大容量电解电容 C3、C4�C3、C4 耐压应 � 2Uo � 2 �9V �12.73V �选取 220μF/ 16V 的电解电容。取 D5、D6 是保护二极 管�用来防止在输入端短路时输出电容 C3、C4 所存储电荷通过稳压器放电而损坏 器件。 5.6 稳压电源的保护电路 为保护整个稳压电源�在上电指示电路前串接一只保险丝。整个稳压电源的总 电流略大于电源变压器的原边绕组的电流 U总 � I1 P � U1 � 50W 220V � 0.23A 考虑到电源变压器的瞬时冲击电流和留有余地�选用 0.5A 的保险丝。 14 ±9V 简易直流稳压电源的设计 6 电路图及电路的工作原理 6.1 完整电路图 FU 完整电路图如下见图 10 0.5A 市网 LED 电压 220V R1 + 红 - 150kΩ T + 12V + 12V - D5 D4 D1 1N4001 1N4001*4 CW7809 D3 D2 + + C1 C5 C7 C3 1000μF/25V 0.33μF 0.1μF 220μF/16V + C2 C6 1000μF/25V 0.33μF + C8 C4 0.1μF 220μF/16V CW7909 D6 1N4001 图 10 ±9V 简易直流稳压电源电路图 6.2 ±9V 简易直流稳压电源电路的工作原理 输入市网电压 AC220V、50Hz 的交流信号后�通过 0.5A 保险丝 FU 送到上电 指示电路和变压器的原边绕组�上电指示电路由 1 只普通红色发光二极管串接 1 只 150kΩ 、功率 1/4W 的限流电阻而成。通过电源变压器得到较低的副边电压 U2 并送到整流电路。整流电路由 4 个 1N4001 二极管组成桥式整流电路�当正弦交流 电压为正的时候�D1、D3 导通�当交流电压为负的时候 D2、D4 导通�是输出的电 压周期变为原来的一半�且电压总为正�从而初步达到变交流电压为直流电压。 经过整流以后的电压 Ui 经过滤波电容 C1、C2 的滤波作用将整流以后的电压里的交 流成分即纹波电压滤除。当滤波电容不接负载时由于电容没有放电回路�所以输 出的是一个恒定的电压量�当滤波电容接负载的时候由于有了放电回路�而电容 的放电时间常数为一定值�使放电的时间被控制在一定的范围�从而达到滤波的 目的。选用 1000μ F 的电解电容作滤波电容。每个稳压器输入和输出端接入的电 容 C5 、C6 、C7、C8 是实现频率补偿�防止稳压器产生高频自激振荡和抑制电路 引入的高频干扰。选用漏电流小的 0.33μF 的钽电容作为稳压器输入端的电容 C5 、 C6�0.1μF 的钽电容作为稳压器输出端的电容 C7、C8。为了减小输出纹波电压�在 输出端并联大容量 220μF 的电解电容作为 C3、C4。防止在输入端短路时输出电容 C3、C4 所存储电荷通过稳压器放电而损坏器件�取 D5、D6 两只 1N4001 二极管 如图跨接在稳压器的输入与输出端之间。 15 ±9V 简易直流稳压电源的设计 7 我的收获和心得 经过这次的设计我收获很多�学习到了很多有关专业方面的知识。在这次设计 过程中�我初步掌握了直流稳压电源的相关参数的重要意义�同时也熟悉了电子 技术设计的一些基本方法和技巧�收获颇大。希望以后能将自己设计的直流稳压 电源运用到实际应用中去。 在刚接到该设计任务时�心里还没有一点准备�不知如何下手。不过这个巨大 的挑战激发了我钻研的决心�我将《电子技术基础》和《电源技术》这两本书里 关于各个集成放大器和稳压电源的知识一一认真回顾了一遍�大概拟定了该次设 计任务的草案。 各项原理及单元电路的作用� 知道了直流稳压电源的组成部分和各部分的具体作用�并且通过专研掌握了各 级输出的电压值以及各电压的输出波形。学会了电路各部分元件参数的计算和确 定�以及通过对参数指标的要求和各部分电路、各个元器件之间的关系来准确的 确定具体的电路和元件的实际参数。 虽然在这次的设计和参数的确定过程中遇到了不少困难和迷惑�但是通过查阅 相关的资料和书籍�以及同学间互相探讨和研究�基本上解决了所遇到的问题。 但是由于对专业知识准备不足�所以在设计好的电路中难免会存在一定的差错� 且由于对很多电子器件的实际性能和型号的不了解�在选择器件的时候选不到最 合适的器件使电路无法工作在最佳状态。 综上所述�在本次的设计中�遇到了一些困难�使自己一度想放弃�但经过自 己刻苦的查阅资料�克服了以上的困难�也学习到了很多与专业相关的知识。自 己的专业知识仍然很欠缺�设计的电路图可能会有一些不确切的地方。虽然这次 设计花费了我很多时间�但通过这次设计我学到了很多新的知识�我觉得很值。 因为这是我第一次单独设计�难免会出现错误和不足�但在整体设计上我还是比 较满意的�因为这是我自己的劳动成果。 16 符号 FU LED R1 T D1~D6 C1、C2 C3、C4 C5、C6 C7、C8 CW7809 CW7909 ±9V 简易直流稳压电源的设计 8 元器件清单 元器件名称 保险丝 发光二极管 限流电阻 电源变压器 二极管 电解电容 电解电容 电容 电容 稳压器 稳压器 型号 1N4001 CW7809 CW7909 数量 1 1 1 1 6 2 2 2 2 1 1 主要参数 0.5A 红色 150kΩ 、1/4W 220V/2*12V�50W ID�1A�URDM≥50V 1000μ F�25V 220μ F�16V 0.33μ F 0.1μ F +9V�1A -9V�1A 17 ±9V 简易直流稳压电源的设计 参考文献 [1] 康华光�陈大钦.电源技术基础.模拟部分(第四版).高等教育出版社�1999 年. [2] 张乃国.电源技术.中国电力出版社�1998 年. [3] 胡翔骏.电路分析.高等教育出版社�2001 年. [4] 闫艳�乔华.高精度高对称度正负电源的研究.河北煤炭�2006 年�第 5 期. 18

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