雙端輸出直流穩(wěn)壓電源

#雙端輸出直流穩(wěn)壓電源簡(jiǎn)介：當(dāng)今社會(huì)人們極大的享受著電子設(shè)備帶來的便利，但是任何電子設(shè)備都有一個(gè)共同的電路--電源電路。大到超級(jí)計(jì)算機(jī)、小到袖珍計(jì)算器，所有的電子設(shè)備都必須在電源電路的支持下才能正常工作。當(dāng)然這些電源電路的樣式、復(fù)雜程度千差萬別。超級(jí)計(jì)算機(jī)的電源電路本身就是一套復(fù)雜的電源系統(tǒng)。通過這套電源系統(tǒng)，超級(jí)計(jì)算機(jī)各部分都能夠得到持續(xù)穩(wěn)定、符合各種復(fù)雜規(guī)范的電源供應(yīng)。袖珍計(jì)算器則是簡(jiǎn)單多的電池電源電路。不過你可不要小看了這個(gè)電池電源電路，比較新型的電路完全具備電池能量提醒、掉電保護(hù)等高級(jí)功能?？梢哉f電源電路是一切電子設(shè)備的基礎(chǔ)，沒有電源電路就不會(huì)有如此種類繁多的電子設(shè)備。由于電子技術(shù)的特性，電子設(shè)備對(duì)電源電路的要求就是能夠提供持續(xù)穩(wěn)定、滿足負(fù)載要求的電能，而且通常情況下都要求提供穩(wěn)定的直流電能。提供這種穩(wěn)定的直流電能的電源就是直流穩(wěn)壓電源。直流穩(wěn)壓電源在電源技術(shù)中占有十分重要的地位。另外，很多電子愛好者初學(xué)階段首先遇到的就是要解決電源問題，否則電路無法工作、電子制作無法進(jìn)行，學(xué)習(xí)就無從談起。為此，Pecker'sHome專門開辟了這個(gè)直流穩(wěn)壓電源技術(shù)專題，希望給初學(xué)階段的電子愛好者一些幫助。同時(shí)也可以作為普通愛好者電源技術(shù)方面的參考資料，供日常學(xué)習(xí)、制作上參考之用。分類：穩(wěn)壓電源的分類方法繁多，按輸出電源的類型分有直流穩(wěn)壓電源和交流穩(wěn)壓電源；按穩(wěn)壓電路與負(fù)載的連接方式分有串聯(lián)穩(wěn)壓電源和并聯(lián)穩(wěn)壓電源；按調(diào)整管的工作狀態(tài)分有線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)穩(wěn)壓電源；按電路類型分有簡(jiǎn)單穩(wěn)壓電源和反饋型穩(wěn)壓電源，等等。如此繁多的分類方式往往讓初學(xué)者摸不著頭腦，不知道從哪里入手。其實(shí)應(yīng)該說這些看似繁多的分類方法之間有著一定的層次關(guān)系，只要理清了這個(gè)層次自然可以分清楚電源的種類了。既然我們談的是穩(wěn)壓電源的分類，那么首先就應(yīng)該清楚電源的輸出是什么，是輸出直流電還是輸出交流電。這樣第一個(gè)層次就出來了，首先應(yīng)該根據(jù)電源的輸出類型來分類。接下來的分類就要麻煩一些，是按穩(wěn)壓電路與負(fù)載的連接方式分類還是按調(diào)整管的工作狀態(tài)分類呢？其實(shí)了解一下我們身邊的電子設(shè)備會(huì)發(fā)現(xiàn)實(shí)際應(yīng)用中穩(wěn)壓電源有兩個(gè)區(qū)別很大的種類，一種是各種比較簡(jiǎn)單的電子設(shè)備中廣泛使用的線性穩(wěn)壓電源，比如收音機(jī)、小型音響等；一種是各種復(fù)雜電子設(shè)備中廣泛使用的開關(guān)穩(wěn)壓電源，比如大屏幕彩電、微型計(jì)算機(jī)等。這樣看來第二個(gè)層次的分類我們可以根據(jù)調(diào)整管的工作狀態(tài)來分類。接下來的第三個(gè)層次的分類就是根據(jù)穩(wěn)壓電路與負(fù)載的連接方式來分類。再往下面細(xì)分由于各種不同的電路特性相差太大，就不好一概而論，應(yīng)該根據(jù)每一個(gè)具體類別的特性進(jìn)行分類區(qū)分了。設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求電源是電子設(shè)備的能源電路，關(guān)系到整個(gè)電路的穩(wěn)定性和可靠性。在實(shí)踐中，有很多因素變化時(shí)，都將使直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓發(fā)生變化。如電網(wǎng)電壓變動(dòng)，負(fù)載變動(dòng)引起輸出電流變化、溫度變化、頻率變化等。設(shè)計(jì)上述放大器所用的直流穩(wěn)壓電源。本畢業(yè)設(shè)計(jì)中要求該穩(wěn)壓源由單相220V交流電壓供電。交流電壓變化范圍為+10%?—15%?？山o電路提供+12V和+5V的電源電路設(shè)計(jì)原理：直流穩(wěn)壓電源組成:單相交流電經(jīng)過電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)換正穩(wěn)定的直流電壓。因此，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，電源電路主要由降壓部分，整流部分，濾波部分，穩(wěn)壓部分組成。電源變壓器的作用是將電網(wǎng)220V的交流電壓轉(zhuǎn)換成整流電路所需要的電壓，整流電路的作用是將交流電壓轉(zhuǎn)換成脈動(dòng)的直流電壓。濾波的作用是將脈動(dòng)直流電壓濾除紋波，變成紋波小的直流電壓。穩(wěn)壓電路的作用就是將不穩(wěn)定的直流電壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電壓U0。降壓部分：電網(wǎng)電壓為AC220V,預(yù)得到低壓直流必須先進(jìn)行降壓處理。常用降壓方式有變壓器降壓和電容降壓。電容降壓整流電路體積小、重量輕、成本低，是一些小功率和便攜式用電壓降壓的首選方式。但也存在不足，如輸出功率小，不宜用在大功率用電器中；電容呈容性，無論負(fù)載是否工作都存在一定的功耗，電路安全性低。變壓器降壓可提供較大的功率，在體積與重量要求不高時(shí)應(yīng)用極為廣泛。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)降壓部分主要由變壓器組成，由于要為雙電源的運(yùn)放供電，因此要采用三抽頭的變壓器將電網(wǎng)220V的交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓從而可以得到相位相反的兩個(gè)12V的交流源，得到整流濾波電路所需要的交流電壓，輸入到下一級(jí)的整流橋，變壓器的型號(hào)為12V的輸出。整流部分：變壓器降壓后，輸出的仍然是交流電，起波形依然是正弦波，還必須進(jìn)行整流濾波，方能得到直流電壓。整流部分主要由四個(gè)二極管組成的整流橋組成，依據(jù)二極管的單向?qū)щ娦?，將四個(gè)二極管分為兩組，根據(jù)變壓器副邊電壓的極性分別導(dǎo)通，將變壓器副邊電壓的正極性端與負(fù)載電阻的上端相連，負(fù)極性端與負(fù)載電阻的下端相連，使負(fù)載上始終可以得到一個(gè)單方向的脈動(dòng)電壓。橋式整流電路的優(yōu)點(diǎn)是輸出電壓高，紋波電壓較小，管子所承受的最大反向電壓較低，同時(shí)因電源變壓器在正、負(fù)半周內(nèi)都有電流供給負(fù)載，電源變壓器得到了充分的利用，效率較高。實(shí)驗(yàn)表明［8］通過橋式整流可以得到和全波整流相似的結(jié)果。濾波部分：整流電路的輸出電壓雖然是單一方面的，無論是哪一種整流，都無法完全把“波”的痕跡去除干凈。就算是優(yōu)秀的橋式整流，其輸出仍然是一個(gè)直流脈動(dòng)電壓（既含直流成分也含交流成分）。脈動(dòng)較大，含有較大的諧波成分，不能適應(yīng)大多數(shù)電子線路及設(shè)備的要求。

因此，一般整流后，為了減少這種脈動(dòng)成分，還需利用濾波電路將脈動(dòng)的直流電壓變?yōu)槠交闹绷麟妷?，而電容濾波電路是最常見也是最簡(jiǎn)單的濾波電路。本次設(shè)計(jì)中，濾波部分主要有兩個(gè)容量很大的電容構(gòu)成，利用的是大電容充放電時(shí)間較長(zhǎng)的原理，將整流后的波形進(jìn)一步平整化，為后一級(jí)的穩(wěn)壓部分提供近似于直流的電源。穩(wěn)壓部分對(duì)于穩(wěn)壓電路：一是設(shè)電網(wǎng)電壓波動(dòng)，研究其輸出電壓是否穩(wěn)定；二是設(shè)負(fù)載變化，研究其輸出電壓是否穩(wěn)定。而穩(wěn)壓部分主要由穩(wěn)壓芯片組成，在穩(wěn)壓芯片兩端各加一個(gè)用于頻率補(bǔ)償?shù)碾娙?，防止產(chǎn)生自激，經(jīng)過穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓后，輸出基本為穩(wěn)定的直流，能夠滿足設(shè)計(jì)電路的供電要求。穩(wěn)壓芯片選用的是常用的LM7812和LM7805,其中，7812輸出的是正的12V,而7805輸出的是正的5V。尾端再加的電容主要是用于濾除電路中可能存在的高頻影響原理電路圖Ld41H（一）穩(wěn)壓芯片LM7812的主要參數(shù)主要參數(shù)：最大輸出電流：1A輸出電壓：12V圖2-1引腳圖23TO-22DGND圖2-1引腳圖23TO-22DGNDGND接地Input輸入Output輸出（二）穩(wěn)壓芯片LM7805的主要參數(shù)主要參數(shù)：最大輸出電流：1A輸出電壓：+5V（三）.實(shí)驗(yàn)所需器件器件名稱型號(hào)數(shù)量（個(gè)）變壓器、插槽200V12V各1穩(wěn)壓器LM7805LM7812各1整流二極管1N40074電解電容2200pF0.1pF10pF0.33pF1、2、2、1、發(fā)光二極管2電阻2kQ、608q各1各參數(shù)計(jì)算：性能指標(biāo)要求：V°=+5V技術(shù)指標(biāo)要求：紋波電壓：W5mV電壓調(diào)整率：KW3%u電流調(diào)整率：K.W1%i（1）確定穩(wěn)壓電路的最低輸入直流電壓U..iminU~[U+（U-U）]/0.9iminomaxi0min代入各指標(biāo),計(jì)算得:U三（5+3）/0.9=8.89Vimin取值為9V.（2）確定電源變壓器副邊電壓、電流及功率U三U/1.1.I三1iomax1imax所以我們?nèi)]為1.5A.U三5/l.l=4.6V變壓器副邊功率P27WI2變壓器的效率q=0.7，則原邊功率Px^10W.由上分析，可選購(gòu)副邊電壓為9V,輸出1.5A,功率12W的變壓器.1（3）選整流二極管及濾波電容整流二極管1N4007通用參數(shù)：電流參數(shù)：I0=lA/IFSM=30A/IR=10|jA電壓參數(shù)：URRM=URWM=UR=1000V/URSM=1200V/UF=1.1V/UR（RMS）=700V功率：PD=3W波電容計(jì)算：C~（3?5）TXIimax/2U電解電容作濾波電容。1min實(shí)訓(xùn)心得：在這兩周的實(shí)踐學(xué)習(xí)中，我們通過老師細(xì)致的講解和自己課間查資料，了解了直流穩(wěn)壓電路的基本構(gòu)成部分，即變壓部分、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路，以及5V直流穩(wěn)壓電源的制作。以前制作亞超聲波開關(guān)的時(shí)候，電路圖和PC板都已有樣本，只需將器件插入焊接即可。而這次的電源制作，只給了我們?cè)骷碗娐穲D，需要我們自己設(shè)計(jì)排版，這樣使我們能夠主動(dòng)自覺的去獨(dú)立思考，主動(dòng)學(xué)習(xí)相關(guān)的知識(shí)，能夠很好的達(dá)到實(shí)習(xí)的效果，再動(dòng)手的過程中也動(dòng)了腦。本次設(shè)計(jì)過程中，我還對(duì)一些沒有使用過的芯片有了一定的了解，這樣，在設(shè)計(jì)的過程中就避免了對(duì)芯片的實(shí)際測(cè)試探索，讓我能明確自己所需要的，從而我就有更多的時(shí)間改進(jìn)電路。在電路設(shè)計(jì)過程中，我更加肯定了理論聯(lián)系實(shí)踐的說法，只有自己親手做過，才能明白其中的道理，空想是不符合實(shí)際的。在這次實(shí)習(xí)過程中也出現(xiàn)了一些問題，比如電源做好了后指示燈卻不亮，就需我們仔細(xì)考慮電路圖，仔細(xì)檢查元件連接是否正確，還有是否元件有損壞。在以后的學(xué)習(xí)中，我想最主要的任務(wù)，除了學(xué)習(xí)書本上的理論的知識(shí)處，還要大量的去接觸其它各種電子產(chǎn)品的制作,各種電路要