半导体直流电压源的设计 - 图文(3)

2020-02-22 12:09

3.3.1 整流电路

整流电路是将交流电压U1变换成脉动的直流电压,主要是靠二极管的单向导电作用来完成,以此二极管是构成整流电路的关键元件。在此我们选用的是单向桥式整流电路,如图3.2所示

u2

图3.2 桥式整流电路

D4 D1 D3 D2 RL u0 若二极管当理想二极管,正向导通电阻为0,反相电阻无穷大。

当交流电的正半周期时,即D4和D1之间为正,则D4截止,D1导通,此时D2

和D3之间为负,D2截止,D3导通,那么此时D1和D2之间为正,D3和D4之间为负。 当交流电的负半周期时,即D4和D1之间为负,则D4导通,D1截止,此时D2和D3之间为正,D2导通,D3截止,那么此时D1和D2之间为正,D3和D4之间为负。

所以,桥式整流器达到了整流的效果。它巧妙的运用了二极管的单向导电性,将四个二极管分为两组,根据变压器副边电压的极性分别导通,所以得到输出端上的电压始终为一个单方向的电压。 桥式整流器的输出波形如图3.3:

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图3.3 桥式整流器的输出波形

3.3.2 滤波电路

滤波电路用于滤去整流输出电压中的纹波,一般由电抗元件组成,如在负载电阻两端并联电容器C,或在整流电路输出端与负载间串联电感器L,以及由电容、电感组合而成的各种复式滤波电路。

滤波电路输出波形图如图3.4

U0 t

图3.4 滤波电路输出波形图

3.4 稳压电路

由于电路会发生波动,比如受到温度等的影响,滤波的直流电压会发生改

变。为了维持电压稳定,我们要加一级稳压电路,起减小外界因素对电路的的影响的作用。

我们选择使用集成稳压芯片CW7909和CW7809。采用集成稳压芯片组成的

电路具有稳定及电路结构简单的优点。

3.5 元器件的选定

3.5.1 变压器的选择

电源变压器电路主要由电源变压器组成。电源变压器有很多种:有降压的、有升压的,在这次实际中选用的是减压变压器,它的作用是将来自电网的220V

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交流电压u1变为整流电路中的所需要的交流电电压u2。

根据我们要设计的电源输出为正负9V,且变压器副边的输出电压V2与稳压器输入电压Vi的关系Vi=(1.1~1.2)V2,V2的值不能取大,V2越大,稳压器的压差越大,功耗也就越大。一般取V2≥Vimax/1.1,I2>Iomax。所起取V2=9V。变压器副边电流:I2>Iomax=0.5A,取I2=1A,则变压器副边输出功率P2>U2I2=9W,由表1可知变压器的效率η=0.6,由式①得变压器副边输入功率P1≥P2/η=15W,所以选用功率为20W,输出为9V的变压器。 3.5.2 整流器的选择

整流二极管的参数应满足最大整流电流I>1.5Imax=0.75A,最大反向电压应大于变压器副边输出电压20V,选择VR=43V。电容滤波使电路被接通的一瞬间,整流管的实际电流远大于Imax,如果I较小,很可能在低昂路被接通时久已经受到损坏,因此一般取I>5Imax=2.5A,最终选择2W10。参数如表2 最大工作电流 最大反向电压 工作结温 2A 1000V -55~125摄氏度 表2

3.5.3 滤波电容的选择

由式RLC≥(3-5)T/2,则C1=5T/2RL,RL为C1右边的等效电阻,应取最小值,由于电容C1:由式RLC≥(3-5)T/2,则C1=5T/2RL,式中T为电流电源的周期,T=20ms,Imax=500mA,因此RLmin=V1/Imax=33,所以C1=1515uf。可见,C1容量较大,应选电解电容,实际容量选2200uf,其耐压值为35V。 3.5.4 三端稳压器

选择CW7809和CW7909。,其输出电压和输出电流均满足指标。选择CW7909固定式三端稳压器的特性参数为:输出电压为Uo=-9V,输出电流为1A。选择CW7809固定式三端稳压器的特性参数为:输出电压为Uo=+9V,输出电流为1A。

3.6 电路设计图

电路设计图如图3.5

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图3.5电路设计图

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第四章 测试与调整

4.1电路的调试

4.1.1输出电压的测量

接通220V的电源,用数字万用表对所设计的电路实物进行测试,得到正源输出电压为+8.27V,负电源输出电压为-9.13V。 4.1.2内阻的测量

在输入交流为220V,分别测得负载电流为0及最大值时的△Vo即用开短路法可测得电源内阻。测得数据如下:

IA+=0.65A, VO+=8.27V IA-=0.56A, VO-=9.13V

根据以上数据可得电源内阻为: r+=VO+∕IA+ =8.21V/0.65A = 12.63Ω r-=VO-/IA- =9.13V/0.56A =16.30Ω

4.1.3稳压系数的测量

稳压系数是指在负载电流Io、环境温度T不变的情况下,输入电压的相对变化引起输出电压的相对变化,即稳压系数 Sr=(△Vo/Vo)/ (△Vi/Vi) Io=常数,T=常数 Sr的测量电路如图4.1

图4.1

测试过程是:先调节自耦变压器使输入电压增加至Vi=240V,测量此时对应的输出电压VO1;再调节自耦变压器使输入电压减少至Vi=200V,测量此时对

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