張阿梅

（西安外事學(xué)院，陜西 西安 710077）

0 引言

電子設(shè)備中電源大多采用的都是穩(wěn)定的線性直流電源，功率較小的線性直流電源大多數(shù)都是將50Hz的交流電經(jīng)過整流、濾波和穩(wěn)壓后獲得。變壓器把市電交流電壓變?yōu)樗枰牡蛪航涣麟?；整流電路用來將交流電壓變換為單向脈動(dòng)的直流電壓；濾波電路用來濾除整流后單向脈動(dòng)電壓中的交流成分，使之成為平滑的直流電壓；穩(wěn)壓電路的作用是當(dāng)輸入交流電壓波動(dòng)、負(fù)載和溫度變化時(shí)，維持輸出直流電壓的穩(wěn)定。

1 總電路設(shè)計(jì)

線性穩(wěn)壓電源包括變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個(gè)模塊。

1.1 變壓器的選擇

變壓器的作用就是把交流電網(wǎng)供給的220V，50Hz交流電變換為合適的數(shù)值。變壓電路相對(duì)簡(jiǎn)單，僅有一個(gè)單相變壓器，變壓器將市電轉(zhuǎn)化為電路能承擔(dān)的電壓。變壓器是變換交流電壓、電流和阻抗的器件，當(dāng)初級(jí)線圈中通有交流電流時(shí)，鐵芯（或磁芯）中便產(chǎn)生交流磁通，使次級(jí)線圈中感應(yīng)出電壓（或電流）。變壓器由鐵芯（或磁芯）和線圈組成，線圈兩個(gè)或兩個(gè)以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級(jí)線圈，其余的繞組叫次級(jí)線圈。

輸入電網(wǎng)電壓由額定值變化±10%時(shí)，穩(wěn)壓電源輸出電壓的相對(duì)變化量，有時(shí)也以絕對(duì)值表示。一般穩(wěn)壓電源的電網(wǎng)調(diào)整率等于或小于 1%、0.1%，甚至 0.01%。

1.2 半波整流電路

整流電路是把經(jīng)過變壓后的交流電通過具有單向?qū)щ娦阅艿恼鞫O管，將正負(fù)交替的正弦交流電壓變換為單向的脈動(dòng)直流電壓。但是，這種電壓直流幅值變化很大，包含有很多的脈動(dòng)交流成分，還不能作為直流電源使用。對(duì)于高質(zhì)量的穩(wěn)壓電源，其整流電路一般都選用橋式整流電路。本次設(shè)計(jì)橋式整流濾波電路，就是四個(gè)二極管兩兩并聯(lián)后接入輸出電壓分別把正負(fù)電壓整流在輸出時(shí)候獲得了正負(fù)輸出的兩次的整流電壓。

1.3 電容濾波電路及工作原理

設(shè)電容兩端初始電壓為零，并假定t=0時(shí)接通電路，U2為正半周，當(dāng)U2由零上升時(shí)，V1、V5導(dǎo)通，C被充電，同時(shí)電流經(jīng)V1、V5向負(fù)載電阻供電。忽略二極管正向壓降和變壓器內(nèi)阻，電容充電時(shí)間常數(shù)近似為零，因此U0=UC≈U2，在U2達(dá)到最大值時(shí)，UC也達(dá)到最大值，然后U2下降，此時(shí)，UC＞U2，V1、V5截止，電容 C 向負(fù)載電阻 RL放電，由于放電時(shí)間常數(shù)τ=RLC一般較大，電容電壓UC按指數(shù)規(guī)律緩慢下降，UC，V2、V4導(dǎo)通，電容C再次被充電，輸出電壓增大，以后重復(fù)上述充放電過程。其輸出電壓波形近似為一鋸齒波直流電壓。為獲得良好濾波效果，一般取(T為輸入交流電壓的周期)。

1.4 穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì)

穩(wěn)壓器把不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓輸出。它利用調(diào)節(jié)流過穩(wěn)壓管自身的電流大?。ǘ穗妷夯静蛔儯﹣頋M足負(fù)載電流的改變，并與限流電阻配合將電流的變化轉(zhuǎn)換成電壓的變化，以適應(yīng)電網(wǎng)電壓的波動(dòng)。在電網(wǎng)電壓不變時(shí)，負(fù)載電流的變化范圍就是穩(wěn)壓管電流的調(diào)節(jié)范圍。負(fù)載不變時(shí)，電網(wǎng)電壓的波動(dòng)，在波動(dòng)至最低時(shí)必須保證穩(wěn)壓管工作在反向擊穿狀態(tài)，在波動(dòng)至最高時(shí)，要保證管子的功耗不超過允許的最大管耗。本設(shè)計(jì)的是固定式三端穩(wěn)壓器。固定式三端穩(wěn)壓器又分為以下系列：CW7800（正電源）和CW7900（負(fù)電源）。其額定輸出電流以78或（79）后面所加字母來區(qū)分。L表示0.1A，M表示0.5A，無字母表示1.5A。如CW7805表示輸出為+5V，額定輸出電流為1.5A。

2 注意事項(xiàng)

把220V交流電壓轉(zhuǎn)換成+15V和-15的直流電源的電路圖，濾波電容不能接反，三端穩(wěn)壓器引腳不能接錯(cuò)，輸出端不應(yīng)有短路現(xiàn)象。CW7800和CW7900系列在降壓電路中應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

（1）輸入輸出壓差不能太大,太大則轉(zhuǎn)換效率急速降低，而且容易擊穿損壞；

（2）輸出電流不能太大，1.5A是其極限值。大電流的輸出，散熱片的尺寸要足夠大，否則會(huì)導(dǎo)致高溫保護(hù)或熱擊穿；

（3）輸入輸出壓差也不能太小,大小效率很差。

3 總結(jié)

由于采用的是由變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓的流程思路將220V交流電壓變換成15V的直流電源，而其中主要是以三端固定穩(wěn)壓器CW7815、CW7915構(gòu)成的穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì)作為設(shè)計(jì)的重點(diǎn)核心內(nèi)容。三端固定穩(wěn)壓器CW7815的使用使系統(tǒng)具有功能強(qiáng)、性能可靠、成本低、方便易學(xué)等的特點(diǎn)。為滿足設(shè)計(jì)需要，使用濾波電路的過濾，輸出端產(chǎn)生了精度高、穩(wěn)定度好的直流輸出電壓。在我們?cè)O(shè)計(jì)和調(diào)試的過程中，也發(fā)現(xiàn)一些問題，濾波電路濾除整流后電壓中總是還含有交流成分，使之不能成為平滑的直流電壓，從而為整個(gè)電路的下步步驟帶來了較大的影響。另外，當(dāng)輸入交流電源電壓波動(dòng)、負(fù)載和溫度變化時(shí)，直接影響了輸出直流電源穩(wěn)定。因此，如果設(shè)計(jì)能夠單一化，那么整個(gè)電路的誤差將會(huì)大大的減小，為整個(gè)電路帶來更精確的結(jié)果，是調(diào)試現(xiàn)象更加顯著。

通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我學(xué)會(huì)了知識(shí)和技能。在本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我選擇了線性直流穩(wěn)壓電源為設(shè)計(jì)題目。這是一個(gè)主要以模電為核心的設(shè)計(jì)課題。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)強(qiáng)化了我在大學(xué)期間所學(xué)的基礎(chǔ)課及專業(yè)課的認(rèn)識(shí)和理解，鞏固了我的整體知識(shí)體系結(jié)構(gòu)，并且通過自行設(shè)計(jì)電路圖我熟悉了各種制圖的工具軟件，其實(shí)主要使用了Protel99se這一工具軟件。另外，在設(shè)計(jì)過程中，熟悉掌握了電路元器件的選擇方法，特別是集成三端固定穩(wěn)壓器的型號(hào)參數(shù)及應(yīng)用。最后，通過調(diào)試使我掌握了直流穩(wěn)壓電源的調(diào)試與測(cè)試方法。

最后，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)還使我了解了科學(xué)論文的寫作規(guī)范，熟悉了Office辦公軟件的使用。這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)我而言并不是簡(jiǎn)單的完成一個(gè)課題，而是鞏固了我的專業(yè)知識(shí)，練習(xí)了我的實(shí)踐操作能力和解決問題的能力。

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