集成直流稳压电源设计(本科毕业论文完整版)(3)

和理想直流电源还有一定的差距，主要因为两方面的原因：第一，当负载电流发

生变化时，由于整流滤波电路存在内阻，输出的直流电压将会随之发生变化；第

二，当电网电压有波动时，整流电路的输出电压与变压器副边电压有直接的关系，

因此输出直流电压也会发生变化。

根据设计任务的要求，可以采用LM7805,LM7812和LM7912,LM317共同组成

所需的稳压电路。利用固定式三端稳压器LM7812和LM7912组装的电路可对称输

出±12v的直流电压；LM7805固定式三端稳压器可输出+5V电压；采用LM317可

调式三端稳压器能够组装输出连续可调的(+3～+9)V直流电压。

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第三章 单元电路的原理和设计

3.1 电源变压器

变压器是一种利用线圈互感特性构成的元器件，几乎所有的电子产品中都会

用到变压器进行变压。变压器的工作原理比较简单，但是在不同的使用场合，变

压器的绕制工艺和方法会有所不同。通常，变压器的功能主要有：电压变换；阻

抗变换；隔离；稳压等。它是由一个初级线圈及一个次级线圈组成。

电源变压器的效率是副边功率与原边功率的比值，即

=P2/P1 (3-1)

其中：P2是变压器副边的功率，P1是变压器原边的功率。一般小型变压器的

效率如表3-1所示：

表3-1 小型变压器的效率

一般根据变压器副边输出的功率P2来选取变压器。由稳压器的要求得出变

压器副边的输出电压U2与稳压器输入电压Ui的关系。U2的值不能取大，U2越

大，稳压器的压差越大，功耗也越大。一般取U2≥Uimin/1.1，I2>I0max。。

3.2整流电路

桥式整流电路是使用最多的一种整流电路。其电路如图3-1所示，这种电路，

只要增加两只二极管口连接成"桥"式结构，便具有普通全波整流电路的优点，而

同时在一定程度上克服了它的缺点。因为二极管具有单向导电性，在分析整流电

路工作原理时，整流电路中的二极管是作为开关运用。在桥式整流电路中，流过

变压器次级的电流是正负相对称的，没有直流成分流过次级绕阻。桥式整流电路

的输出电压高，谐波电压较小，管子所承受的最大方向电压较低，同时因电源变

压器在正负半周内部都有电流供给负载，使电源变压器得到了充分的利用，利用

效率较高。

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图3-1 桥式整流电路

1.桥式整流电路的工作原理

如图3-1所示，

当U2为正半周时，对D1、D3加正向电压，Dl，D3导通；对D2、D4加反向

电压，D2、D4截止。电路中构成U2、Dl、RL 、D3通电回路，在RL上形成上正

下负的半波整流电压；

当U2为负半周时，对D2、D4加正向电压，D2、D4导通；对D1、D3加反向

电压，D1、D3截止。电路中构成U2、D2、RL 、D4通电回路，同样在RL上形成

上正下负的另外半波的整流电压。

如此重复下去，结果在RL上便得到全波整流电压。其波形图和全波整流波

形图是一样的。从图3-1中还不难看出，桥式电路中每只二极管承受的反向电压

等于变压器次级电压的最大值。

如图3-2所示，经过桥式整流后，在负载电阻RL上正得到的是同一个方向

的单向脉动电压。

t

t

图3-2桥式整流电路波形变化

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2.桥式整流电路的参数计算

(1)输出平均电压Uo。

由Uo波形可知，桥式整流电路的输出平均电压是半波整流电路的2倍， 即：

（3-2） UO 22U2 0.9U2

(2)流过每个二极管的平均电流ID。

由于D1 、 D3和D2、 D4轮流导通， 因此流过每个二极管的平均电流只有

负载电流的一半， 即：

U 1 1 U o 2

L L （3-3） ID 2Io 2R 0.45R

(3)二极管承受的最高反向峰值电压URM。

当U2上正下负时，D1 、D3导通，D2、D4截止， D2 、D4相当于并联后跨

接在U2上，因此反向最高峰值为：

URM 2U2（3-4）

3.单相桥式整流电路的负载特性曲线

单相桥式整流电路的负载特性曲线是指输出电压与负载电流之间的关系曲

线。如图3-6所示：该曲线的斜率代表了整流电路的内阻。

图3-3单相桥式整流电路的负载特性曲线

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3.3 滤波电路

交流电经过整流电路后得到的是脉动直流，这样的直流电源由于所含交流纹

波很大，不能直接给电子电路供电。采用电容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。

电容滤波电路，如图3-9所示：

图3-4 电容滤波电路

图3-5 电容滤波变化示意图

1.工作原理

如图3-5所示，若电路处于正半周，则二极管D1、D3导通，变压器次端电

压U2给电容器C充电。此时C相当于并联在U2上，所以输出波形同U2 ，是正

弦形。在t1到t2时刻，二极管导电，Ｃ充电，Uo=Uc按正弦规律变化；t2到

t3时刻二极管关断，UC=URL按指数曲线下降，放电时间常数为RLC

。当放电时间