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仪器电源方案 性能指标：提供双极性电压源，正负15V，正负12V，正负5V 误差0.3V; 输入电压：220V，50Hz市电，电压变化范围是15%~-20% 输出电压可调范围：0~36V 最大电流：1A； 电源纹波：5mV 过流保护作用。 设计思路： 小功率稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成，如图1所示。 + 电 源 + 整 流 + 滤 波 + 稳 压 + u1 u2 u3 uI U0 _ 变压器 _ 电 路 _ 电 路 _ 电 路 _ （a）稳压电源的组成框图 u1 u2 u3 uI U0 0 t 0 t 0 t 0 t 0 t （b）整流与稳压过程 硬件设计及元件选择： 1．电源变压器 电源变压器的作用是将来自电网的220V交流电压u1变换为整流电路所需要的交流电压u2。电源变压器的效率为： 其中：是变压器副边的功率，是变压器原边的功率。一般小型变压器的效率如表1所示： 表1 小型变压器的效率 副边功率 效率 0.6 0.7 0.8 0.85 因此，当算出了副边功率后，就可以根据上表算出原边功率。 变压器选择：环形变压器的铁心是用优质硅钢片（片厚一般为0.35mm以下），无缝地卷制而成， 这就使得它的铁心性能优于传统的叠片式铁心。环形变压器的线圈均匀地绕在铁心上 ，线圈产生的磁力线方向与铁心磁路几乎完全重合，与叠片式相比激磁能量和铁心损 耗将减小20％以上，由此带来了下述一系列的优点。 1）电效率高铁心无气隙，叠装 系数可高达95％以上，铁心磁导率可取1.5～1.8T（叠片式铁心只能取1.2～1.4T）， 电效率高达95％以上，空载电流只有叠片式的10％。2)外形尺寸小，重量轻环形变压 器比叠片式变压器重量可以减轻一半，只要保持铁心截面积相等，环形变压器容易改 变铁心的长、宽、高比例，可以设计出符合要求的外形尺寸。3)磁干扰较小环形变压 器铁心没有气隙，绕组均匀地绕在环形的铁心上，这种结构导致了漏磁小，电磁辐射 也小。4) ，绕组均匀地绕在环形的铁心上另一个作用是坚固铁芯，以减小电磁振动 ，降低音频噪声，还可以作为绕组间的静电屏蔽。 经过比较分析，仪器电源选用带多路输出的环形变压器，所选用的环形变压器带有交流18V，12V，6V输出端，为实现多路输出提供了优越的条件。 2．整流和滤波电路 在稳压电源中一般用四个二极管组成桥式整流电路，整流电路的作用是将交流电压u2变换成脉动的直流电压u3。滤波电路一般由电容组成，其作用是把脉动直流电压u3中的大部分纹波加以滤除，以得到较平滑的直流电压UI。UI与交流电压u2的有效值U2的关系为： 在整流电路中，每只二极管所承受的最大反向电压为： 流过每只二极管的平均电流为： 其中：R为整流滤波电路的负载电阻，它为电容C提供放电通路，放电时间常数RC应满足： 其中：T = 20ms是50Hz交流电压的周期。 经过分析，整流电路采用全波整流电路结构，整流器选用导通电压降低的肖特基二极管1N5404，导通压降可以小于0.5V，提高电源效率，在电容式输入电路中，整流二极管的额定电流应为输出电流的3~10倍，1N5404的最大电流是3A，足以满足要求，1N5404也有足够大的反向击穿电压，保证整流电路在极端条件下不被烧坏。 滤波电路选用电容滤波。为了尽量减小输出电压的纹波，结合实际成本，考虑用2200~4700uF电解电容加上0.1uF的瓷片电容作为滤波电容。 3．稳压电路 由于输入电压u