线性电路设计.doc

线 性 电 源 电 路 设 计 总 述 电子电路与电子设备都需要有一个稳定的直流电源提供能量，而且对于我们现在所面临的控制器而言，都是利用电网提供的交流电源，经过整流、滤波、稳压后，滤去其不稳定的脉动、干扰成分，来使电子电路与电子设备保持正常的工作，并且我们目前绝大部分都是使用的线性电源，即通过降压、整流、滤波、稳压后而提供给电子电路及芯片工作的。下面我们就原理及设计规范分各部分具体说明。 第一部分：原理性介绍 下面我们就线性电源的降压、整流、滤波、稳压部分分节做较为详尽的原理性介绍 线性电源电路的方框图与典型原理图： 线性电源电路基本上由四部分组成：变压器降压、二极管或桥堆整流、电容或电感滤波、三端稳压块稳压，他们之间的组合则可构成一个最基本的，也是最可靠的线性电源电路： V1~ 变压器 V01 整流 V02 滤波 V03 稳压 V0负载 方框图 变压器 整流桥 7812 7805 C1 C2 C3 C4 C5 C6 典型电路图 二、线性电源电路的降压部分即电源变压器部分 结构与原理 变压器由线圈绕组、铁芯组成。一压般而言，变器还有一个外壳，用来起屏蔽和固定作用。 一般的变压器具有一个一次绕组、一个或多个二次绕组，线圈绕在铁心上。给一次绕组加上交流电，由于电磁感应的原理，在二次绕组上则有电压输出。 给一次绕组加上交流电后，在二次绕组周围则产生交变磁场，一次绕组通电后产生的磁力线绝大部分由铁心构成回路（铁心的磁阻远小于空气的磁阻）。二次绕组绕在铁心上，这样它的线圈切割磁力线而产生感应电动势，结果在二次绕组两端有电压输出。无论在铁心上绕几个二次绕组，二次线圈上都会切割磁力线而产生感应电动势。 2、主要特性 电压比： 亦称匝变比，用n表示。它是一、二次绕组匝数之比： n=N2/N1=V2/V1; 式中 ： n——变压器的匝比 N2——二次绕组的匝数 N1——一次绕组的匝比 V2——二次绕组的输出电压 V1——一次绕组的输出电压 将上面的公式变换一下，得： V2= V1*N2/N1 从上式可知， 当n1时，V2 V1,为升压变压器； n=1时，电压未变化，称为1：1变压器（如隔离变压器）； n1时，V2 V1,为降压变压器，这是常用的一种变压器，也是目前我们所用的变压器。 ② 电压与电流的关系 为分析方便，假设变压器是无损耗的，那么一次侧输入功率等于二次侧输出功率，即 P1=P2。由P=V*I可知： I1*V1=I2*V2； V1/ V2= I2/ I1； 从上式可知，当V1 V2时（即n1），有I1I2；当V1〈 V2时（即n1），有I1I2；换句话说，在降压变压器中，二次侧输出小电压大电流，二次侧输出电流大于一次侧输入电流，所以这种变压器的二次绕组线径比一次绕组线径粗；在升压变压器中，二次侧输出大电压小电流，二次侧输出电流小于一次侧输入电流，所以这种变压器的二次绕组线径比一次绕组线径细。 在实际应用中，变压器是存在损耗的，但电压、电流关系仍符合以上所述的关系。 ③ 阻抗关系 变压器可以进行电压变换，在某些场合则是利用它的阻抗变换特性。 利用欧姆定律，上述推导公式做适当的变换，得； P=V2/Z； P1=P2； V12/Z1=V22/Z2； Z2/Z1=V22/V12=（V2/V1）2=（N2/N1）2=n2； 式中： Z1Z2——二次负载阻抗 n——匝比 由上式分析可知，Z1、Z2之间的关系与n2有关： 当n1=n2时，Z1=Z2，这说明变压器一次侧的输入阻抗等于二次侧的负载阻抗，此时变压器无阻抗变换作用； 当n1n2时，Z1=Z2/ n2，这说明变压器一次侧的输入阻抗等于二次侧的负载阻抗降低n2倍； 当n1n2时，Z1=Z2/n2，这说明变压器一次侧的输入阻抗等于二次侧的负载阻抗提高（1/n）2； 在放大器的级间耦合电路中，为了能使负载获得最大的激励阻抗，往往采用变压器（阻抗变压器）来进行阻抗的匹配。因为最佳阻抗匹配的条件是激励信号源内阻等于负载阻抗，此时能使负载获得最大功率。 ④ 互感现象 变压器是利用互感现