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5V直流稳压电源设计

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内容摘要

直流稳压电源一般由电源变压器，整流滤波电路及稳压电路所组成。变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电。整流器把交流电变为直流电。经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。本设计主要采用直流稳压构成集成稳压电路，通过变压，整流，滤波，稳压过程将220V交流电，变为稳定的直流电，并实现5V电压稳定输出。

关键词：5V，变压器，整流，滤波，稳压器

目录

TOC\o1-3\h\z\u内容摘要 I

引言 1

第1章直流稳压电源 3

2硬件电路 4

2.1设计要求 4

2.2电路设计 4

3．元件选取 8

3.1电源变压器 8

3.2整流二极管的选择 8

3.3滤波电容的C的确定 8

4．总结 10

参考文献 11

引言

关于稳压电源的分类，首先就应该清楚电源的输出是什么，是输出直流电还是输出交流电。第二个层次的分类可以根据调整管的工作状态来分类。第三个层次的分类就是根据稳压电路与负载的连接方式来分类。再往下面细分由于各种不同的电路特性相差太大，就不好一概而论，应该根据每一个具体类别的特性进行分类区分了。当然这里所谈的分类只是根据直流稳压电源的特点给出一个大致的分类思路，图1是根据上面的思路划分的稳压电源种类。

图1稳压电源分类

根据调整管的工作状态，我们常把直流稳压电源分成两类：线性稳压电源和开关稳压电源[1]。线性稳压直流电源的特点是：输出电压比输入电压低；反应速度快，输出纹波较小；工作产生的噪声低；效率较低(现在经常看的LDO就是为了解决效率问题而出现的)；发热量大（尤其是大功率电源），间接地给系统增加热噪声。

线性电源产品可广泛应用于科研、大专院校、实验室、工矿企业、电解、电镀、充电设备等。

开关电源的工作过程相当容易理解，在线性电源中，让功率晶体管工作在线性模式，与线形电源不同的是，PWM开关电源是让功率晶体管工作在导通和关断的状态，在这两种状态中，加在功率晶体管上的伏-安乘积是很小的（在导通时，电压低，电流大；关断时，电压高，电流小）/功率器件上的伏安乘积就是功率半导体器件上所产生的损耗。

与线性电源相比，PWM开关电源更为效的工作过程是通过“斩波”[2]，即把输入的直流电压斩成幅值等于输入电压幅值的脉冲电压来实现的。脉冲的占空比由开关电源的控制器来调节。一旦输入电压被斩成交流方波，其幅值就可以通过变压器来升高或降低。通过增加变压器的二次绕组数就可以增加输出的电压组数。最后这些交流波形经过整流滤波后就得到直流输出电压。

开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热等领域。

第1章直流稳压电源

直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成[2]，见图2。

图2直流稳压电源框图

其中：

①电源变压器：是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。

②整流电路：整流电路将交流电压变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压。常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。

③滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。各滤波电容C满足RC＝（3~5）T/2，或中T为输入交流信号周期，RL为整流滤波电路的等效负载电阻。

④稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。常用的集成稳压器有固定式三端稳压器与可调式三端稳压器。

第2章硬件电路

2.1设计要求

直流稳压电源的主要技术指标：

①输入电压交流220v，输出直流电压Uo=5v

②输出电流Io=1A

2.2电路设计

2.2.1整流电路

整流电路的作用是将交流降压电路输出的电压较低的交流电转换成单向脉动性直流电，这就是交流电的整流过程，整流电路主要由整流二极管组成[3]。经过整流电路之后的电压已经不是交流电压，而是一种含有直流电压和交流电压的混合电压，习惯上称单向脉动性直流电压。

采用二极管单相全波整流电路如图3所示。

图3单相全波整流电路

在u2的正半周内，二极管VD1、VD3导通，VD2、VD4截止；u2的负半周内，VD2、VD4导通，VD1、VD3截止。正负半周内部都有电流流过的负载电阻RL，且方向是一致的。电路的输出波形如图4所示。

图4整流电路输出波形

在桥式整流电路中，每个二极管都只在半个周期内导电，所