项目3 固定式双电源直流稳压电路设计

日常生活中恒压源很常见，蓄电池、干电池是直流恒压电源，而220V交流电则可认为是一种交流恒压电源，因为它们的输出电压是基本不变的，是不随输出电流的大小而大幅变化的。本项目所介绍的固定式双电源直流稳压电路，可将交流电源转变为要求的直流电源，具有操作方便、电压稳定度高等特点，其输出电压精确可测。

设计任务

设计一个简单的直流稳压电源，将市电转变为直流稳压±15V。

基本要求

能够提供稳定的±15V直流稳压电源。

最大输出电流为1A，电压调整率≤0.2%，负载调整率≤1%，纹波电压（峰-峰值）≤5mV（最低输入电压下，满载）。

具有过流及短路保护功能。

系统组成

固定式双电源直流稳压电路系统主要分为以下四部分。

降压电路：利用变压器对220V交流电网电压进行降压，将其变为所需要的交流电压，以满足±15V电源输出的需要。

整流电路：将交流电压变为单向脉动的直流电压。

滤波电路：滤除整流电路输出的直流电中的纹波，将脉动的直流电压转变为平滑的直流电压，主要利用储能元件电容来实现。

稳压电路：清除电网波动及负载变化的影响，保持输出电压的稳定。

系统模块框图如图3-1所示。

图3-1 系统模块框图

模块详解

1.整流电路

它是全波整流的一种方式，称为桥式整流电路。该电路使用四个二极管，变压器有中心抽头。单相桥式整流电路的变压器中只有交流电流流过，效率较高。利用两个半桥轮流导通，形成信号的正半周和负半周。使用有中心抽头的变压器则可以得到正负两个电压输出。整流电路原理图如图3-2所示。整流电路输出用示波器监视，仿真结果如图3-3所示。

图3-2 整流电路原理图

图3-3 整流电路输出仿真结果

交流电压设定如图3-4所示，为了模仿市电经降压后的输入电压，将电压输入设置为50V，频率设置为50Hz。

图3-4 交流电压设定

2.滤波电路

电容滤波一般负载电流较小，可以满足放电时间常数较大的条件，所以输出电压波形的放电段比较平缓，纹波较小，输出脉动系数S小，输出平均电压U_O大，具有较好的滤波特性。把电容和负载并联，正半周时电容充电，负半周时电容放电，就可使负载上得到平滑的直流电。电路在三端稳压器的输入端接入电解电容C₁=C₃=1000μF用于电源滤波，其后并入电解电容C₂=C₄=4.7μF用于进一步滤波。在三端稳压器输出端接入电解电容C₅=C₆=4.7μF用于减小电压纹波，而并入陶瓷电容C₇=C₈=100nF用于改善负载的瞬态响应并抑制高频干扰（陶瓷小电容电感效应很小，可以忽略，而电解电容因为电感效应在高频段比较明显，所以不能抑制高频干扰）。滤波电路如图3-5所示。