双路可调直流稳压电源设计与制作

（一）直流稳压电源的基本组成
直流稳压电源是将频率为50Hz、有效值为220V的单相交流电压转换为幅值稳定、输出电流为几十安以下的直流电源，其基本组成如图（1）所示：

图（1） 直流稳压电源的方框图
直流稳压电源的输入为220V的电网电压，一般情况下，所需直流电压的数值和电网电压的有效值相差较大，因而需要通过电源变压器降压后，再对交流电压进行处理。变压器副边电压有效值决定于后面电路的需要。
变压器副边电压通过整流电路从交流电压转换为直流电压，即正弦波电压转换为单一方向的脉动电压，半波整流电路和全波整流电路的输出波形如图所示。可以看出，他们均含有较大的交流分量，会影响负载电路的正常工作。
为了减小电压的脉动，需通过低通滤波电路滤波，使输出电压平滑。理想情况下，应将交流分量全部滤掉，使滤波电路的输出电压仅为直流电压。然而，由于滤波电路为无源电路，所以接入负载后势必影响其滤波效果。对于稳定性要求不高的电子电路，整流、滤波后的直流电压可以作为供电电源。
交流电压通过整流、滤波后虽然变为交流分量较小的直流电压，但是当电网电压波动或者负载变化时，其平均值也将随之变化。稳压电路的功能是使输出直流电压基本不受电网电压波动和负载电阻变化的影响，从而获得足够高的稳定性。
（二）各电路的选择
1.电源变压器
电源变压器T的作用是将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压Ui。实际上，理想变压器满足I1/I2=U2/U1=N2/N1=1/n，因此有P1=P2=U1I1=U2I2。变压器副边与原边的功率比为P2/ P1=η，式中η是变压器的效率。根据输出电压的范围，可以令变压器副边电压为22V，即变压系数为0.1。
2.整流电路
（1）半波整流


图（2） 半波整流电路 图（3） 半波整流电路的波形图
整流电路如图（2）所示，其输出电压平均值就是负载电阻上电压的平均值Uo(AV)。从图（3）所示波形图可知，当wt=0～π时，Uo= U2sinwt;当wt=π～2π时，Uo=0。所以，求解Uo的平均值Uo(AV)，就是将0～π的电压平均在0～2π时间间隔之中，如图（3）所示，写成表达式为: Uo(AV)=1/2π U2sinwtd(wt)解得: Uo(AV)= U2/π≈0.45U2负载电流的平均值: Io(AV)= Uo(AV)/RL半波整流电路中的二极管安全工作条件为：a）二极管的最大整流电流必须大于实际流过二极管平均电流，即IF＞IDO=ULO/RL=0.45U2/RLb）二极管的最大反向工作电压UR必须大于二极管实际所承受的最大反向峰值电压URM，即UR＞URM=U2单相半波整流电路简单易行，所用二极管数量少。但是由于它只是利用了交流电压的半个周期，所以输出电压低，交流分量大，效率低。因此，这种电路仅适用于整流电流较小，对脉动要求不高的场合。（2）全波桥式整流电路为了克服单相半波整流电路的特点，在使用电路中多采用单相全波整流电路，最常用的是单相桥式整流电路。如图（4）所示

图（4） 全波桥式整流电路
设变压器次级电压U2=U2msinwt=U2sinwt，其中U2m为其幅值，U2为有效值，负载电阻为100Ω。在电压U2的正半周期时，二极管D1、D3因受正向偏压而导通，D2、D4因承受反向电压而截止；在电压U2的负半周期时，二极管因受D2、D4正向偏压而导通，D1、D3因承受反向电压而截止。U2和UL的波形如图（5）所示，显然，输入电压是双极性，而输出电压是单极性，且是全波波形，输出电压与输入电压的幅值基本相等。