电源变压器有很多种：有降压的、有升压的，在这次的设计中我用的是降压变压器，它的作用是将来自电网的220V交流电压u1变
??为整流电路所需要的交流电压u2。
P2P1，其中：P2是变压器副边的功
率，P1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 P2 效率? 0.6 0.7 0.8 0.85 因此，当算出了副边功率P2后，就可以根据上表算出原边功率P1。 U1和U2的取值决定了相关器件及参数的选择，一般情况下，U1应比U0高3V左右（太小影响稳压，太大稳压器功耗大，易受热损坏）。故可取U1=12+3=15V，考虑电网电压10%的波动，最终取U1=16.7V,由 UL=（1.1-1.2）V2,变压器次有效值u2 为u2=U1/1.1=15.2V，但因本设计输出电压为12V，故变压器输出电压U2=18V，即变比为0.7，但在实际过程中，由于商家没有，选购了输出为24V的。 ⑶选用整流桥和滤波电容 整流桥： 整流输出电压平值 U????022sin(?t)d(?t)?22?U2?0.9U2=21.6V
二极管平均电流
1UOU2?0.45=0.327A ID?IO?22RLRL二极管最大反向压
URM?2U2=33.94V 故整流桥选用2W06W(1A,50V) 保护二极管选IN4001(1A,50V) 滤波电容：
RLC≥(3-5)T/2,则C1=5T/2RL, 式中T为交流电源周期，T=20ms， RL 为C1右边的等效电阻，应去最小值，由于Imax=500mA,因此 RL =U1/Imax=33,所以C1=C2=1515μf,可见C1的容量较大，应选电解电容，受规格限制，电容的耐压要≥25V,故滤波电容C取容量为2200uF，耐压为25V的电解电容。
发光二极管的保护电阻选用470?.
第三章 单元电路设计
3.1 电源变压器
过整流电路将交流变为脉动的直流电压。由于此脉动的直流压含有较的纹波，必须通过滤波电路加以滤波，从而得到平滑的直流电压。电源变压器的作用是将交流220V的电压变为所需的电压值，然后通过的电压还随电网电压波动、负载何温度的变化而变化。因而在整流、滤波电路之后，还需接稳压电路。稳压电路的作用是当电网电压波动、负载何温度变化时，维持输出直流电压稳定。
3.2 整流电路
利用二极管的单向导电性，将交流电压（电流）变成单向脉动电压（电流）
的电路，称为整流电路。交流电分为三相交流电和单相交流电，在小功率电路中一般采用单相半波、全波、桥式整流电路和倍压整流电路。本节主要研究单相桥式整流电路，对于倍压整流电路及全波整流电路，可通过相应参考书来了解。 为简化分析，假定二极管是理想器件，即当二极管承受正向电压时，将其作为短路处理；当承受反向电压时，将其作为开路处理。 单相桥式整流电路
为了保留全波整流电路效率高、脉动系数小的优点而克服其反向电压高的缺点，若使二极管承受的反向电压和半波电路一样，比全波整流电路减少一半，使二极管成本下降，可在此基础上多用几只二极管，如图3.1所示电路就基本解决
了上述问题。
图3.1 单相桥式整流电路 1）电路组成及工作原理
桥式整流电路由四只二极管组成的一个电桥，电桥的两组相对节点分别接变压器二次绕组和负载。这种电路有三种画法，如图所示。在工作时，D1、D2与D3、D4两两轮流导通。在u2正半周，二极管D1和D2正向导通，而D3、D4反向截止，形成负载电流i0，i0流通路径为：a→D1→RL→D2→b→a，u0=u2；在u2的负半周，二极管D3和D4正向导通，而D1、D2反向截止，形成负载电流i0，i0流通路径为：b→D3→RL→D4→a→b， u0=－u2。 由此可见，不论哪两只二极管导通，负载电流的方向都始终保持不变。电路各处电压、电流波形如图3.2 所示。 2）输出电流电压U0
由桥式整流电路的波形可知，其输出电压及流过二极管的电流与全波整流的波形相同：
U0=0.9U2 3）整流二极管的选择
由桥式整流电路的波形可知，每只二极管截止时所承受的反向电压为变压器副边电压峰值，因此，各二极管所承受的最大反向电压为 URM=2U2
虽然是全波整流，由于二极管仍然是只有半个周期导通。此值与半波整流电路相同，负载上的电流是这个数值的2倍。 ID=I0/2
图3.2 单相桥式整流电路的波形图 3.3滤波电路
经过整流后，输出电压在正负方向上没有变化，但输出电压波形仍然保
持正弦波的形状，起伏很大。为了能够得到平滑的直流电压波形，需要有滤波的措施。在直流电源上多是利用电抗元件对交流信号的电抗性质，将电容器或电感器与负载电阻恰当连接而构成滤波电路。电容有通高频、阻低频的作用，将其直
接并在整流电路后面，可以让高频电流通过电容流回电源，从而减少了流入负载的高频电流，降低了负载电压的高频成分，减小了脉动。
下面讨论电容滤波电路的工作原理，为讨论问题的方便，我们以半波整流电容滤波电路为例进行分析，电路如图3.3所示。
图3.3 单向半波整流电容滤波电路及其波形图 （1）工作原理
设u2波形如图3.3（b）所示，未接电容时，输出电压如图3.3（b）中的虚线所示。在u2正半周，设u2由零上升，二极管D导通，u0=u2，此时电源对电容充电，由于充电时间常数很小，电容充电很快，所以电容上升的速度完全跟得上电源电压的上升速度，uC=u2。当u2上升到峰值时，电容充电达到1.4U2，二极管D截止，随后u2下降，电容C向负载RL放电，放电时间常数为RLC，其值较大，所以电容电压下降的速度比u2下降到速度慢得多，此时负载电压靠电容C的放电电流来维持，u0=uC。当电容放电到b点时，uC＜u2，二极管D又导通，电容又被充电。充电至1.4U2后，又放电。如此重复进行，就得到输出电压的波形如图3.3（b）中实线所示。由图可见，经电容滤波后，负载电压变得平稳，且平均值提高了。桥式整流电容滤波电路的原理与半波时相同，其电路和波形如图3.4所示。 图3.4 单相桥式整流电容滤波电路及其波形图 （2）输出直流电压
在有滤波电容的整流电路中，要对其输出直流电压进行准确的计算是很困难的，工程上一般按下列经验公式进行估算。当电容的容量足够大，满足RLC≥（3－5）T/2（T为电网电压的周期）时， 对于半波整流电容滤波： U0≈ U2 对于全波或桥式整流电容滤波： U0＝1.2 U2 （3）滤波电容的选择
为了得到比较好的滤波效果，在实际工作中常根据下式选择滤波电容的容量。
对于半波整流： RLC≥（3－5）T 对于全波或桥式整流： RLC≥（3－5）T/2
由于电容值比较大，约为几十至几千微法，一般选用电解电容，接入电路时，注意极性不要接反，电容器的耐压值应大于1.4U2 。 （4）整流二极管的选择
对于半波整流滤波电路：ID=I0 ，URM=1.4U2
对于全波或桥式整流电容滤波电路：ID=I0/2 ，桥式整流URM=2U2 ，全波整流URM=2.8U2
由图3.3、图3.4可见，加上电容滤波，流过整流管的电流变成脉冲电流，由于电源接通的瞬间，电容相当于短路，有一个很大的冲击电流流过二极管，其瞬间值可以是正常工作时的好几倍，故在选择整流管最大允许的正向平均电流时，应留有充分的裕量，一般选IF = （2 ～3）ID 。 3.4 稳压电路
集成三端稳压器具有体积小，外围元件少，调整简单，使用方便且性能好，
稳定性高，价格便宜等优点，因而获得越来越广泛的应用。
常见的有固定式和可调式两类集成三端稳压器，内部多以串联型稳压电源为主，还有适当的过流、过热等保护电路。一般固定式较便宜，可调式较贵，性能也好些，功率相对也较大。故本次设计采用固定式三端稳压器。
主要有7800系列（输出正电压）和7900系列（输出负电压）。后两位数字通常表示输出电压的大小。图3.5是外形图和电路符号。加散热片后允许功耗达到7.5W，普通型稳压器最大输出电流为1. 5A。
图3.5 固定式集成三端稳压器外形及电路符号
1. 基本应用电路
图3.6所示为基本应用电路。具体型号应根据输出电压大小和极性选择。VI和VO间的差压，即|VI－VO|≈（3~5）V。图中C1用于抑制芯片自激，应尽量靠近稳压器管脚；C2用于限制芯片高频带宽，减小高频噪声。如果对输出要求高，还应接10μF以上的电解电容作滤波用。
图3.6 固定式三端稳压器基本应用电路
直流稳压电源的设计方法
