（电路设计）交流转直流电路.docx

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1、如今基本每个家用电器都是在直流下工作的，但我们是从发电站获得的交流 电，因为交流电在传输上比直流电更高效，减少了能量损失。所以基本每个应用 都有着交流转直流转换器电路。在交流转直流中有两种转换器被广泛使用。一是传统的变压器线性转换器，它使用了一个简单的二极管桥，电容，稳压 器。简单的二极管桥可以用DB107这样的单个半导体设备构成，也可以用4个 独立的二极管1N4007构成。另一种转换器则是SMPS,也就是我们常说的开关 电源，使用高频的小变压器和一个开关稳压器来提供直流输出。本项目中，我们将讨论传统变压器的设计，并用简单的二极管和电容来完成 交流到直流的转换，同时可选稳压器来稳定输出直流电压

2、。我们会用输入电压为 230V的变压器，该转换器的输出为12V IAo所需元器件IA 13V的变压器4个1N4007二极管1个额定电压为25V的IOOOuF电解电容LDO （此处使用的是LM2940）万用表来测量电压电路图及解释交流转直流的电路很简单。此处变压器用于将230V交流电压降至13 V交流。4个整流二极管用于交流输入整流。1N4007的最大重复反向峰值电压为 1000V,正向平均整流电流为1A。这四个二极管用于转换变压器传来的13V交 流电。二极管用于桥式变换器，这也是交流转直流中最重要的部分。滤波电容Cl加在桥式变换器后，用于平缓输出电压。低压差线性稳压器ICl接在最后，用于控制电

3、压输出。交流转直流电路的原理降压变压器用于将高交流电压转换为低交流电压。此处的变压器为IA 13V 的。然而，实际在有负载的情况下，实际输出会降至12.5到12.7V左右。二极管桥则由四个二极管组成。二极管是可以将交流转直流的半导体元件。二极管桥内的电流方向如下图所示。其中D2和D4阻隔交流的反向峰值，让电流在单一方向上流动。这是一个 全桥整流，意味着二极管桥会整流交流信号的正负两峰值。转换的时候大电容Cl会充电，并平缓输出电压。但它输出的仍不是稳定的 电压。所以这里就要用到稳压器，LM2940,也就是图中的IC1。LDoLM2940是一个TO220封装的三引脚设备。LDO代表的是低压降。引

4、脚图如下图。OUTPUT GND INPUT有的稳压器在输入电压上有限制，这样才能有保证的输出电压。有些线性稳 压器标注了输入电压和输出电压间至少要有2V的电压差，也就是为了得到稳定 的12V输出，比如得有14V的输入电压。而对于LM2940,规格书中注明输入 和输出之间至少要0.5V的电压差。输出结果如下图万用表所示。基于变压器交流转直流电路的限制1 .如果输入交流电压有波动或是交流电压大幅下滑，那么输出交流电压也会 下滑。所以230VAC转12VDC的转换器不能用于IlOV的供电线路。为了解决 这个问题，需要另一组电路来适应不同的输入电压。2 .要拥有广泛的输入电压范围的话，成本就会变高，

5、因为变压器本身就已经 占了整个转换器电路60%的成本。3 .另一个限制就是转换效率低下。变压器加热后会损耗不必要的能量。4 .变压器的重量会增加整个产品的净重。5 .由于变压器的存在，产品需要腾出大量空间给该转换电路。结论：综上可知，开关电源才是交流转直流的理想高效的选择。电子元器件在进行工作的时候，都会需要使用到直流电源来进行供电。但是 由于电池费用较高，我们一般都只是会使用功耗较低的设备。而为了改变这样的 情况，就出现了将交流转直流电源这一方式来解决出现的问题。那么都有哪些方 法呢？一、交流转直流电源简介交流电源转换为直流电源一般需要经过降压、整流、滤波和稳压得到的直流 电源为工频直流电源

6、。整流电路是将工频交流电转换为脉动直流电。滤波电路将 脉动直流中的交流成分滤除，减少交流成分，增加直流成分。稳压电路采用负反 馈技术，对整流后的直流电压进一步进行稳定。二、交流转直流电源方法交流转直流电源的方法我们通常按照直流电源类型分为三类，即半波整流电 路、全波整流电路以及单相桥式整流电路。详细讲解如下：1 .半波整流电路：这种方式就是利用的二极管的单向导电性能实现的，主要 就是将经过变压器出来的电压话费半个周期达到负载。另半个周期被二极管所 阻，则是没有电流的。通过这种方式转直流电源，可以有效地降低变压器的效率, 提高滤波电路要求。78122 .全波整流电路：这种方法是的变压器与半波整流

7、电路相同，使用四个二极 管组成的桥式电路。能够将次级线圈的正、负半周都用起来二是变压器的次级绕 组圈数加倍，中间抽头，实际上由两个次级线圈构成。中间抽头接负载一端，另 两个端子各串联一个二极管后接负载的另一端。3 .单相桥式整流电路：这个方法是最基本的交流转直流电源的方法，在分析 整流电路的时候，电路中的二极管是有着单向导电性的。当正半周时，二极管 DK D3导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。当负半周时，二极管D2、 D4导通，在负载电阻上得到正弦波的负半周。在负载电阻上正、负半周经过合 成，得到的是同一个方向的单向脉动电压。交流转直流电路图（一）交流变直流的电路是将正弦渡交流电变成直流的

8、电路，如果输入的信号不是 正弦波，而是三角波或是失真比较大的正弦波，平均值与有效值的关系就为Ln 倍，因而测量误差就会比较大，这种情况不用平均值，而是直接换算成能求得交 流的有效值再转换成直流，圈所示为交流有效值与直流的转换电路，它主要用于显示器及其直流交流转换器。显示器包括灯管以及直流交流转换器。直流交 流转换器包括脉冲宽度调制单元、直流直流转换单元及自振式电路。脉冲宽度调 制单元用于输出PWM信号，PWM信号的脉冲宽度是依据电平信号所决定。直 流直流转换单元接收第一直流电压并转换为第二直流电压，其中第二直流电压的电平是由PWM信号决定。自振式电路根据第二直流电压产生交流电压至灯管。 直流交

9、流转换器通过电平信号可以决定输出的交流电压的电平，当直流交流转换 器是以突发模式操作时，电平信号为交错的高电平与低电平，使得输出的交流电 压为突发式。逆变电源把直流电逆变成交流电的电路称为逆变电路。在特定场合下，同一 套晶闸管变流电路既可作整流，又能作逆变。如下图所示：Ia）-2ooW逆变电源交流转直流电路图（四）高电压升压电源电路：交流220V转直流600V开关电源电路 规格：输入电压二220VaC 10 % 5060Hz输出电压=0600Vdc 0.25A开关频率：70100kHz设计指南：DCM的模式下，输出功率为200瓦输入有效值电流的劣化状况连续电流模式计算公式为：P 200nwx

10、=广三 0.72JZ 2200.92如果最佳操作占空比设定为D = 0.35 ,然后输入峰值电流/=2 = 24.1!L1V因此，电压检测电压等级限制从FAN7554数据是1.5VNTC交流转直流电路图（五）220V转正负5V电源电路图正负5V电源电路图78和79系列分别是正电压和负电压串联稳压集成电路, 体积小、集成度高、线性调整率和负载调整率高，在线性电源时代占领了很大市 场。LM7805为固定+5V输出稳压集成电路（采取特殊方法也可使输出高于5V）, 最大输出电流为1A,标准封装形式有TO-220、TO-263o 78和79系列集成电路 应用相对固定，电路形式简单，只是正负直流电压输出时

11、应注意变压器最小输出 功率和最小输出电压，如图1所示。根据能量守恒原则，在理想状态下电源输入输出功率相等。在实际中，考虑 铜损和其他元器件的损耗，电源的输出功率小于输入功率。78系列和79系列稳 压前后直流电压差为23V。由于为正负双电源输出，稳压前后直流电压差应为 56V图6,LM7805和LM7905构成的正负电压输出交流转直流电路图（六）精密交流直流转换器电路如下图所示：交流转直流电路图（七）下图是一个12V的直流输出电源，常用于收录机等，T是一个次级绕组有中 心抽头的降压式电源变压器，其初级绕组a, b两端接输入的交流市电220V,次 级绕组c到y之间的匝数等于d到y之间的匝数，故C到y之间的感应电压等于 d到y之间的感应电压，输出各为交流13V左右，采用全波整流电路，当C端为 交流正半周时，DI导通，D2不导通，当d端为交流正半周时，D2导通，Dl不 导通，输出的脉动电压采用C型滤波后，在负载RL上得到了 12V的直流电压。本电路也可以改为半波整流电路，变压器重新设计，次级绕组设计为单组 13V,采用一只整流管，或者就将上图中的Dl或者D2取消，对应的绕组悬空 不用，即成为了半波整流电路。也可以改为全桥式整流电路，在变压器次级绕组 的单组13V上，采用四只整流管或者一只整流桥堆，即成为全桥整流电路。