桥式整流电路

Answer 1

选择家用电流源作为电源输入，其有效值为220V，频率为50Hz。变压器线圈数量为10：1，用于将电压降至适当水平。稳压芯片MC7805用于电压稳定，其参数包括输出电压范围4.8V-5.2V，最大输出电流为1.5A，具有热过载保护、短路保护和使用方便等特性。

桥式整流电路原理如下：在交流电压正半周时，二极管D1、负载电阻RL和D3构成回路，输出电压Vo=Vi-VD1-VD3；在负半周时，二极管D2、负载电阻RL和D4构成回路，输出电压Vo=vi-VD2-VD4。滤波电容在电路中起到平滑电压波形的作用。

三端稳压管7805在电路中用于提供稳定的输出电压。输入电压不应超过36V，最大输出电流为1.5A，输入输出电压差保持在2V。热过载保护和短路保护功能确保了电路的稳定性和安全性。

在电路仿真中，输入为有效值16V的交流电压，通过稳压电路输出5V电压。考虑到芯片功率可能过载，使用两块LM7805芯片串联，以确保在高电流输出时的稳定性。滤波电容选择330/220uF时，输出电流需小于150/100mA。选择电容时，应考虑功率平衡，通常电解电容和瓷片电容的组合使用。二极管D2的最大反向工作电压Urm为38V，在此情况下，电压为-16V时，C1正极电压为21.4V。

经过滤波电容C1，整流桥输出电压16V经过滤波后，电压变为21.4V，大约是整流桥输出电压的1.414倍。滤波电容的计算公式为C=I/(△V*f)，实际应用中应留有余量5-10倍。电容的耐受电压应为设计值的1.5倍。电解电容容量大，主要用于储能和滤除低频波；瓷片电容容量小，精度高，主要用于滤除高频波，并与电解电容配合使用。

电路中电容的容抗计算公式为Xc=1/(2πfC)，其中Xc表示电容器的容抗，单位为Ω；f表示交流电频率，单位为Hz；C表示电容器的容量，单位为F。频率越高，电容器的电容量越大，容抗就越小。电容通过不断充放电，实现对负载电压的稳定。

在电路设计中，可以使用稳压管和三极管代替7805芯片来输出5V电压。原理上，当三极管导通时，Ub=5.6V，Ue=5V，Uce≈0V，当Ue大于Ub时，三极管截止，Ue下降到5V，三极管再次导通。电容滤波作用使负载电压稳定在5V。R2控制三极管基极电流，D7稳压管保持负载电阻R1得到稳定的5V电压。