【文章內(nèi)容簡介】 較平坦，但是由于鐵芯的存在，比較笨重，體積比較大，而且容易引起電磁干擾。一般的情況下只適 用于低電壓，大電流的場合。電感濾波電路圖如圖 8 所示： V3 V2V4 V1RLL1 圖 8 電感濾波電路 方案二：采用電容濾波電路。由于電容在電路中也是起到儲存能量的作用，并聯(lián)的電容器在電源供給的電壓升高時，能夠把部分能量儲存起來，而當(dāng)電源電壓減低的時候，就能把能量釋放出來，是負(fù)載電壓比較平滑穩(wěn)定，也就是電容也有平波的作用。電容濾波電路比較簡單，而且負(fù)載直流電壓比較高，紋波也比較少，適用于負(fù)載電壓較高，負(fù) XIII 載變動不大的場合，也減輕了電路設(shè)計和實(shí)際焊接的工作。電容濾波電路原理圖如圖 9所示。 V3 V2V4 V1RLC 圖 9 電容濾波電路 經(jīng)過分析，最終 決定采用方案二。 經(jīng)過濾波，電路的電壓、電流波形如圖 10所示。 濾波電解電容 C的選擇原則是：取其放電時間常數(shù) RLC大于充電周期的 3～ 5 倍，其耐壓值必須大于脈動電壓峰值。對于橋式整流電路來說，脈動電壓峰值為 2U2， C的充電周期等于交流電源周期 T的一半，即 C≥ (3~5) T2RL，式中 RL為整流后的等效負(fù)載電阻，經(jīng)過考慮，本設(shè)計取 C為 2200uF。 設(shè)電容兩端初始電壓為零，并假定 t=0 時接通電路，輸入電壓 U2 為正半周，當(dāng) U由零上升時， V V3 導(dǎo) 通， C被充電，同時電流經(jīng) V V3向負(fù)載電阻供電。忽略二極管正向 壓降和變壓器內(nèi)阻，電容充電時間常數(shù)近似為零，因此 Uo=Uc≈ U2，在 u2 達(dá)到最大值時， Uc 也達(dá)到最大值，然后 U2 下降，此時， UcU2， V V3截止，電容 C向負(fù)載電阻RL放電，由于放電時間常數(shù)τ =RLC 一般較大，電容電壓 Uc 按 指數(shù)規(guī)律緩慢下降，當(dāng)下降到 |U2|Uc 時， V V4導(dǎo)通，電容 C再次被充電，輸出電壓增大，以后重復(fù)上述充放電 過程。其輸出電壓波形近似為一鋸齒波直流電壓，使負(fù)載電壓的波動大為減小。 XIV 圖 10 橋式整流、電容濾波時的電壓、電流波形 穩(wěn)壓電路 穩(wěn)壓電路是整個設(shè)計之 中一個很重要的組成部分，幾乎所有的電子設(shè)備都需要穩(wěn)定的直流電源供電才能正常工作。所以，研究和熟悉穩(wěn)壓電路的組成和設(shè)計具有非常重要的意義。 穩(wěn)壓電路主要用于提供更加穩(wěn)定的直流帶能源?？紤]到整流濾波電路的輸出電壓和理想的直流電源還是有相當(dāng)?shù)木嚯x，主要是存在兩方面的問題：第一方面，但負(fù)載電流變化的時候，因?yàn)檎鳛V波電路存在一定的內(nèi)阻，所以輸出的直流電壓將有可能隨之發(fā)生變化。第二方面，由于電網(wǎng)電壓并不穩(wěn)定，當(dāng)電網(wǎng)電壓發(fā)生波動時，整流電路的輸出電壓直接與變壓器副邊電壓有關(guān)，因此輸出直流電壓也相應(yīng)的發(fā)生變化。因此，在設(shè) 計中，采用三端集成穩(wěn)壓器 lm317 來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定電壓的功能。 其中，調(diào)整管接在輸入端和輸出端之間。當(dāng)電網(wǎng)電壓或負(fù)載電流波動時，調(diào)整自身的集 射壓降使輸出電壓基本保持不變。放大短路將基準(zhǔn)電壓與從輸出端得到的采樣電壓進(jìn)行比較，然后再放大并送到調(diào)整管的基極。放大倍數(shù)越大，則穩(wěn)定性能越好。由于三端集成穩(wěn)壓器是串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路的一種，而串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路的輸出電壓和基準(zhǔn)電壓成正比，因此，基準(zhǔn)電壓的穩(wěn)定性將直接影響穩(wěn)壓電路的輸出電壓的穩(wěn)定性。采樣電路由兩個分壓電阻組成，它將輸出電壓變化量的一步份送到放大電路的輸入端。啟動 XV 電路的作用是在剛接通電流輸入電壓的時候，是調(diào)整管、放大電路和基準(zhǔn)電源等建立各自的工作電路，而當(dāng)穩(wěn)壓電路正常工作是啟動電路被斷開，影響穩(wěn)壓電路的性能。保護(hù)電路主要起到限流保護(hù)，過熱保護(hù)和過壓保護(hù)的作用。 穩(wěn)壓部分的電路原理圖如圖 11所示。 VI3VO2ADJ1U1LM 31 7 LR2P O TR320 0 RD61N40 0 2D51N40 0 2C310 u 圖 11 穩(wěn)壓電路原理圖 LM317 作為輸出電壓可變的集成三端穩(wěn)壓塊，是一種使用方便、應(yīng)用廣泛的集成穩(wěn)壓塊。 317 系列穩(wěn)壓塊的型號很多：例如 LM317HVH、 W317L 等。電子愛好者經(jīng)常用 317 穩(wěn)壓塊制作輸出 電壓可變的穩(wěn)壓電源。 穩(wěn)壓電源的輸出電壓可用下式計算 ： 錯誤 !未找到引用源。 僅僅從公式本身看， R R2 的電阻值可以隨意設(shè)定。然而作為穩(wěn)壓電源的輸出電壓計算公式， R3和 R2的阻值是不能隨意設(shè)定的。 1， 2腳之間為 電壓基準(zhǔn)。為保證穩(wěn)壓器的輸出性能， R3應(yīng)小于 240 歐姆。改變 R2 阻值即可調(diào)整穩(wěn)壓電壓值。 D5， D6用于保護(hù) LM317。 首先 317 穩(wěn)壓塊的輸出電壓變化范圍是 Vo＝ — 37V（高輸出電壓的 317 穩(wěn)壓塊如 LM317HVA、 LM317HVK 等，其輸出電壓變化范圍是 Vo＝ — 45V），所以 R2/R3 的比 XVI 值范圍只能是 0— 。它的使用非常簡單，僅需兩個外接電阻來設(shè)置輸出電壓。此外它的線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率也比標(biāo)準(zhǔn)的固定穩(wěn)壓器好。 LM317 內(nèi)置有過載保護(hù)、安全區(qū)保護(hù)等多種保護(hù)電路。 其次是 317 穩(wěn)壓塊都有一個最小穩(wěn)定工作電流，有的資料稱為最小輸出電流，也有的資料稱為最小泄放電流。最小穩(wěn)定工作電流的值一般為 。由于 317 穩(wěn)壓塊的生產(chǎn)廠家不同、型號不同，其最小穩(wěn)定工作電流也不相同，但一般不大于 5mA。當(dāng) 317 穩(wěn)壓 塊的輸出電流小于其最小穩(wěn)定工作電流時， 317穩(wěn)壓塊就不能正常工作。當(dāng) 317 穩(wěn)壓塊的輸出電流大于其最小穩(wěn)定工作電流時， LM317 穩(wěn)壓塊就可以輸出穩(wěn)定的直流電壓。如果用LM 317穩(wěn)壓塊制作穩(wěn)壓電源時，沒有注意 LM317 穩(wěn)壓塊的最小穩(wěn)定工作電流，那么你制作的穩(wěn)壓電源可能會出現(xiàn)下述不正常現(xiàn)象：穩(wěn)壓電源輸出的有載電壓和空載電壓差別較大。 在使用 317穩(wěn)壓塊的輸出電壓計算公式計算其輸出電壓時 ,必 須保證 R1≥ 和R2≤ 兩個不等式同時成立 ,才能保證 317 穩(wěn)壓塊在空載時能夠穩(wěn)定地工作。當(dāng)然在 317 穩(wěn) 壓塊的輸出端并聯(lián)泄流電阻 R(如圖所示 ),也可以為 317 穩(wěn)壓塊提供最小穩(wěn)定工作電流。但是 ,由于并聯(lián)的泄流電阻不能隨輸出電壓的變化而變化 ,如果要保證 317 穩(wěn)壓塊在輸出電壓為 時 ,其輸出電流大于其最小穩(wěn)定工作電流 ,則在 317 穩(wěn)壓塊的輸出電壓為 37V時 ,流過泄流電阻的電流就太大了 ,這樣不僅浪費(fèi)了電能 ,而且增加了 317穩(wěn)壓塊的負(fù)擔(dān) ,不是一種妥當(dāng)?shù)霓k法。 通常 LM117/LM317 不需要外接電容，除非輸入濾波電容到 LM117/LM317 輸入端的連線超過 6 英寸（約 15 厘米）。使用輸出電容能改變瞬態(tài)響應(yīng)。調(diào)整端使用 濾波電容能得到比標(biāo)準(zhǔn)三端穩(wěn)壓器高的多的紋波抑制比。 輸入至少要比輸出高 2V，否則不能調(diào)壓。輸入電要最高不能超過 40V。輸出電流不超過 1A。輸入 12V 的話，輸出最高就是 10V 左右。由于它內(nèi)部還是線性穩(wěn)壓，因此功耗比較大。當(dāng)輸入輸入電壓差比較大且輸出電流也比較大時，注意 317 的功耗不要過大。一般加散熱片后功耗也不超過 20W。 LM317 屬于深度負(fù)反饋的穩(wěn)壓電路，其功耗比較大，所以有必要討論一下 LM317 穩(wěn)壓模塊的散熱問題。 XVII 穩(wěn)壓器的最大允許功耗取決于芯片的最高結(jié)溫 TJM,當(dāng) TTJM時穩(wěn)壓器才能正常工作。因此， 穩(wěn)壓器的散熱能力愈強(qiáng) , 結(jié)溫就愈低，它所能承受的功率也愈大。穩(wěn)壓器的散熱能力取決于它的熱阻給半導(dǎo)體器件加散熱片后可減小總熱阻。若令 Rθ 1 表示從結(jié)到器件外殼的熱阻， Rθ 2 表示從器件外殼到散熱片表面的熱阻， Rθ A 表示從結(jié)到散熱片表面的熱阻，則 Rθ A=Rθ 1+Rθ 2。若令 Rθ d 表示散熱片到周圍空氣的熱阻， Rθ ’表示加散熱片后結(jié)到空氣的總熱阻，則 Rθ ’ =Rθ A+Rθ d。設(shè)集成穩(wěn)壓器的最高允許結(jié)溫為 TJM，最高環(huán)境溫度為 TAM，加散熱器后器件的功耗為 PD，則有關(guān)系式： 39。J M J MAM AMD A dT T T TP R R R?? ?????? 所以器件的最大功耗必須滿足 PDM≤PD。 過流保護(hù) 在目前 ，各種直流電源產(chǎn)品 的應(yīng)用非常廣泛 ，電源技術(shù)已經(jīng)比較成熟。 但是 ，基于成本的考慮，對