模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)-直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-11-28 12:17 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 所示。 模電課程設(shè)計(jì) —— 直流穩(wěn)壓電源 第 12 頁 共 28 頁 工作原理與半波整流電路相同，不同點(diǎn)是： v2 正、負(fù)半周內(nèi)， V V2輪流導(dǎo)通，對(duì)電容 C 充電兩次，縮短了電容 C 向負(fù)載的放電時(shí)間，從而使輸出電壓更加平滑。 輸出電壓的估算公式為 圖 6 濾波電路 VL??? 應(yīng)用：小功率電源 。 ： 穩(wěn)壓電路的主要作用是維持輸出直流電壓的基本穩(wěn)定。因?yàn)榻?jīng)過整流濾波電路后的電壓的穩(wěn)定性比較差，電壓受溫度、負(fù)載、電網(wǎng)電壓波動(dòng)等因素的影響較大。所以用穩(wěn)壓電路來使輸出電壓 U0 保持穩(wěn)定。集成穩(wěn)壓器的輸出電壓 V0 與穩(wěn)壓電源的輸出電壓相同。穩(wěn)壓器的最大允許電流 ICMI0max，輸入電壓 Vi 的范圍為： V0max+（ ViV0） min≤ Vi≤ V0min+（ ViV0） max 式中， V0max為最大輸出電壓； V0min為 最小輸出電壓；（ ViV0） min為穩(wěn)壓器最小輸入、輸出壓差； （ ViV0） max為穩(wěn)壓器的最大輸入、輸出壓差。 (1) 硅穩(wěn)壓電路： 1 硅穩(wěn)壓電路的特點(diǎn)： (1) 穩(wěn)壓管工作在反向擊穿狀態(tài)。 (2) 當(dāng)工作電流 ZI 滿足 BZA III ?? 條件時(shí)，穩(wěn)壓管兩端電壓 ZV 幾乎不變。 2．穩(wěn)壓二極管的主要參數(shù) (1) 穩(wěn)定電壓 ZV —— 穩(wěn)壓管在規(guī)定電流下的反向 擊穿電壓。 (2) 穩(wěn)定電流 IZ—— 穩(wěn)壓管在穩(wěn)定電壓下的工作電流。 (3) 最大穩(wěn)定電流 IZmax—— 穩(wěn)壓管允許長期通過的最大反向電流。 (4) 動(dòng)態(tài)電阻 rZ—— 穩(wěn)壓管兩端電壓變化量與電流變化量的比值，即rZ ?VZ/?IZ。此值越小，管子穩(wěn)壓性能越好。 模電課程設(shè)計(jì) —— 直流穩(wěn)壓電源 第 13 頁 共 28 頁 圖 7 硅穩(wěn)壓電路圖 3．穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的工作原理 (1) 電路圖 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路如 上 圖所示。 Dz 為穩(wěn)壓管，起電流調(diào)整作用； R 為限流電阻，起電壓調(diào)整作用。 (2) 電路的穩(wěn)壓過程： VO↓→ IZ↓→ IR↓→ VR↓ → VO↑ (3) 應(yīng)用：小功率場(chǎng)合。 電路優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試方便；缺點(diǎn)是輸出電流較小、輸出電壓固定，穩(wěn)壓性能較差。因此，只適用于小型電子設(shè)備 (2) 串聯(lián)反饋型穩(wěn)壓電路： 圖 8 串聯(lián)反饋型電路的基本接法 模電課程設(shè)計(jì) —— 直流穩(wěn)壓電源 第 14 頁 共 28 頁 串聯(lián)反饋型穩(wěn)壓電路通常由四部分組成：基準(zhǔn)電壓源、調(diào)整電路、取樣電路和比較放大電路。由上圖 8 可知：基準(zhǔn)電壓 VREF由 R、 DZ 組成的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路提供；取樣電路由 R R2 和電位器 RP 組成，它將輸出電壓的一部分 VF 傳送到比較放大電路；比較放大電路由集成運(yùn)放 A（也可以用單管放大電路或差分放大電路）構(gòu)成， 取樣得到的信號(hào) VF 與基準(zhǔn)電壓 VREF 通過比較，將差值電壓信號(hào)進(jìn)行放大，然后送給調(diào)整電路（由功率三極管或復(fù)合管構(gòu)成），去控制調(diào)整三極管 T 的管壓降 VCE，從而使輸出電壓保持穩(wěn)定。由于調(diào)整管與負(fù)載電陰串聯(lián)，故稱這種電路為串聯(lián)穩(wěn)壓型電路。 (3) 三端可調(diào)式穩(wěn)壓電路 ： 圖 9 三端可調(diào)穩(wěn)壓電路圖 三端可調(diào)式穩(wěn)壓器能輸出連續(xù)可調(diào)的直流電壓。常見產(chǎn)品如 上 圖所示。其中， CW317 系列穩(wěn)壓器輸出連續(xù)可調(diào)的正電壓， CW337 系列穩(wěn)壓器輸出連續(xù)可調(diào)的負(fù)電壓。穩(wěn)壓器內(nèi) 部含有過流、過熱保護(hù)電路。 R1 與 RP1 組成電模電課程設(shè)計(jì) —— 直流穩(wěn)壓電源 第 15 頁 共 28 頁 壓輸出調(diào)節(jié)電路，輸出電壓： V0≈ （ 1+RP1/R1） R1 的值為 120 歐～ 240 歐，流經(jīng) R1 的泄放電流為 5mA～ 10mA。 RP1 為精密可調(diào)電位器。電容 C2 與 RP1 并聯(lián)組成濾波電路，以減小輸出的紋波電壓。二極管 D 的作用是防止輸出端與地短路時(shí)，損壞穩(wěn)壓器。 圖 10 三端可調(diào)式 CW31 CW337 芯片圖 (4) 三端固定式穩(wěn)壓電路： 1． 固定式三端穩(wěn)壓器的引腳圖及典型應(yīng)用電路 （其中： C1 = ,Co = ， C （其中： C1 = ， CO = 1μF） Co 采用漏電流小的鉭電容） 圖 11 三端固定式穩(wěn)壓器的管腳及其應(yīng)用電路 說明：穩(wěn)壓器輸入端的電容 C1 用來進(jìn)一步消除紋波 ,此外，輸出端的電容 Co 與 C1 起到了頻率補(bǔ)償?shù)淖饔?，能防止自激振蕩，從而使電路穩(wěn)定工作。 三端固定式穩(wěn)壓器的常見產(chǎn)品如圖 11 所示，其中， CW78XX 系列穩(wěn)壓器模電課程設(shè)計(jì) —— 直流穩(wěn)壓電源 第 16 頁 共 28 頁 輸出固定的正電壓，如 7805 輸出為 +5V； CW79XX 系列穩(wěn)壓器輸出固定的負(fù)電壓，如 7905 輸出為 5V。輸入端接電容 C1可以進(jìn)一步濾除紋波，輸出端接電容 C0能改善負(fù)載的瞬態(tài)影響，使電路穩(wěn)定工作。 C C0最好采用漏電流小的鉭電容，如果采用電解電容，則電容量要比圖中數(shù)值增加 10 倍。 圖 11 三端固定式集成穩(wěn)壓器外形及管腳排列 四． 直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì) 步驟 （一） 電路的設(shè)計(jì) 考慮到電路的簡便性和實(shí)用性 。我們選擇了硅穩(wěn)壓電路和三端可調(diào)式穩(wěn)壓電路，并通過一個(gè)單刀雙擲開關(guān)進(jìn)行控制。電路圖如下圖 12 所示：其中的各元件參數(shù)如下表 表 所示： LM317T 芯片 1 片 12V 變壓器 1 個(gè) 1000uF 電解電容 1 個(gè) 電容 1 個(gè) 6V 穩(wěn)壓 管 1 個(gè) 整流橋 1 片 電阻 510Ω 1 個(gè) 散熱片 1 片 電阻 330Ω 1 個(gè) 2200uF 電解電容 2 個(gè) 電阻 240Ω 1 個(gè) 10uF 電解電容 1 個(gè) 模電課程設(shè)計(jì) —— 直流穩(wěn)壓電源 第 17 頁 共 28 頁 1uF 電解電容 1 個(gè) 發(fā)光二極管 2 個(gè) 二極管 1N4148 2 個(gè) 單刀雙擲開關(guān) 1 個(gè) 表 2
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