應(yīng)用電子技術(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì)-數(shù)顯式直流穩(wěn)壓電源電路設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-09-02 09:39 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 表2為ICL7107芯片的各種極限參數(shù)的表格，包括工作溫度、儲(chǔ)存溫度、熱阻和最大結(jié)溫等。表2 ICL7107的極限參數(shù)參數(shù)類型型號(hào)符號(hào)參數(shù)范圍單位電源電壓ICL7106V+~V15V電源電壓ICL7107V+~GND6V電源電壓ICL7107V~GND9V模擬輸入電壓ICL7106/ICL7107V+~V參考源輸入ICL7106/ICL7107V+~V時(shí)鐘輸入ICL7106TEST~V+時(shí)鐘輸入ICL7107GND~V+工作溫度ICL7106/ICL7107Topr0~70℃貯存溫度ICL7106/ICL7107Tstg65~150℃熱阻ICL7106/ICL710750℃/W最大結(jié)溫ICL7106/ICL7107150℃3 可調(diào)穩(wěn)壓直流電源的設(shè)計(jì) 可調(diào)穩(wěn)壓直流電源的基本組成穩(wěn)壓電源一般分為五部分，由變壓器降壓電路，全橋整流電路，濾波電路，穩(wěn)壓電路和保護(hù)電路組成。穩(wěn)壓電源電路圖如圖5所示。圖5 穩(wěn)壓電源電路原理圖Lm317可調(diào)式集成穩(wěn)壓電源的原理圖如圖5所示，只要接線正確，一般能良好地實(shí)現(xiàn)它的功能。交流220V電壓經(jīng)過電源變壓器降壓整流后得到直流電壓Vin，電壓Vin經(jīng)過濾波電路輸入到集成穩(wěn)壓器的輸入端，（可調(diào)范圍取決于R2和R3的取值。）的電壓。為獲得較高的輸出電壓值，LM317穩(wěn)壓器的調(diào)節(jié)端與地之間的電阻R2值及其壓降往往較大，在R2兩端并接一個(gè)不小于10uF的電容C3，可有效地抑制輸出端的紋波。由于穩(wěn)壓器在1∶1的深度負(fù)反饋下工作，當(dāng)輸出端負(fù)載為容性的某一值時(shí)，穩(wěn)壓器有可能出現(xiàn)自激現(xiàn)象。因此，輸出端接入10uF的電解電容C5，提供足夠的電流供給，同時(shí)可以防止可能發(fā)生的自激振蕩以及減小高頻噪聲和改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)。當(dāng)輸入端發(fā)生短路時(shí)，C5通過穩(wěn)壓器的調(diào)整管放電，C5值較大，則放電時(shí)的沖擊電流很大，電壓會(huì)通過穩(wěn)壓器內(nèi)部的輸出晶體管放電，可能造成輸出晶體管發(fā)射結(jié)反向擊穿。為此，在穩(wěn)壓器兩端并接二極管D6，輸入端短路時(shí)C5通過D6放電，保護(hù)LM317穩(wěn)壓器。 整流濾波電路 因?yàn)檎n題需要5V12V的穩(wěn)壓直流電，所以需要用到220V轉(zhuǎn)18V的變壓器把高壓的交流電轉(zhuǎn)成低壓交流電。因?yàn)檎n題不需要用到20V以上的電壓，所以應(yīng)該選用18V24V的變壓器，這樣可以降低LM317集成芯片的功耗，達(dá)到低功耗，高效率的要求。 整流電路整流電路的任務(wù)是將交流電變換成直流電。完成這一任務(wù)主要是靠二極管的單向?qū)щ娮饔?，因此二極管是構(gòu)成整流電路的關(guān)鍵元件。在小功率整流電路中，常見的集中整流電路有單相半波、全波、橋式和倍壓整流電路。本設(shè)計(jì)采用單相橋式整流電路。單相橋式整流電路是工程上最常用的單相整流電路。在工作時(shí)，電路中的四只二極管都是作為開關(guān)運(yùn)用，當(dāng)正半周時(shí)，二極管VV3導(dǎo)通（VV4截止），在負(fù)載電阻上得到正弦波的正半周；當(dāng)負(fù)半周時(shí)，二極管VV4導(dǎo)通（VV3截止），在負(fù)載電阻上得到正弦波的負(fù)半周。在負(fù)載電阻上正、負(fù)半周經(jīng)過合成，得到的是同一個(gè)方向的單向脈動(dòng)電壓。橋式整流電路原理圖如圖6所示。 圖6 橋式整流電路原理圖 選擇二極管要依據(jù)二極管的反向耐壓VRM和正向電流IF。由于濾波電容的容量愈大，二極管導(dǎo)通角愈小，通過二極管脈沖電流的幅度愈大，因此，整流管的幅值電流必須加以考慮。流過整流管的平均電流：式中Ii 為穩(wěn)壓器的輸入電流，IRIRIadj 分別為流過RR2，以及調(diào)整端的電流，則：考慮到電容充電電流的沖擊，正向電流一般取平均電流的2～3 倍。二極管最大反向電壓：式中U2為電源變壓器次級(jí)電壓有效值，Ui為整流輸出電壓(即穩(wěn)壓器輸入電壓)。為了保證穩(wěn)壓器LM317穩(wěn)定運(yùn)行，輸入電壓Ui與輸出電壓U0之差一般在5～15V范圍，取UiU0=10V，得：設(shè)計(jì)時(shí)可考慮一定的余量。根據(jù)計(jì)算，1N4007的二極管符合設(shè)計(jì)要求，可以用作整流橋。橋式整流電路電壓和電流波形如圖7所示。 圖7 橋式整流電路電壓和電流波形如圖7所示，在交流電壓u2的整個(gè)周期內(nèi)，負(fù)載Rl都有同方向的電流通過，故Rl上得到單方向全波脈動(dòng)的直流電壓。這樣，四個(gè)二極管組成的整流橋就完成了整流的功能。 濾波電路整流電路將交流電變?yōu)槊}動(dòng)直流電，但其中含有大量的交流成分（稱為紋波電壓）。所以我們需要在整流電路之后加入濾波電路進(jìn)行濾波，才能得到穩(wěn)定的直流電壓。對(duì)于濾波電路的選擇有兩種方案：方案一：采用電感濾波電路。由于電感在電路中有儲(chǔ)能的作用，所以在電路中可以串聯(lián)電感，當(dāng)電源供給的電流增加時(shí)，它能夠把能量?jī)?chǔ)存起來，當(dāng)電流減小時(shí)，它有可以把能量釋放出來，是負(fù)載電流比較平滑，有平波的作用。在電感濾波電路中，整流管的導(dǎo)電角度比較大，峰值電流很小，輸出特性比較平坦，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(chǎng)合。電感濾波電路圖如圖8所示：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(chǔ)存能量的作用，并聯(lián)的電容器在電源供給的電壓升高時(shí)，能夠把部分能量?jī)?chǔ)存起來，而當(dāng)電源電壓減低的時(shí)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(jiǎn)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)載變動(dòng)不大的場(chǎng)合，也減輕了電路設(shè)計(jì)和實(shí)際焊接的工作。電容濾波電路原理圖如圖9所示。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(shí)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(dòng)電壓峰值。對(duì)于橋式整流電路來說，脈動(dòng)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(jì)取C為2200uF。設(shè)電容兩端初始電壓為零，并假定t=0時(shí)接通電路，輸入電壓U2為正半周，當(dāng)U由零上升時(shí)，VV3導(dǎo) 通，C被充電，同時(shí)電流經(jīng)VV3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(shí)間常數(shù)近似為零，因此Uo=Uc≈U2，在u2達(dá)到最大值時(shí)，Uc也達(dá)到最大值，然后U2下降，此時(shí)，UcU2，VV3截止，電容 C向負(fù)載電阻RL放電，由于放電時(shí)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(shí)，VV4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(dòng)大為減小。圖10 橋式整流、電容濾波時(shí)的電壓、電流波形 穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路是整個(gè)設(shè)計(jì)之中一個(gè)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(jì)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(shí)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(dòng)時(shí)，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(jì)中，采用三端集成穩(wěn)壓器lm317來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定電壓的
環(huán)評(píng)公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1