【文章內(nèi)容簡介】 穩(wěn)壓電路 濾波電路 整整流電路 變變壓器 安徽理工大學 畢業(yè)設計 5 通 ， 整個 報警 電路 導通 。 可控硅 一旦 導通后， 將 使 聲光 報警電路 起作用 ， 產(chǎn)生聲音 信號 與光信號 。 圖 22 多路 防盜報警電路 的 原理圖 市電交流電經(jīng)過 變壓器 變 壓后，經(jīng) 過 橋 式 整流 器 整流 ，濾波電路 濾波， 穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后得到 的直流電 連到 聲光信號產(chǎn)生電路及 控制電路， 再 將 直流 備用電源 連接 到 穩(wěn)壓器 輸出端 。交流電 正常 時， 電路 由交流電轉(zhuǎn)化的直流電供電， 備用電源 不起作用； 交流電 停電 時 ，備用電源 開始 供電 ， 電路直接由備用電源供電 。 圖 23 控制電路 部分 本 電路利用 燈泡產(chǎn)生 光信號 作為 報警 指示燈， 由 控制電路 發(fā)出的 信號 決定其 發(fā)光與 否 。 指示燈應 根據(jù)多處用戶地址 地形 進行 編序 標注 排列 。 RC 電路 與 555 定時器 構(gòu) 成方波信號 產(chǎn)生電路 ， 555 定時器 的輸出 端輸出方波 信號再通過 音頻 功率 放大電路放大之 后 激發(fā)驅(qū)動 揚聲器發(fā) 出 音調(diào)可變的 聲 信號 作為一種報警 信號 ， 控制電路決定其運行R3 R5R6R4簧片D8D9S C R 1V C CTr1234B R I D G EC2V i n1GND2V out3 78L 12C312VC4C1S3548762555R2C5C6D7 C7D6S P E A K E RR1D5R3 R5R6R4永久磁鐵簧片D8D9S C R 1R7D 10R8 R9R 11R 10永久磁鐵簧片D 13D 14S C R 2R 12D 11R 13 R 14R 16R 15永久磁鐵簧片D 15D 16S C R 3R 17D 12D1D2D3D4～ 220VT1T2R 18R 19C8D S 2D S 1 D S 3安徽理工大學 畢業(yè)設計 6 與否 。 永久磁鐵安裝 固定在門窗 上 ， 簧片 與 其 直接相連的電阻如 R R R15等裝 在一起 ，放在 結(jié)實的容器如鋼化玻璃管內(nèi)固定在窗框或門框上 。 揚聲器 和 指示燈安裝在 警衛(wèi)室 中 ， 指示燈 根據(jù)多處用戶地址 地形 進行 編序 標注 排列 。開關(guān) S 也放在警衛(wèi)室中 ，在 不用的時候可以 方 便地 關(guān)閉報警電路。 只要 保證 警衛(wèi)室的安全就行了。這樣 再配合攝像頭 與 互聯(lián)網(wǎng) 就 可準確地查看和處理安防任務。 安徽理工大學 畢業(yè)設計 7 3 電源電路 設計 電源電路的組成 在 電子 電路 系統(tǒng) 中， 一般 情況下 都 會由交流電 轉(zhuǎn)換成 電壓 恒 定的直流 電源給 電路供電。小功率 穩(wěn)壓電源的 組成可以用圖 31 表示 ， 它是由 變壓器 、 整流 電路 、 濾波 電路 和穩(wěn)壓電路等 幾 部分組成。 50 HZ ～ 220V t t t t t 圖 31 交流 電轉(zhuǎn) 直流 電源 原理過程 框圖 和穩(wěn)壓過程 圖 32 電源電路 原理圖 變壓器 的作用 是將 市 電 交流 電 壓 轉(zhuǎn)化 為 電路 要 求達到 的電壓 ， 轉(zhuǎn)化 后 經(jīng) 過 整流 二極管組成的橋式 整流電路將交流電 轉(zhuǎn)化為 脈動的直流電。 但是這個 脈動直流電 里 還有不 少 紋波 電壓 ， 一定 要 經(jīng) 過 電容 器 濾波電路 的 過濾 ， 才能獲得 相對穩(wěn)定 的直流電。但這時 電壓 還 跟著 市電 電壓 的 波動 而 變化 （ 通常波動 值為 10%） ， 也與 溫度 的變化 和 負載 電阻 的變化 有關(guān)系 。 所以 在 濾波 電路 之后 ，還 應 再 接 三端 集成 穩(wěn)壓 器 。 三端集成穩(wěn)1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e vi s i onS i z eBD a t e : 15 M a y 20 03 S he e t o f F i l e : C : \ M y D oc um e nt s \ 模電 W \ S he e t _2 .S c h D r a w n B y :電源 變壓器 整流 電路 濾波電路 穩(wěn)壓電路 交流電網(wǎng) 電壓 Tr1234B R I D G EC2V i n1GND2V out3 78L 12C312VC4C1D6D5D1D2D3D4～ 220V安徽理工大學 畢業(yè)設計 8 壓器 的 功能 是當 市電 電壓 不穩(wěn)定 、 負載 電阻或 溫度 產(chǎn)生 變化時， 保證能 有 恒定的 直流電 輸出 。 為了 電路設備 或 產(chǎn)品 能夠持續(xù) 恒定地 運行，一般 情況下 會 在此基礎 之 上 加 入 直流備用 電源。 電源電路 中的整流電路 工作原理 圖 31 橋式 整流電路 示意圖 圖 32 簡化畫法 整流電路的 功能是將 市電變壓 得到的交流電 轉(zhuǎn)化 成直流電 。原理是依 據(jù) 整流 二極管 只有 在 電流 從正極流向負 極時才導通， 電流 從負極流向正極時截止， 所以橋式 整流電路 中 的二極管是 主要器 件。本文 電路 設計中 采用的 是橋式整流電路。 本文 分析整流電路時 ，整流 二極管 為 理想 狀態(tài)下 ， 也就是 電流反向 經(jīng)過二極管 時認為二極管 電阻無窮大， 電流 正向 流經(jīng) 二極管時二極管電阻為零。 整流電路原理 圖 如圖 31 所示 ， 圖中 Tr為 變壓器 ， Tr的 功能 是 將 電 壓 為 v1的 市電交流電 變壓轉(zhuǎn)化為 電路 要 求 的 電壓 為 v2的 交流 電 。 222 sinv V t?? () 安徽理工大學 畢業(yè)設計 9 式 （ ） 中 V2為 v2的 有效值。 RL是 電路中 的 負載， D1至 D4為 整流二極管 ， 將它們 接 為 電橋， 所以 這種電路叫做橋式整流電路。圖 32 是 它的簡化畫法。 整流 二極管 D1 與 D2 的 共同端叫做 共陰極，用 符號 “ + ” 作為 標記 ， 表示直流電流 從該點出發(fā) ， D3與 D4的 共同端叫做 共陽極 ， 用 符號 “ ” 作為標記 ， 其余 兩 端標記 符號是 “ ~ ”表示接交 流電。在經(jīng) 變壓器變壓后的交流電電壓 v2的 a 處 為正 時，電流經(jīng) D1 流向 負載 其余 三個二極管不能導通致使負載一端 電位 為正 ， 一端電位為零。 當v2的 b 處 為正時，電 流 經(jīng) D2流向 負載，其余三個二極管均不能導通而使負載一端電位為正，一端電位為零。 兩種情況下負載上的 電壓情況是一樣的，所以交流電可通過整流電路持續(xù)地向負載電 路 供電。 整流電路 內(nèi) 的 電流 的流向 分別 由 圖 中 實線 箭頭 和虛線箭頭 來標記 。 負載 兩端 的直流電壓 vL和 流經(jīng) 負載的 直流電流 IL的 計算 負載 RL兩端的 電壓 vL的 波形 圖和經(jīng)過負載 的電流 iL的 波形 圖 如圖 33 所示 。 對圖 33 中 負載 兩端 電壓 vL的 波形進行 數(shù)學 分析 演算 得 到 2 2 4 4 42 c os 2 c os 4 c os 63 15 35Lv V t t t? ? ?? ? ? ???? ? ? ? ????? () 式中 的 分量 是 負載電 兩端 壓 vL的 平均值， 所以 2L22 2 V V V??? () 直流電流 為 L LVR? () 由 式 ()可知 諧波 成分中 最小 的幅值 是 2423V? ， 角頻率 兩倍 于 電源 電壓 的 頻率，為 2ω。 其余 交流 成分 的角頻率 分別是 4ω、 6ω … 之類 的 諧波 成分 。這 類 諧波 成分叫 做 紋波， 紋波與 直流 成分 摻雜在一起 。 安徽理工大學 畢業(yè)設計 10 圖 33 橋式 整流電路 的 電 壓 與 電流 的 波形圖 整流電路輸出 的 整流 電壓 中 紋波電 壓 的 多少 一般以 紋波 系數(shù) Kγ 來 區(qū)分 ，即 22L 2LLLV VVK VV????? () 式中 VLγ 為 紋波成分 電壓 有效值， 即 2 2 2 2L γ L 2 L 4 2 LV V V V V? ? ? ? ? () 式中 VL2， VL4 是 二次 諧波和 四次諧波的有效值 。 由 式 （ ） 和式 （ ） 得出 橋 式整流電路的紋波系數(shù) 2(1 / 0 .9 ) 1 0 .4 8 3K ? ? ? ?。 因為 vL中 還 存在 一些 紋波 成分 電壓 ， 所以還要 經(jīng)過濾波電路來 過濾掉 紋波 成分 。 橋式整流電路 的 優(yōu)點 是 加在整流 二極管 負端 到 正端 的電壓不會太大 ， 輸出 整流 電壓 可以 很大 ， 相對來講 紋波 成分比較 少 ， 另外 變壓器 可以 持續(xù) 給負載 供電， 價格便宜 。所以 ， 橋式整流 電路 應用 比較 廣泛。 濾波電路 濾波電路 的 功能 是 將 經(jīng)過 整流 后 摻雜有 紋波 的 直流電進行 過濾 ， 元件 一般 為 電容或 電感 元件， 還有 用 電感 與 電容 混合 結(jié)構(gòu) 連接 的 組合 型 濾波電路。常用 的 結(jié)構(gòu)如圖 34顯 示。 安徽理工大學 畢業(yè)設計 11 （ a） C 形 濾波電路 （ b）倒 L 形濾波電路 （ c） ?形 濾波電路 圖 34 濾波電路 的基本形式 電抗元件 具 有 能量儲存 的特點 ，電容 在 其 兩端電壓 加大 時，能 儲 蓄 一定 的 電場 能量，而 當 其 電壓降低 到一定值 時， 會 把 儲 蓄 在其中 的 電量發(fā) 放 出來 ， 這個過程可以讓負載電 上的電 壓 起伏程度 變小， 也就是 電容 有緩和 電壓變化 的 功能 ； 用 電感 濾波 時 ，經(jīng)過 其上的 電流 變大 時， 電感 會 把 生成的 磁場 能量 積蓄 起來，而當 其上 的電流減 少 到一定值 時， 會 將 先前積蓄 的 磁場能量 發(fā) 放 出來，使 流經(jīng) 負載 的 電流 變化程度 降低 ， 從而 負載上的電壓 起伏 隨之 和緩 ， 即電感也有 緩和 電壓變化 的功能 。 本文 采用 的 濾波電路 以 電容 為 主要元件。 圖 為橋式整流 和 電容 器 濾波 的示意圖 。 在 設計 采用 電容濾波時， 應該考慮到 電容 上的 電 壓 vC對 整流 電路中 二極管 的 作用 ，因為 只有 濾波電容上的 電壓 為 正向時 二極管 才 導通 ，否則 二極管處于 截止狀態(tài) 。 圖 35 橋式 整流、電容 器 濾波 示意圖 開關(guān) S 斷開 時 的 情況 ： 假定 此時 交流電 未運行則濾波 電容 C 上沒有 電壓，交流電運行 后 ， 變壓 后的交流電壓 v2 經(jīng) 過 D1與 D3或 D2與 D4向 電容 器 C 充電 ， 充電時間常數(shù)為 Τc intRC? () 式中 Rint 包括 變壓器 上的 電阻和 整流電路 二極管 上 電流從正極到負極時的電阻。 一般情況下 Rint 很小， 所以 電容器 短時間內(nèi) 就 能 充電 至 交流電壓 v2 的 最大值22V ，其 極性如圖 35 所示 。 由于 電容沒有 負載 等 完整 的通路可供 發(fā) 放 能量 ， 所以安徽理工大學 畢業(yè)設計 12 電容 上的電壓 值 維持 在 22V ，這時 輸出 恒定 直流電壓，如圖 36 中 ωt0? 的部分 。 圖 36 橋式 整 流 、 電容濾波 時 電壓、 電流 和紋波電壓波形 開關(guān) S 合上 時 ： 此時 接 上 負載 RL， 由于 v2的 交流電經(jīng)過 D1 D D3或 D D4交替向 電容和 負載 提供 電壓，當經(jīng)過 D D3提供 的電壓達