畢業(yè)設(shè)計(jì)論文：基于數(shù)顯直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧資料
2025-06-13 02:52本頁(yè)面
【正文】 的使用非常簡(jiǎn)單，僅需兩個(gè)外接電阻來(lái)設(shè)置輸出電壓。 D5， D6用于保護(hù) LM317。為保證穩(wěn)壓器的輸出性能， R3應(yīng)小于 240 歐姆。然而作為穩(wěn)壓電源的輸出電壓計(jì)算公式， R3和 R2的阻值是不能隨意設(shè)定的。 穩(wěn)壓電源的輸出電壓可用下式計(jì)算 ： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 317 系列穩(wěn)壓塊的型號(hào)很多：例如 LM317HVH、 W317L 等。 穩(wěn)壓部分的電路原理圖如圖 11所示。啟動(dòng) XV 電路的作用是在剛接通電流輸入電壓的時(shí)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(dòng)電路被斷開，影響穩(wěn)壓電路的性能。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。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。 其中，調(diào)整管接在輸入端和輸出端之間。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。 穩(wěn)壓電路主要用于提供更加穩(wěn)定的直流帶能源。 XIV 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。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， V V3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)， 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(guò)程。對(duì)于橋式整流電路來(lái)說(shuō)，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(guò)考慮，本設(shè)計(jì)取 C為 2200uF。 經(jīng)過(guò)濾波，電路的電壓、電流波形如圖 10所示。電容濾波電路原理圖如圖 9所示。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(lái)，而當(dāng)電源電壓減低的時(shí)候，就能把能量釋放出來(lái)，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。一般的情況下只適 用于低電壓，大電流的場(chǎng)合。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(lái)，當(dāng)電流減小時(shí)，它有可以把能量釋放出來(lái)，是負(fù)載電流比較平滑，有平波的作用。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。這樣，四個(gè)二極管組成的整流橋就完成了整流的功能。橋式整流電路電壓和電流波形如圖 7所示。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： m a x 1 .2 1 .2 ( 1 0 ) 1 2 1 .2ooidU U U U? ? ? ?? 設(shè)計(jì)時(shí)可考慮一定的余量。流過(guò)整流管的平均電流： 2D IiI ? 2 oi RI I I? ? 21 0 .0 1RR adj AI I I? ? ? XI 式中 Ii 為穩(wěn)壓器的輸入電流， IR IR Iadj 分別為流過(guò) R R2，以及調(diào)整端的電流，則： 0. 012 oD II ? ? 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。 V3V2V4V1RL 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。 在負(fù)載電阻上正、負(fù)半周經(jīng)過(guò)合成，得到的是同一個(gè)方向的單向脈動(dòng)電壓。 單相橋式整流電路是工程上最常用的單相整流電路 。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。 整流電路 X 整流電路的任務(wù)是將交流電變換成直流電。 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。當(dāng)輸入端發(fā)生短路時(shí)， C5通過(guò)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(guò)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。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。）的電壓。 IX T R 1T R A N 2P 2 SB R 1D F 00 5 MC122 00 uC20. 1 uD1D I O D E LE DR11kVI3VO2ADJ1U1LM 31 7 LR2P O TR320 0 RD61N40 0 2D51N40 0 2Q190 1 3R4 R5R6C4C310 uC510 u 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。 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 ICL7106 V+~V 15 V 電源電壓 ICL7107 V+~GND 6 V 電源電壓 ICL7107 V~GND 9 V 模擬輸入電壓 ICL7106/ICL7107 V+~V 參考源輸入 ICL7106/ICL7107 V+~V 時(shí)鐘輸入 ICL7106 TEST~V+ 時(shí)鐘輸入 ICL7107 GND~V+ 工作溫度 ICL7106/ICL7107 Topr 0~70 ℃ 貯存溫度 ICL7106/ICL7107 Tstg 65~150 ℃ 熱阻 ICL7106/ICL7107 ? 50 ℃ /W 最大結(jié)溫 ICL7106/ICL7107 150 ℃ 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。 芯片的電源地是 21 腳，模擬地是 32 腳，信號(hào)地是 30腳，基準(zhǔn)地是 35腳，在通常的情況下，這四個(gè)引腳都接地。第 36 引腳是基準(zhǔn)電壓，正確數(shù)值時(shí) 100mv， 第 26引腳是負(fù)電源引腳，它的電壓數(shù)值是負(fù)的，最好是 到 左右，不能夠是正電壓或者零電壓。當(dāng)知道了那個(gè)腳是第一腳，按照逆時(shí)針?lè)较蚺帕?，依次是第二引腳到第四十引腳。而且，只要用十來(lái)個(gè)作用的無(wú)源電子元件和 LED 發(fā)光管就可以與 ICL7107 構(gòu)成一個(gè)具有高性能的儀表面板，充分表現(xiàn)出 ICL7107 芯片的低成本還有電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。 ICL7107 芯片將高精度，低成本和通用性非常好地集于一身，而且極性誤差小于一個(gè)字 。 ICL7107 是一種高性能，高效率，低功耗的三位半 A/D轉(zhuǎn)換器電路。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。它的主要性能參數(shù)如下： 輸出電壓： DC； 輸出電流： ； 保護(hù)電路：芯片內(nèi)部有過(guò)熱，過(guò)流，短路保護(hù)電路； 最大輸入輸出電壓差： 40V DC； 最小輸入輸出電壓差： 3V DC 220AC 輸入 變壓器 LM317 穩(wěn)壓 電路 輸出 ICL7107 LED 顯示 VI 集成穩(wěn)壓器有多種型號(hào)供選擇，每種型號(hào)有著不同的性能指標(biāo)，可用于功能要求不一樣的各種電路。它不僅能構(gòu)成三端穩(wěn)壓電路的最簡(jiǎn)單形式，同時(shí)輸出電壓具有可調(diào)的功能。此外，還使用內(nèi)部限流，熱關(guān)斷和安全工作 區(qū)補(bǔ)償從而使之能防止燒斷保險(xiǎn)絲。而且方案三具有電路簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，便于操作等優(yōu)點(diǎn)，而且經(jīng)過(guò)調(diào)試，其電壓輸出穩(wěn)定，調(diào)壓精度高，效率高，完全符合課題的要求。方案三系統(tǒng)框圖如圖 3 所示。 圖 2 方案二系統(tǒng)框圖 掉電貯存單元 51 單 片 機(jī) LCD 顯示單元 電壓控制
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