基于數(shù)顯直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧資料
2025-01-24 16:31本頁(yè)面
【正文】 ,則’必須小于允許短路時(shí)間t,即：要使保護(hù)起到作用，uc4 (∞)，即： 顯示電路在電量的測(cè)量中，電壓、電流和頻率是最基本的三個(gè)被測(cè)量，其中電壓量的測(cè)量最為經(jīng)常。此時(shí)為一階零狀態(tài)輸入響應(yīng)，求解得：，得：設(shè)電機(jī)負(fù)荷在額定狀態(tài)下運(yùn)行，電機(jī)電流I0已經(jīng)穩(wěn)定。由于啟動(dòng)電流很大，一般是額定電流的4~7倍，可看成不變，設(shè)為I=5I0。一旦電機(jī)發(fā)生短路或堵轉(zhuǎn)，使電容C4兩端電壓達(dá)到Q1的導(dǎo)通電壓，則Q1導(dǎo)通。由于直流電機(jī)啟動(dòng)瞬時(shí)電流iout較大(約為額定電流的8～10倍)，iout流過(guò)小電阻R6，并經(jīng)R5對(duì)C4充電。 圖12 過(guò)流保護(hù)電路原理圖R6為取樣小電阻。由于霍爾元件體積比較大，價(jià)格昂貴，因而考慮采用串聯(lián)一個(gè)小電阻的方法。過(guò)流保護(hù)電路作為電源電路中不可缺少的一個(gè)組成部分，能夠有效地保護(hù)電子元件，根據(jù)其控制方法大致可以分為關(guān)斷方式和限流方式，而直流電機(jī)電源較宜采用關(guān)斷方式。 過(guò)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。若令Rθd 表示散熱片到周?chē)諝獾臒嶙?，Rθ’表示加散熱片后結(jié)到空氣的總熱阻，則Rθ’=RθA+Rθd。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。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(shí)穩(wěn)壓器才能正常工作。一般加散熱片后功耗也不超過(guò)20W。由于它內(nèi)部還是線性穩(wěn)壓，因此功耗比較大。輸出電流不超過(guò)1A。輸入至少要比輸出高2V，否則不能調(diào)壓。使用輸出電容能改變瞬態(tài)響應(yīng)。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,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(shí),流過(guò)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。在使用317穩(wěn)壓塊的輸出電壓計(jì)算公式計(jì)算其輸出電壓時(shí),必須保證R1≥≤,才能保證317穩(wěn)壓塊在空載時(shí)能夠穩(wěn)定地工作。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(shí)，LM317穩(wěn)壓塊就可以輸出穩(wěn)定的直流電壓。由于317穩(wěn)壓塊的生產(chǎn)廠家不同、型號(hào)不同，其最小穩(wěn)定工作電流也不相同，但一般不大于5mA。LM317內(nèi)置有過(guò)載保護(hù)、安全區(qū)保護(hù)等多種保護(hù)電路。它的使用非常簡(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。電子愛(ài)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。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。穩(wěn)壓部分的電路原理圖如圖11所示。啟動(dòng)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(kāi)，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。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，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(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：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：式中Ii 為穩(wěn)壓器的輸入電流，IRIRIadj 分別為流過(guò)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。 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(jiàn)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。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(lèi)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/ICL
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