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)-在線瀏覽
2024-12-26 12:17本頁面
【正文】 法； （二） |設(shè)計(jì)要求和技術(shù)指標(biāo) 技術(shù)指標(biāo)： 模電課程設(shè)計(jì) —— 直流穩(wěn)壓電源 第 7 頁 共 28 頁 要求電源輸出電壓為正負(fù) 12V 或正 負(fù) 9V 或正 5V（根據(jù)需要定），輸入電壓為交流 220V，最大輸出電流為 IL=500mA，穩(wěn)壓系數(shù) Sr≤ 5%，電網(wǎng)電壓波動正負(fù) 10%。 （三）、設(shè)計(jì)提示 穩(wěn)壓電路若使用分離元件要有取樣、放大、比較和調(diào)整四個環(huán)節(jié)，晶體管 選用 3DD 或 3DG 等型號；若用集成電路選 7812 和 7912 穩(wěn)壓器。 測量內(nèi)阻，在輸入交流為 220V，分別測得負(fù)載電流為 0 及最大值時的Δ Vo， ro=Δ VO/Δ IL。各部分電路的作用如下： 模電課程設(shè)計(jì) —— 直流穩(wěn)壓電源 第 8 頁 共 28 頁 圖 1 直流穩(wěn)壓電源 總體方框圖 首先由電源變壓器將 220V 的交流電壓變換為所需要的交流電壓值，然后利用二極管單向?qū)щ娦詫⒔涣麟妷赫鳛閱蜗蛎}動的直流電壓。 （二） 主要組成部分說明： 電源變壓器： 電源變壓器的作用是將電網(wǎng) 220V的交流電壓 U1變換成整流濾波電路所需要的交流電壓 U2。一般小型變壓器的 效率如表 所示。變模電課程設(shè)計(jì) —— 直流穩(wěn)壓電源 第 9 頁 共 28 頁 壓器輸出電壓 U2 的值不能大， U2 越大，變壓器的壓差越大，功耗也就越大。 圖 2 電源變壓器 ： 整流二級管 D1~D4 組成單相橋式整流電路，將交流 電壓 U2 變成脈動的直流電壓，輸出直流電壓 U3。 圖 3 整流電路圖 整流過程的分析如下： 模電課程設(shè)計(jì) —— 直流穩(wěn)壓電源 第 10 頁 共 28 頁 圖 4 整流橋原理圖 (1) v2 正半周時，如圖 (a)所示， A 點(diǎn)電位高于 B 點(diǎn)電位，則 V V3導(dǎo)通 (V V4 截止 )， i1 自上而下流過負(fù)載 RL； (2) v2 負(fù)半周時， 如圖 (b)所示， A 點(diǎn)電位低于 B 點(diǎn)電位，則 V V4導(dǎo)通 (V V3 截止 )， i2 自上而下流過負(fù)載 RL； 由波形圖可見， v2 一周期內(nèi)，兩組整流二極管輪流導(dǎo)通產(chǎn)生的單方向電流 i1 和 i2 疊加形成了 iL。 各電壓波形如下圖所示： 圖 5 各電壓波形 模電課程設(shè)計(jì) —— 直流穩(wěn)壓電源 第 11 頁 共 28 頁 每只整流二極管承受的最大反向電壓： VRM=sqar2V2 通過每只二極管的平均電流： ID=1／ 2IR=／ R 式中， R 為整流濾波電路的負(fù)載電阻。整流二極管的反向擊穿電壓 VRM 應(yīng)滿足 VRM﹥ sqar2V2,其額定工作電流應(yīng)滿足 IF﹥ Io max。直流電流為： IR=。 在 0~t1 期間，因 v2 的作用， V 正偏導(dǎo)通，電容 C充電，波形如圖 (b)中 OA 所示； 在 t1~t2 期間，因 v2~vC， V 反偏截止，電容 C 通過負(fù)載放電，波形如圖 (b)中 AB 所示； 在 t2~t3 期間，因 vC~v2， V 正偏導(dǎo)通，電容再次充電，波形如圖 (b)中 BC。這說明，通過電容的充放電，輸出直流電壓中的脈動成分大為減小。 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，對電容 C 充電兩次，縮短了電容 C 向負(fù)載的放電時間，從而使輸出電壓更加平滑。 ： 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。所以用穩(wěn)壓電路來使輸出電壓 U0 保持穩(wěn)定。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。 (2) 當(dāng)工作電流 ZI 滿足 BZA III ?? 條件時，穩(wěn)壓管兩端電壓 ZV 幾乎不變。 (2) 穩(wěn)定電流 IZ—— 穩(wěn)壓管在穩(wěn)定電壓下的工作電流。 (4) 動態(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。 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。 (2) 電路的穩(wěn)壓過程： VO↓→ IZ↓→ IR↓→ VR↓ → VO↑ (3) 應(yīng)用：小功率場合。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。常見產(chǎn)品如 上 圖所示。穩(wěn)壓器內(nèi) 部含有過流、過熱保護(hù)電路。 RP1 為精密可調(diào)電位器。二極管 D 的作用是防止輸出端與地短路時，損壞穩(wěn)壓器。 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。 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。我們選擇了硅穩(wěn)壓電路和三端可調(diào)式穩(wěn)壓電路，并通過一個單刀雙擲開關(guān)進(jìn)行控制。 在 protel99se 上輸入各元件，進(jìn)行 ERC 檢測無誤后，對元件進(jìn)行封裝。 2．把原理圖導(dǎo)入 PCB文件，并進(jìn)行編輯： 導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表，檢查無誤后，可直接導(dǎo)入 PCB，先確定好板子的大小，然后進(jìn)行元件布局。布局后，可選擇自動布線和手動布線，手動布局和布線都要比較美觀一些。布局后的 PCB 板
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