沈阳理工大学装备工程学院课程设计说明书
3 集成直流稳压电源的工作原理
3.1 集成直流稳压电源的概述
3.1.1直流稳压电源的基本原理
直流稳压电源一般由电源变压器、整流滤波电路及稳压电路组成,基本框图如下:
图1-1 直流稳压电源的框图
3.2.电源变压器及整流滤波
(1)电源变压器的作用是将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压。在本次设计中,为安全起见,直接使用二次电压ui。
(2)整流滤波电路的作用是将ui变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除纹波,输出直流电压UI。常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波、倍压整流滤波电路。单相桥式电容滤波电路如下图所示:
图1-2 单相桥式电容滤波电路的电路图
3.3.三端集成稳压器
常用的集成稳压器有固定式三端稳压器与可调式三端稳压器。
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① 固定三端集成稳压器
正压系列:78XX系列(XX代表输出的固定电压值)。芯片内有过流、过热和调整管安全工作区保护。它又分为三个字系列,即78XX、78MXX、78LXX。78XX输出电流为1.5A,78MXX输出电流为0.5A,78LXX输出电流为0.1A。 负压系列:79XX系列。下图所示为正压W7812的典型电路
图1-3 W7812三端固定集成稳压器的电路图
② 可调式三端集成稳压器
正压系列:W317系列稳压块能在输出电压为1.25V~37V的范围内连续可调,外接元件只需一个固定电阻和一只电位器。其芯片内也有过流、过热和调整管安全工作区保护。最大输出电流为1.5A。其典型电路如图1-4,其中电阻R1与电位器R2组成输出电压调节器,输出电压Uo的表达式为:Uo=1.25(1+R2/R1)
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4 电路设计与调试
4.1 集成直流稳压电源的设计与调试
4.1.1直流稳压电源的参数计算
稳压电源的技术指标分为两种:一种是特性指标,包括允许输入电压、输出电压、输出电流及输出电压调节范围等;另一种是质量指标,用来衡量输出直流电压的稳定程度,包括稳压系数(或电压调整率)、输出电阻(或电流调整率)、纹波电压(纹波系数)及温度系数。
1) 纹波电压:叠加在输出电压上的交流电压分量。用示波器观测其峰-峰值,△UOPP一般为毫伏量级。也可用交流毫伏表测量其有效值,但因△UO不是正弦波,所以有一定的误差。
(2)稳压系数:在负载电流、环境温度不变的情况下,输入电压的相对变化引起输出电压的相对变化,即:
Su??Uo/Uo (3.1)
?Ui/Ui(3) 电压调整率:输入电压相对变化为±10%时的输出电压相对变化量,即
Ku??Uo (3.2) Uo稳压系数和电压调整率均说明输入电压变化对输出电压的影响,因此只需测试其中之一即可。
(4) 输出电阻及电流调整率
输出电阻与放大器的输出电阻相同,其值为当输入电压不变时,输出电压变化量与输出电流变化量之比的绝对值,即 ro??Uo?Io (3.3)
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电流调整率:输出电流从0变到最大值时所产生的输出电压相对变化值,即 Ki??Uo (3.4) Uo输出电阻和电流调整率均说明负载电流变化对输出电压的影响,因此也只需测试其中之一即可。
4.1.2 直流稳压电源元器件
由直流稳压电源的参数与计算原理可对元器件进行选择,元器件的选择如表4-1直流稳压电源元器件表所示。
表4.1 直流稳压电源元器件表 电阻
电容
二极管
集成稳压器
三极管
10Ω 2只
6.8Ω 2只
2200μF 1只, IN4007 4只
0.22μF 2只,0.1μF 2只
7812,7819 9012 PNP 2只,
各1只
2N2222 NPN 2只
4.1.3 直流稳压电源总原理图
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图1-4 直流稳压电路的原理图
4.1.4集成直流稳压电源电路板实物图
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