直流稳压电源设计案例Word格式文档下载.docx
- 文档编号:21889563
- 上传时间:2023-02-01
- 格式:DOCX
- 页数:11
- 大小:81.85KB
直流稳压电源设计案例Word格式文档下载.docx
《直流稳压电源设计案例Word格式文档下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《直流稳压电源设计案例Word格式文档下载.docx(11页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
〈10
10-30
30-80
80-200
效率η
0.6
0.7
0.8
0.85
1.1.2整流滤波电路
将变压器输出的符合电压要求的交流电变换为所需数值的直流电。
常用的整流电路主要有:
半波整流、全波整流及桥式整流等。
相对于半波整流相,全波整流二极管交替导通,其输出电压纹波明显减小;
而桥式整流电路是全波整流电路的一个变形,其输出电压波形与全波整流电路相同,但加在变压器次级线圈上的电流变为了极性正负交替的脉冲电流,其性能更加优越。
本设计中采用性能优越的桥式整流电路。
直流电路的任务是将交流点变为直流电。
完成这一任务主要是靠二极管的单向导电作用。
因此二极管是整流电路的关键元件。
在稳压电源中一般用四个二极管组成桥式整流电路,整流电路的作用是将交流电压u2变换成脉动的直流电压u3。
滤波电路一般由电容组成,其作用是把脉动直流电压u3中的大部分纹波加以滤除,以得到较平滑的直流电压UI。
UI与交流电压u2的有效值U2的关系为:
(1-2)
在整流电路中,每只二极管所承受的最大反向电压为:
(1-3)
流过每只二极管的平均电流为:
(1-4)
其中:
R为整流滤波电路的负载电阻,它为电容C提供放电通路,放电时间常数RC应满足:
(1-5)
T=20ms是50Hz交流电压的周期。
滤波电路用于滤去输出电压中的纹波,一般由电抗元件组成。
由于电抗元件在电路中有储能作用,并联的电容C在电源供给的电压升高时,能把部分能量存储起来,而当电压降低时,就能把能量释放出来,使负载电压比较平滑,即C具有平波作用;
与负载串联的电感L,当电源供给的电流增加时,它能把能量存储起来,而当电流减小时又能把能量释放出来,使负载电流比较平滑,即电感也具有平波作用。
图1-2整流与滤波电路图,
1.1.3稳压电路
固定式三端稳压器与电容C组成稳压电路。
稳压器7805输出为+5V,稳压器7905输出为-5V,输入端接电容
可以进一步滤除纹波,输出端接电容
能改善负载的瞬态影响,使电路稳定工作。
、
采用漏电流小的钽电容。
其中稳压器的相关参数如表1-2所示:
表1-2集成稳压器的参数
名称
CW7812
CW7912
最大输入电压/V
+27
-27
最小输入电压/V
+14.5
-14.5
输出电压范围/V
+11.5to
+12.5
-11.5to
-12.5
RippleRejection纹波抑制
+55db
+71db
集成稳压器的输出电压Vo与稳压电源的输出电压相同.稳压器的最大允许电流Icm<
Iomax,输入电压Vi的范围为
Vomax+(Vi-Vo)min<
Vi<
Vomin+(Vi-Vo)max(1-6)
式中,Vomax为最大输出电压,Vomin为最小输出电压,(Vi-Vo)max为稳压器的最大输入、输出压差,(Vi-Vo)min为稳压器最小输入、输出压差。
第2章实验方案分析
2.1稳压电源的设计方法:
稳压电源的设计,是根据稳压电源的输出电压Uo、输出电流Io、输出纹波电压ΔUop-p等性能指标要求,正确地确定出变压器、集成稳压器、整流二极管和滤波电路中所用元器件的性能参数,从而合理的选择这些器件。
稳压电源的设计可以分为以下三个步骤:
1)根据稳压电源的输出电压Uo、最大输出电流Iomax,确定稳压器的型号及电路形式。
2)根据稳压器的输入电压
,确定电源变压器副边电压u2的有效值U2;
根据稳压电源的最大输出电流I0max,确定流过电源变压器副边的电流I2和电源变压器副边的功率P2;
根据P2,从表1查出变压器的效率η,从而确定电源变压器原边的功率P1。
然后根据所确定的参数,选择电源变压器。
3)确定整流二极管的正向平均电流ID、整流二极管的最大反向电压
和滤波电容的电容值和耐压值。
根据所确定的参数,选择整流二极管和滤波电容。
2.2方案的确定
2.2.1方案一:
采用电源变压器、整流滤波电路和稳压电路。
其中稳压电路是使用分离元件,通过取样、放大、比较和调整四个环节,晶体管选用3DD或3DG等型号。
这个方案一般来说比较复杂,而且验证过程也比较麻烦且所用到的元件较多且误差较大,因此尽量不用这个方案
2.2.2方案二:
其中稳压电路是使用集成电路CW7812和CW7912稳压器。
该电路能输出固定的正负12V的直流电压,而且电路较方案一相比结构简单,所用元件数目少,且容易调试。
因此,本次设计我们采用此方案。
第3章参数确定及元件选择
3.1集成稳压的选择及电路的确定
3.1.1集成稳压器的选择
根据设计要求及技术指标,选做电压为正负12V的直流稳压电源,选择固定式三端稳压器MC7812和MC7912。
芯片MC7812引脚排列为:
1端接输入,2端接地,3端接输出。
芯片MC7912CV引脚排列为:
1端接地,2端接输入,3端接输出。
3.1.2电路的确定
由实验原理和设计要求确定电路如图3-1所示,
图3-1设计原理图
3.2参数的确定
3.2.1电源变压器的选择
由式(1-6),可得输入电压Vi的范围为:
Vomin+(Vi-Vo)max
12.5+(14.5-11.5)≤Vi≤11.5+(27-12.5)
得:
15.5V≤Vi≤26V
副边电压V2≥Vi/1.1=15.5V/1.1=14.1V
取V2=15V,副边电流I2>Iomax=0.5A取I2=1A
所以:
副边输出功率P2≥I2V2=15W
由表1-1得:
η=0.7
根据表二和公式P1=P2/η,因为变压器的副边功率为15W,故它的效率为0.7,
可知变压器的功率P1为:
P1≥P2/η=15/0.7=21.5W
为留有余地,可选择功率为25W的电源变压器。
3.2.2整流电路及滤波电容的选择
1)整流电路的选择
由于:
,
但由于桥式整流所需二极管正偏时导通电阻不为0,使得电路内阻较大,从而使损耗也较大,故采用符合要求的整流桥堆KBP307。
一般整流桥命名中有3个数字,第一个数字代表额定电流,A;
后两个数字代表额电压(数字*100),V 如:
KBL407即4A,700VKBPC5010即50A,1000V
由于:
IN4001的反向击穿电压UVRM50V,额定工作电流Id=1A>
Iomax,故整流二极管选IN4001
2)滤波电容的选择
根据
和公式
可求得:
△Vi=△Vop-pVi/(VoSv)=0.05×
15.5/(12×
0.003)=21.53V
所以,滤波电容:
C=Ict/△Vi=Iomaxt/△Vi=233.3uF
电容的耐压要大于
U2=
×
15=21.3V故滤波电容C取容量为1000uF,耐压为35V的电解电容.
3.2.3稳压电路的选择
CW7812和CW7912CV允许的最大输出电流Iomax=1.5A。
输入电压与输出电压差的允许范围为:
UI-Uo=3~5V
第4章元件清单
表4-1元件清单
变压器
220V-15V
整流桥堆
KBP307
二极管
发光二极管两个
电容
极性电容:
C1=1000uf两个,
C2=100uf两个
电容:
C3=0.33uf两个
C4=0.1uf两个
电阻
R1=R2=1000Ω
集成芯片
CW7812和CW7912
单排针
两个
第5章原理图的确定
图5-1原理图
第6章稳压电路的性能指标测试
6.1.输出电压与最大输出电流的测试
测试电路如图6-1所示。
一般情况下,稳压器正常工作时,其输出电流
要小于最大输出电流
,取
,可算出RL=24Ω,工作时
上消耗的功率为:
故
取额定功率为5W,阻值为10Ω的电位器。
测试时,先使
,交流输入电压为220V,用数字电压表测量的电压值就是Uo(测得它们分别为12.032V和-12.035V);
然后慢慢调小
,直到Uo的值下降5%,此时流经
的电流就是
(测得它们分别为0.14A和-0.15A),记下
后,要马上调大
的值,以减小稳压器的功耗.
图6-1稳压电源性能指标测试电路
6.2.稳压系数的测量
按图6-1所示连接电路,在
时,测出稳压电源的输出电压Uo。
然后调节自耦变压器使输入电压
,测出稳压电源对应的输出电压Uo1;
再调节自耦变压器使输入电压
,测出稳压电源的输出电压Uo2。
则稳压系数为:
(6-1)
所以当Uo=12V时,测得Vo=12.032V,Vo1=12.035V,Vo2=12.029V,由(6-1)式得Sr=0.0025;
同理,当Uo=-12V时,测得Vo=-12.035,Vo1=-12.036,Vo2=-12.035V,则Sr=0.0004。
对比技术指标Sr≤0.3%知,稳压系数符合设计指标。
6.3.稳压电源内阻的测量
按图6-1所示连接电路,保持稳压电源的输入电压
,在负载电流为0及最大值时的Δvo,则ro=Δvo/ΔvIl
当Io等于0时,测得Vo等于12.032V,当Io为Iomax,测得Vo为11.079V。
ro=1.9Ω.
6.4.纹波电压的测试
用示波器观察Uo的峰峰值,(此时Y通道输入信号采用交流耦合AC),测量ΔUop-p的值(约几mV)。
测得放大5倍时对应的Δvop-p=20div
5mv/div=100mv
则Δvop-p=100/5mv=20mv,对比技术指标Δvop-p≤50mv知符合技术指标。
第七章误差分析
7.1、误差分析
1)、误差计算
+Vcc%=|5.00-5.03|/5.00=0.60%
-Vcc%=|5.00-5.05|/5.00=1.00%
2)、误差原因
综合分析可以知道在测试电路的过程中可能带来的误差因素有:
a元件本身存在误差;
b焊接时,焊接点存在微小电阻;
c万用表本身的准确度而造成的系统误差;
7.2调试中注意事项
调试结果是否正确,很大程度受测量正确与否和测量精度的影响。
为了保证高度准确的效果,必须减小测量误差,提高测量精度。
为此,需注意以下几点:
1.正确使用测量仪器的接地端
凡是使用低端接机壳的电子仪器进行测量,仪器的接地端应和仪器的接地端接在一起,否则仪器机壳引入的干扰不但会使仪器的工作状态发生变化,而且将使测量结果出现误差。
若使用干电池的万用表进行测量,由于电表的两个输入端是浮动工作的,所以允许直接跨接在测量点之间。
2.正确选择测量点
用同一台测量仪进行测量时,测量点不同,仪器内部引进的误差大小将不同。
3.测量方法要方便可行
需要测量电路的电流时,一般尽可能测电压而不测电流,因为测电压不必改动被测电路,测量方便。
若需知道某一支路的电流值,可以通过测该支路上电阻两端的电压,经过换算而得到。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 直流 稳压电源 设计 案例