ICP加速度傳感器調(diào)理電路設(shè)計(jì)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)4

1、.4 輔助電源的設(shè)計(jì)3.4.1 需要制作的電源1運(yùn)放LM324電源電壓范圍：?jiǎn)坞娫?V32V，雙電源±16V。又因?yàn)镮CP傳感器輸出的是模擬信號(hào)，為了完整波形輸出，選擇雙電源±12V。而AD620電源電壓范圍：±18V，所以也選用用雙電源±12V。2因?yàn)镮CP加速度傳感器的鼓勵(lì)電壓為18V-30V，典型值24V。+12V不夠用，所以需要制作一個(gè)電壓為24V的直流電源。.2 電源總體設(shè)計(jì)1根本原理變壓局部 采用變壓器來實(shí)現(xiàn)。整流局部 一般橋式整流可采用4個(gè)整流二極管接成橋式，也可以也可用二極管整流橋堆。濾波電路 采用電容濾波即可。穩(wěn)壓電路 可以采用集成穩(wěn)壓

2、電路。2設(shè)計(jì)思想 電網(wǎng)供電交流電壓為有效值220V，頻率為50Hz，為了獲得低壓直流，首先需要使用電源變壓器進(jìn)行變壓，將電壓降低，從而獲得適宜大小的交流電壓。 降壓后的交流電壓，通過整流電路進(jìn)行整流，編程有脈動(dòng)成分的直流，不過其幅值變化還是比擬大。 有較大脈動(dòng)成分的直流電壓須經(jīng)過濾波電路進(jìn)行濾波，變成平滑，脈動(dòng)較小的直流電，即將交流成分濾掉，有效地保存其直流成分。 濾波后的直流電壓，再通過選擇合理的穩(wěn)壓電路進(jìn)行穩(wěn)壓，之后便可得到較為理想的低壓直流電源。3原理圖圖 直流穩(wěn)壓電源框圖.3 變壓局部設(shè)計(jì)電網(wǎng)供給的民用單相交流電只有一種電壓，即有效值220V、頻率50Hz的交流電壓。這就需要一種器件能

3、夠進(jìn)行變壓，將220V的交流電變換成我們需要的交流電壓，再經(jīng)過整流、濾波、穩(wěn)壓等步驟就會(huì)得到需要的直流電壓。電源變壓器，是專門用來改變交流電壓與交流電流的器件，能夠完成變壓任務(wù)。也就是說，當(dāng)某一個(gè)固定電壓的交流電通過一個(gè)相應(yīng)的電源變壓器，可以變換成所需要的交流電壓，之后再整流、濾波和穩(wěn)壓轉(zhuǎn)換成所需要的直流電壓。要得到符合電路要求的交流電壓值，就必須使用電源變壓器進(jìn)行變壓17。 最簡(jiǎn)單的單相變壓器結(jié)構(gòu)如下圖。它是由初級(jí)繞組、次級(jí)繞組以及鐵心三局部組成。其中，初級(jí)繞組用來輸入電源的交流電壓，所需要的交流電壓即會(huì)輸出于次級(jí)繞組。本質(zhì)地講，變壓器是一種進(jìn)行電->磁->電轉(zhuǎn)換的器件，也就是使

4、初級(jí)線圈的交流電轉(zhuǎn)化成鐵心形成的閉合交變磁場(chǎng)，次級(jí)線圈被磁場(chǎng)的磁力線切割，從而產(chǎn)生交變的電動(dòng)勢(shì),當(dāng)負(fù)載被接上時(shí)，電路形成閉合回路，次級(jí)電路就有了交流電流通過15。圖 單相的變壓器結(jié)構(gòu)圖 電源變壓器主要由初級(jí)線圈、次級(jí)線圈和鐵心構(gòu)成。它兩側(cè)的電壓值正比于初、次級(jí)線圈的匝數(shù)，反比于初、次級(jí)中的電流值。實(shí)際上，變壓器的初、次級(jí)線圈和鐵心都會(huì)消耗一局部功率，其中包括銅損渦流損失等，也等于說，變壓器的效率不會(huì)是100%。通常，如果變壓器的容量越大，效率也會(huì)越高，對(duì)于功率在1000W以下的變壓器效率在65%-90%之間。3.4.4 整流局部設(shè)計(jì) 整流電路是把交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷髅}動(dòng)的電壓。常見的小功率整流電

5、路，有單相半波、全波、橋式整流等。之所以能把方向和大小交變的電流變換為直流電，是因?yàn)椴捎昧司哂袉蜗驅(qū)щ娞匦缘钠骷?。在一般分析中，我們常把二極管當(dāng)作理想元件處理，即正向?qū)娮铻榱?，反向電阻為無窮大。下面介紹采用晶體二極管搭建的各種整流電路。半波整流電路整流電路結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的一種，電路如下圖。它由整流二極管D、電源變壓器B 和負(fù)載電阻R 組成。變壓器把220V電壓變換為交變電壓E2 ，D 再把交流電變換為脈動(dòng)的直流電。圖 半波整流電路圖的波形圖說明了二極管整流的過程。圖 半波整流波形全波整流電路是一種整流效率非常高的整流電路。下列圖為原理圖。e2a 、e2b兩個(gè)電壓是大小相等、極性相反的，構(gòu)成e2

6、a 、D1、R與e2b 、D2 、Rfz ，兩個(gè)通電回路。圖 全波整流電路全波整流的工作原理原理，可用圖所示的波形圖說明。圖 全波整流波形橋式整流電路是使用最為廣泛的一種整流電路。它只需要用四只二極管連接成"橋"式結(jié)構(gòu)，不僅具有了全波整流電路的優(yōu)點(diǎn)，還同時(shí)彌補(bǔ)了全波整流電路的局部缺點(diǎn)。其電路如下圖。圖 橋式整流電路橋式整流電路的工作原理如下：當(dāng)u2>0 時(shí)，D2、D4截止，D1、D3導(dǎo)通，。電流通路為:由+經(jīng)D1®RL®D3®-；當(dāng)u2<0 時(shí)，D1、D3截止，D2、D4導(dǎo)通。電流通路:由-經(jīng)D2®RL®D4&#

7、174;+。輸出是脈動(dòng)的直流電壓，圖 所示的波形圖說明。圖 橋式整流波形將以上的三種整流電路進(jìn)行比照發(fā)現(xiàn)，橋式整流電路具有輸出直流電壓高；脈動(dòng)較??；電源變壓器得到充分利用等明顯的優(yōu)點(diǎn)。所以，在本設(shè)計(jì)中我們采用橋式整流電路。目前，生產(chǎn)廠家已經(jīng)將整流二極管封裝在一起，制作成方便使用的整流橋模塊，這些模塊只有輸入交流和輸出直流引線。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用簡(jiǎn)便，可靠性和穩(wěn)定性提高。以下為幾種常見的封裝好的硅整流橋，如下圖。圖 幾種常見硅整流橋3.4.5 濾波局部設(shè)計(jì)整流電路將交流電壓整流后，輸出的是脈動(dòng)直流，其中不是單純的直流成分，還有少量交流成份。濾波電路的原理是利用儲(chǔ)能元件電容兩端的電壓不能突變的特性,

8、將電容與負(fù)載RL并聯(lián)，將整流電路輸出電壓中的交流成分濾掉，保存其直流成份，從而到達(dá)輸出平滑電壓波形的目的。電容濾波是將電容與負(fù)載RL并聯(lián)，電路如下圖。圖電容濾波電路當(dāng)u >uC時(shí)，二極管導(dǎo)通，電源同給給負(fù)載RL供電和給電容充電，uC 增大，uo= uC。當(dāng)u <uC時(shí)，二極管截止，電容放電，uC按指數(shù)規(guī)律減小，uo= uC 。使用電容進(jìn)行濾波時(shí)，負(fù)載變化會(huì)干擾輸出電壓，即帶負(fù)載能力較差。因此電容濾波適用的場(chǎng)合主要是同時(shí)滿足輸出電壓較高、負(fù)載電流較小并且負(fù)載變化不大的場(chǎng)合。電感濾波是將電感與負(fù)載串聯(lián)，電路如下圖。整流二極管管導(dǎo)電角較大，峰值電流非常小小，輸出特性非常平坦，適用于低電壓

9、大電流即RL較小的場(chǎng)合。圖 電感濾波電路假設(shè)想為進(jìn)一步改善濾波特性，采取多級(jí)濾波，如LC濾波電路，RC型濾波電路。根據(jù)課題實(shí)驗(yàn)要求，系統(tǒng)采用電容濾波電路。3.4.6 穩(wěn)壓局部設(shè)計(jì)穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓器是為電路或負(fù)載提供穩(wěn)定的輸出電壓的一種電子設(shè)備。電網(wǎng)電壓、負(fù)載及環(huán)境溫度的變化一般不會(huì)干擾穩(wěn)壓電路的輸出電壓。穩(wěn)壓器是內(nèi)阻很小的電壓源。其內(nèi)阻越小，穩(wěn)壓性能越好。穩(wěn)壓局部可采用由穩(wěn)壓管組成的穩(wěn)壓電路。電路利用穩(wěn)壓管的反向擊穿特性的原理來穩(wěn)壓。鑒于穩(wěn)壓管陡直的反向特性，電流的變化幾乎不會(huì)帶來電壓的改變。由穩(wěn)壓管組成的穩(wěn)壓電路如下圖。圖 穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路隨著科學(xué)技術(shù)的開展,單片集成穩(wěn)壓電源已經(jīng)被開發(fā)和廣泛應(yīng)用起

10、來，具有體積較小,穩(wěn)定性很高,使用方便靈活,價(jià)格廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn)，本恒流源系統(tǒng)設(shè)計(jì)穩(wěn)壓局部采用三端穩(wěn)壓器。本論文主要介紹常見的W7800和 W7900兩個(gè)系列的三端集成穩(wěn)壓器，它們的內(nèi)部是串聯(lián)型的晶體管穩(wěn)壓電路。該組件的外形如下列圖所示，穩(wěn)壓器的硅片封裝在普通功率管的外殼內(nèi)，電路內(nèi)部同時(shí)具備短路環(huán)節(jié)和過熱保護(hù)環(huán)節(jié)。圖 W7800系列穩(wěn)壓器 W7900系列穩(wěn)壓器W7800和W7900系列具有一系列的性能特點(diǎn)：它們不需要外接元件，內(nèi)部有過熱保護(hù)和過流保護(hù)，調(diào)整管設(shè)有平安工作區(qū)保護(hù)，輸出電壓容差為4%。并且，系列輸出電壓為額定值，有5V、6V、9V、12V 、15V、18V、24V等。根據(jù)課題要求，需要輸

11、出的額定值為12V，所以選用7812和7912系列。W78系列為三端集成正穩(wěn)壓電路,TO-220封裝，當(dāng)附加散熱片時(shí)，輸出電流可達(dá)。雖然是固定的穩(wěn)壓電路，但是通過使用外接元件，可以獲得不同的電壓和電流。其結(jié)構(gòu)組成框圖如下圖。圖 LM7812系列功能框圖7812系列集成穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用電路如下列圖所示，這是一個(gè)輸出正12V直流電壓的穩(wěn)壓電源電路。C1為輸入端和濾波電容，電容值較大；C2是輸出端濾波電容，電容值較??；RL為負(fù)載電阻。RL兩端電壓為12V。 圖 LM7812穩(wěn)壓器的應(yīng)用電路7912系列同為3端正穩(wěn)壓電路,TO-220封裝，提供-12V的電壓。其內(nèi)部電路如圖3.32所示。圖 LM7912的內(nèi)部電路圖對(duì)于課題，需要電路同時(shí)輸出正負(fù)電壓，所以電路如下圖。圖3.33 電路輸出正負(fù)電壓 電源電路圖1在實(shí)際應(yīng)用中，為了確保橋式整流后的電流波形平直，一般采用大小電容配合使用。如圖： 圖 ±12V雙電源電路圖 2同理，24V直流電源電路如下： 圖 2