±15V直流穩(wěn)壓電源(2)

1、摘要直流穩(wěn)壓管電源一般由電源變壓器、整流電路、濾波電路及穩(wěn)壓電路組成。變壓器 把市電交流電壓變?yōu)樗璧牡蛪航涣麟?。整流器把交流電變?yōu)橹绷麟?。?jīng)濾波器后，穩(wěn)壓 器在把不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓輸出。本設(shè)計主要采用三端穩(wěn)壓電路設(shè)計直 流穩(wěn)壓電源，通過相關(guān)知識計算出各電路中各個器件的參數(shù)，使電路性能達(dá)到設(shè)計要求中 的電壓調(diào)整率、電流調(diào)整率、負(fù)載調(diào)整率、紋波電壓等各項指標(biāo)。關(guān)鍵詞：變壓器；整流電路；濾波電路；穩(wěn)壓電路1總體方案1.1 穩(wěn)壓電源的設(shè)計方案1）根據(jù)穩(wěn)壓電源的輸出電壓 Uo最大輸出電流lomax，確定穩(wěn)壓器的型號及電路形式。2）根據(jù)穩(wěn)壓器的輸入電壓Ui，確定電源變壓器副邊電壓的有效值

2、 U2 ；根據(jù)穩(wěn)壓源的最大輸出電流lOmax,確定流過電源變壓器副邊的電流12和電源變壓器副邊的功率p2 ；根據(jù)p2，查出變壓器的效率"，從而確定電源變壓器原邊的功率 R。然后根據(jù)所確定的參數(shù)，選擇電源變壓器。3）確定整流二極管的正向平均電流|D、整流二極管的最大反向電壓Urm和濾波電容的電容值和耐壓值。根據(jù)所確定的參數(shù)，選擇整流二極管和濾波電容1.2原理框圖穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四個部分組成。 如圖1所示。+u1(a)穩(wěn)壓電源的組成框圖(b )整流與穩(wěn)壓過程圖1-1穩(wěn)壓電源的組成框圖及整流與穩(wěn)壓過程Ui2設(shè)計原理分析2.1 電源變壓器2.1.1電源變壓器

3、圖電路設(shè)計U320750Hz圖2.1.2變壓器波形圖圖2.1.1變壓器電路電源變壓器的作用是將來自電網(wǎng)的220V交流電壓u1變換為整流電路所需要的交流電壓u2。電源變壓器的效率為:Pi其中：P2是變壓器副邊功率，P1是變壓器原邊功率。因此，當(dāng)算出了副邊功率P2后，就可以根據(jù)上表算出原邊功率 P1。(2.1.2)(2.1.3)U2=Ui/1.1 止 20.9V(2.1.4)2.1.2 電源變壓器參數(shù)計算集成穩(wěn)壓器的輸入電壓雖然受到最大輸入電壓的限制，但為了使穩(wěn)壓器工作在最佳狀態(tài)及獲得理想的穩(wěn)壓指標(biāo)，該輸入電壓也有最小值的要求。輸入電壓Ui的確定，應(yīng)考慮如下因素：穩(wěn)壓器輸出電壓 Uo；穩(wěn)壓器輸入和

4、輸出之間的最小壓差(Ui Uo)min；穩(wěn)壓器輸入電壓的紋波電壓URIP,取Uo (Ui Uo)min之和的15%電網(wǎng)電壓的波動引起的輸入電壓的變化,取UO (Ui UO)min URiP之和的15%對于集成三端穩(wěn)壓器,(U I -U。)= 22®具有較好的穩(wěn)壓輸出特性。輸出為15V的集成穩(wěn)壓器，其最小輸出電壓Ui為:UImin =Uo +(Ui -U0)miURip"Ui =15+2十(15十2)燈5%+(15十2)FS%(1+15%)俺21.8(V)行)取 Ui =23V;Ui =(1.1 1.2)U2取U 2 =22v ,此時U2在輸入電壓840V之間,符合穩(wěn)壓器條件

5、。變壓器副邊電流(2.1.5)(2.1.6)i 2> i omax - 80mA取i0.1A,由i2，U2得變壓器副邊輸出功率巳=12 xU2 止 2.2VA得"F.6，變壓器原邊輸入功率% 3'67(2.1.7)根據(jù)表1小型變壓器的效率副邊功率P2<10VA10 30VA30 80VA80 200VAn效率0.60.70.80.852.1.3 電源變壓器器件選擇選用P 1=4W 3.67W的變壓器2.2整流電路2.2.1 整流電路圖設(shè)計DV220V50HZ u圖2.2.1單相橋式整流電路rLu>2jtH271AA/ Ojf A A / X X"a

6、z圖2.2.2單相橋式整流電路波形圖2.2.2 整流參數(shù)計算a.直流電壓UoUo= 2UO.9U2兀(2.2.1 )b.直流電源IoIoU-0.9R(2.2.2 )C.波動系數(shù)s=i7(2.2.3 )223整流參數(shù)器件選擇D1-D4選用IN4001型號二極管2.3 濾波電路2.3.1濾波電路圖設(shè)計AuDB/II /Ii /I /II /Iw“I|小IfU/ IfV'切iSy山山V I*YI圖2.2.3 濾波電路充電放電充電故電圖2.2.4濾波電路的波形圖2.3.2 濾波電路參數(shù)的計算a.耐壓電流1 UIf 糾2-3)o2Rl(2.3.1b放電時間常數(shù)范圍RlC >(3-5)2(2

7、.3.2(2.3.3d波動系數(shù)S二如Uo(2.3.4C.輸入輸出關(guān)系U。-1.2U22.3.3 濾波電路器件選擇電容放電的時間常數(shù) T =rlc愈大，放電過程愈慢，則輸出電壓愈高，同時脈動成分也愈少，即濾波效果愈好。故應(yīng)該選擇一個。2.4穩(wěn)壓電路2.4.1穩(wěn)壓電路圖設(shè)計UL3圖2.4.2雙穩(wěn)態(tài)輸出波形 集成穩(wěn)壓器的類型很多，在小功率穩(wěn)壓電源中，普遍使用的是三端穩(wěn)壓器。按輸出電圖2.4.1正、負(fù)雙穩(wěn)壓輸出電路壓類型可分為固定式和可調(diào)式，此外又可分為正電壓輸出或負(fù)電壓輸出兩種類型。(1)固定電壓輸出穩(wěn)壓器常見的有 CW78X( LM7涉X )系列三端固定式正電壓輸出集成穩(wěn)壓器;CW79X(LM79

8、X)系列三端固定式負(fù)電壓輸出集成穩(wěn)壓器。三端是指穩(wěn)壓電路只有輸入、輸出和接地三個接地端子。型號中最后兩位數(shù)字表示輸出電壓的穩(wěn)定值，有5V、6V、9V、15V、18V和24V。穩(wěn)壓器使用時，要求輸入電壓 UI與輸出電壓Uo的電壓差UI - Uo >2V。穩(wěn)壓器的靜態(tài)電流Io = 8mA當(dāng)Uo = 518V時，UI的最大值Ulmax=35V;當(dāng)Uo=1824V時，UI的最大值Ulmax = 40V。(2)可調(diào)式三端集成穩(wěn)壓器可調(diào)式三端集成穩(wěn)壓器是指輸出電壓可以連續(xù)調(diào)節(jié)的穩(wěn)壓器，有輸出正電壓的CW317系列(LM317三端穩(wěn)壓器；有輸出負(fù)電壓的 CW337系列(LM337三端穩(wěn)壓器。在可調(diào)式

9、三端集成穩(wěn)壓器中，穩(wěn)壓器的三個端是指輸入端、輸出端和調(diào)節(jié)端。穩(wěn)壓器輸出電壓的可調(diào)范圍為Uo=1.237V,最大輸出電流lomax =1.5A。輸入電壓與輸出電壓差的允許范圍為:UI -Uo = 340V。三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器的引腳及其應(yīng)用電路可見參考書。根據(jù)設(shè)計要求：1)有+15V和-15V兩路輸出，誤差不超過± 0.5V。輸出電流在080mA范圍內(nèi)變化時，均可正常穩(wěn)壓 在保證正常穩(wěn)壓的前提下，盡量減小功耗。(4)具有過流保護(hù)功能2.4.2 穩(wěn)壓電路參數(shù)計算+15V和-15V兩路輸出，誤差不超過± 0.5V;輸出電流在080mA范圍內(nèi)2.4.3 集成三端穩(wěn)壓選擇集成穩(wěn)壓器選

10、用+15V輸出的LM7815和-15V輸出的LM7915固定電壓輸出的集成三端ornax為100mA在工作環(huán)境溫內(nèi)和穩(wěn)壓器，二者的輸出電壓誤差為±0.5V，輸出最大電流1功耗范圍內(nèi)有過溫和過流保護(hù)。2.4.4 LM78*/LM79* 資料1)LM78系列介紹用LM7815/LM7915系列三端穩(wěn)壓IC來組成穩(wěn)壓電路所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部 還有過流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來可靠、方便，而且價格便宜。該系列集成 穩(wěn)壓IC型號中的LM78或 LM79后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如LM7815表示輸出的電壓為正15v，LM7915表示輸出電壓為負(fù)15V。最大輸出

11、電流 1.5A。LM78系列輸出電壓分別為5V、6V、8V、9V、10V、12V、15V、18V、24V;LM79系列的輸出電壓則與LM78相反。2)實際應(yīng)用在實際應(yīng)用中，應(yīng)在三端集成穩(wěn)壓電路上安裝足夠大的散熱器(當(dāng)然小功率的條件下不用)。當(dāng)穩(wěn)壓管溫度過高時，穩(wěn)壓性能將變差，甚至損壞。3)LM7815/LM7915引腳圖、參數(shù)及典型應(yīng)用電路1. LM7815引腳圖、參數(shù)及典型應(yīng)用電路GND外殼接地ZLM7815 I21. Input 輸入Z GN'D接地(a) LM7815引腳圖圖2433. Output 輸岀Parameter 參數(shù)Symbol 符號Conditions 條件MC73

12、1I5LM7815單位最小典型最大Output Voltage 輸出電 壓VOTJ -+25"C14411515 6VS.OrriA < 10 < 1 OA, PO <15W VI =17.5V to 30V14.251515.75Line Regulation 線性 調(diào)整率(Notel)ReglineTJ +就Vil =117 5V to30V11300mVVi =20V to 2GV3150Loadi Regulation 負(fù)載 調(diào)整率Note 11)RegloadTJ +25VIO =5nnA to1 5A-12300mVIO =250mA to750niA一

13、4150Quiescent Current 靜 態(tài)電流IQTJ =+25T5 28 0mAQuiescent CurrentChange靜態(tài)電流變化AI；Q10 =5rnA to 11 .OA0.5mAVI 117 5V to 30V-1 0(b) LM7815典型應(yīng)用電路 LM7815 引腳圖及典型應(yīng)用電路表1 LM7815參數(shù)Electrical Characteristics 電氣特性MC7915)LM7ei5(摻照測試電路 ec < TJ < 125"C, CO =500mA VI =23V CIO 33iF, CO=0JlF,除非另有說明)2. LM7915 引

14、腳圖、參數(shù)及典型應(yīng)用電路GND1. GNID接地2. Input 輔入3. Output 輸出LM7915LM7915引腳圖LM7915典型應(yīng)用電路圖244 LM7915引腳圖及典型應(yīng)用電路表2 LM7915參數(shù)Electrical Characteristics 電氣特性(L1M7&15)(VI = -23V, 10 = SOOrnA Ot <TJ < +1125, Cl =2 2yF CO =1疔-unless otherwise speciHed.)Parameter# 數(shù)Symbol 符號Conditions 條件巖小.«型E大.單位Output Volt

15、age 輸出電壓VOTJ=+25t-14.4-15-1156VIO = 5niAto 1A P0<15WVI= -1l8VtO-3DV-1I4.25-15-115.75Line Regulation 線性調(diào)整 $(Notei)AVOTJ-+25rVI =-117.5V to-30V-112300mVVI = -20V to -26 V-61150Load Regulation 負(fù)載調(diào) 整率(Notel) (Note1)AVOTJ=+25C IO = 5naAt0 l.5A-12300mVTJIO = 250mA to750mA4150Quiescent Current 靜態(tài)電 流IQTJ

16、 =+25'C-36mAQuiescent CurrentChange靜態(tài)電涼變化AIQIO = SrnA to 1A-0.050.5mAVI = -18.5V to -30V0.113實驗設(shè)計3.1實驗設(shè)計電路圖LJflreiB3.2 實驗設(shè)計設(shè)備及器件multisim模擬仿真電子實驗軟件變壓器 輸入交流電，幅度220V,頻率50Hz 整流堆輸入電壓范圍0V-25V(4)電容470uF電容兩個，0.1F電容2個，0.33F電容兩個,300歐姆電阻兩個(5)三端集成穩(wěn)壓器LM7815, LM7915各一塊(6)雙通道示波器(7)連接導(dǎo)線若干3.3 仿真圖3.3.1± 15v直

17、流穩(wěn)壓電源仿真圖課程設(shè)計心得體會為期一周的課程設(shè)計已經(jīng)結(jié)束了，雖然期間有很多波折和失敗，但最終還是圓滿的完 成了課程設(shè)計要求，這一期間，我收獲良多。我們組分到的題目是設(shè)計正負(fù)15V輸出的直流穩(wěn)壓電源，老師為我們的題目進(jìn)行詳細(xì) 的要求。剛接到這個題目我心中一陣竊喜，直流穩(wěn)壓電源最后一節(jié)課我們粗略講過，對各 個知識點(diǎn)的記憶還很清晰，而且上課老師告訴我們兩個很好用、現(xiàn)在用的很多也實用的集 成穩(wěn)壓器LM7815和LM7915這更是大大降低器件選擇，參數(shù)計算和電路搭接的難度。首先我把課本上關(guān)于直流穩(wěn)壓源那一張的內(nèi)容仔細(xì)瀏覽了一遍，理出了設(shè)計直流穩(wěn)壓電源四個主要部分的功能，器件參數(shù)要求和電路搭接。然后上網(wǎng)

18、大致搜索了一下直流穩(wěn)壓 源的設(shè)計電路經(jīng)過自己的努力和網(wǎng)上查找最終我畫出了初步的電路圖，開始在電腦上搭接 電路，真正的考驗開始了。我以為這個是個很簡單的電路，各個部分結(jié)構(gòu)都很清晰，而且我非常自信的認(rèn)為我的電 路很正確。可最終的結(jié)果在 mlutisim 上仿了好幾次都是錯的，最后通過請教了我們模電 老師一點(diǎn)一點(diǎn)地解決了問題原因在于我把變壓器和整流橋給弄錯了。經(jīng)過修正和調(diào)試終于 將電路完整的、正確的準(zhǔn)確無誤的在示波器上將近似正負(fù) 15伏電壓的波形輸出。通過這次課程設(shè)計懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠 的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正提高自己的 實際動手能力和獨(dú)立思考的能力，我體會最深刻的三點(diǎn)是：第一、要敢于去動手操作和實 踐，從失敗中總結(jié)經(jīng)驗，然后應(yīng)用到下次的實踐當(dāng)中，不斷地失敗不斷地重新