期中專題直流電源供應(yīng)器

1、期中專題直流電源供應(yīng)器期中專題直流電源供應(yīng)器n直流電源供應(yīng)器(power supply)，並且再給定的最大輸出電流內(nèi)能夠調(diào)整輸出電壓n流程: 全波整流(橋式電路)期中專題直流電源供應(yīng)器加上濾波電容，但目前為止，這樣的電路並不是理想的電源供應(yīng)器n直流電源在理想狀態(tài)必須在下列因素改變時(shí)，保持穩(wěn)定的電源輸出：n1.輸出電流（負(fù)載）n2.輸入的交流電壓n3.溫度VP透 過(guò) 流 經(jīng) D 的 電 流 ， 可 使 C 充 電 ， 最 高可 達(dá) 輸 入 訊 號(hào) 的 峰 值 （ VC= VP） ； 但 當(dāng)輸 入 電 壓 小 於 峰 值 時(shí) ， Vi VC， 則 D不 導(dǎo) 通 ， C 將 開 始 透 過(guò) 電 阻

2、R 放 電0 VtVo期中專題直流電源供應(yīng)器(我們使用穩(wěn)壓IC)：78 與79 系列為穩(wěn)壓IC78 系列是為正電壓的穩(wěn)壓IC79 系列則是負(fù)電壓的穩(wěn)壓ICn詳細(xì)的電路設(shè)計(jì)請(qǐng)參考課程網(wǎng)頁(yè)內(nèi)Data Sheet與應(yīng)用電路或是自行找尋參考資料LM7805GNDINOUT 籔 妮璉狾場(chǎng)琌 鋇T2散熱片期中專題發(fā)放材料n電源插頭線 x1n110V to 12V-0-12V (0.5A)變壓器 x1n高電流 Diode 1N4004 x4n電解電容1000uF/25V x2 100uF/25V x2n穩(wěn)壓IC 7812 x1 穩(wěn)壓IC 7912 x1n穩(wěn)壓IC 7805 x1n高功率電阻100/2W x2

3、 (當(dāng)日回收)n固定電阻130/0.25W x1n半固定電阻300/0.25W x1n萬(wàn)用板 x1 (可先鑽孔) 銅柱(3x20mm) x4預(yù)報(bào)設(shè)計(jì)規(guī)格:依照發(fā)放材料設(shè)計(jì)一直流電源供應(yīng)器，使其輸出電壓為正負(fù)依照發(fā)放材料設(shè)計(jì)一直流電源供應(yīng)器，使其輸出電壓為正負(fù)12V且可調(diào)整電壓。且可調(diào)整電壓。所需設(shè)計(jì)之參數(shù)：正負(fù)穩(wěn)壓電源電路。AC電源之振幅大小。穩(wěn)壓電路中之電壓與電阻及電容值。輸出電壓調(diào)整電路。預(yù)報(bào)設(shè)計(jì)規(guī)格與參數(shù)預(yù)報(bào)設(shè)計(jì)規(guī)格與參數(shù)基本功能:麵包板組裝直流電源供應(yīng)器電路，使其輸出電壓為正負(fù)12V。自1K調(diào)低負(fù)載至100仍可維持穩(wěn)壓輸出。5V穩(wěn)壓輸出，輸出電壓也可調(diào)整至5V12V。進(jìn)階選擇:萬(wàn)用板焊

4、接直流電源供應(yīng)器電路，使其輸出電壓為正負(fù)12V。(必選)5V穩(wěn)壓輸出，輸出電壓也可調(diào)整至5V12V。 (必選)開關(guān)電路與電源指示燈，附加保險(xiǎn)絲保護(hù)電路，加裝電壓輸出端子。增流電路或限流電路。專題要求專題要求schematic of the DC power supply直流電源供應(yīng)器正負(fù)電壓輸出與電壓調(diào)整電路7805變壓器中間抽頭接地電阻使用1K以下高頻濾波電容可省略7805升壓電路附加於正電壓側(cè)直流電源供應(yīng)器負(fù)載電流測(cè)試100/2WVR1KB/0.125W100/2WVR1KB/0.125W紀(jì)錄Vo= +12V 與Vo= -12V 圖形紀(jì)錄7812電路穩(wěn)定電流輸出最大值紀(jì)錄Vo= +5V與V

5、o= +10V圖形紀(jì)錄7805電路無(wú)載穩(wěn)壓輸出最大值負(fù)載電阻無(wú)需焊接,僅用於測(cè)試電流穩(wěn)壓IC內(nèi)部電路與架構(gòu)Dropout Voltage = 2VIQ Bias current = 5mALoad Regulation Test 如圖Fig. 8, Vo周期為100uS, Duty Cycle=30%, Vo為5V, 用示波器觀察Vo與穩(wěn)壓IC輸入端3(Output), 比較兩端波形並紀(jì)錄。用示波器觀察Vo與穩(wěn)壓IC輸入端1(Input), 比較各端波形並紀(jì)錄。線調(diào)整率 (Line Regulation)理想線調(diào)整率應(yīng)趨近於0，是指不管輸入電壓的改變，都必須保持特定的輸出電壓。如何看電壓調(diào)整器

6、線調(diào)整率的好壞，可從下面公式來(lái)決定：線調(diào)整率線調(diào)整率 = ( VOUT / VIN )100%負(fù)載調(diào)整率(Load Regulation)理想負(fù)載調(diào)整率應(yīng)趨近於0，是指不管負(fù)載電阻的變化，都必須保持精確的輸出電壓。電壓調(diào)整器的負(fù)載調(diào)整率可由下面公式來(lái)決定： 負(fù)載調(diào)整率負(fù)載調(diào)整率= (VNL- VFL/ INL- IFL)100% = ( VOUT / IOUT)100%基本串聯(lián)調(diào)整器串聯(lián)調(diào)整器的控制元件是串聯(lián)在輸入端與輸出端之間?；敬?lián)調(diào)整器齊納二極體在正相輸入端設(shè)定了參考電壓。任何輸出的改變會(huì)回授到運(yùn)算放大器的反相輸入。運(yùn)算放大器對(duì)於電壓差的輸出，提供給電晶體作為偏壓，電晶體會(huì)矯正整個(gè)電路

7、的輸出電壓。這個(gè)電壓調(diào)整器的輸出可由下面公式計(jì)算出。VOUT (1 + R2/R3)VREF基本串聯(lián)調(diào)整器過(guò)載保護(hù)串聯(lián)調(diào)整器的過(guò)載保護(hù)，是在短路或非常大的負(fù)載(低的RL)情況時(shí)保護(hù)控制元件。通過(guò)R4的電壓降提供了Q2偏壓。當(dāng)負(fù)載電流超過(guò)預(yù)定的準(zhǔn)位時(shí)引起Q2從Q1基極轉(zhuǎn)移電流，使得Q1導(dǎo)通減少。負(fù)載電流的最大值可從下面公式來(lái)判斷。IL(max) = 0 .7V / R4積體電路電壓調(diào)整器(78XX,79XX)典型的7800系列電壓調(diào)整器是使用於正電壓。7900系列是負(fù)電壓的調(diào)整器。當(dāng)適當(dāng)?shù)氖褂蒙崞麽?，這些電壓調(diào)整器可安全地產(chǎn)生超過(guò)1A以上的輸出電流。電容器的作用是作為線性濾波器。n 符號(hào)如上圖

8、所示，此類三端子元件IC以7800系列最具代表性，其中IN為輸入，OUT為輸出，GND為接地，編號(hào)最後二個(gè)號(hào)碼則為輸出電壓值；例如，7805為 +5V 的調(diào)整器，7812為 +12V 的調(diào)整器 n此類三端子元件IC以7900系列最具代表性，其輸出電壓為負(fù)值負(fù)值，其餘特性和功能與7800類似 大範(fàn)圍高電流積體電路電壓調(diào)整器(LM317,LM337)可調(diào)式積體電路調(diào)整器已經(jīng)有正輸出或負(fù)輸出。他們經(jīng)由外部參考電壓分壓網(wǎng)路，可以設(shè)定並產(chǎn)生特定的電壓。n 符號(hào)如上圖所示，此類三端子元件IC以LM317系列最具代表性，其中IN為輸入，OUT為輸出，ADJ為調(diào)整 n借用外接固定電阻R1及可調(diào)電阻R2，可調(diào)整

9、輸出電壓，範(fàn)圍在1.2V37V之間 n可見輸出電壓和R1、R2有關(guān)，因?yàn)镽1為固定值，所以，vout可由R2控制 積體電路電壓調(diào)整器增流電路在積體電路調(diào)整器中，可使用外接旁路電晶體來(lái)增加電流的容量。積體電路電壓調(diào)整器限流電路限流電路可使用來(lái)保護(hù)外接旁路電晶體，也可設(shè)計(jì)用於保護(hù)穩(wěn)壓 IC 。進(jìn)階應(yīng)用：進(jìn)階應(yīng)用：輸出電壓調(diào)整電路Adjustable Current Source 輸出電流調(diào)整電路operation with a load common to a voltage of opposite polaritynIn many cases, a regulator powers a load

10、 that is not connected to ground but, instead, is connected to a voltage source of opposite polarity (e.g., operational amplifiers, level-shifting circuits, etc.). In these cases, a clamp diode should be connected to the regulator output as shown in Figure 6. This protects the regulator from output

11、polarity reversals during startup and short-circuit operation.reverse-bias protectionnOccasionally, the input voltage to the regulator can collapse faster than the output voltage. This can occur, for example, when the input supply is crowbarred during an output overvoltage condition. If the output v

12、oltage is greater than approximately 7 V, the emitter-base junction of the series-pass element (internal or external) could break down and be damaged. To prevent this, a diode shunt can be used as shown in Figure 7.opposite polarity and reverse-bias protection實(shí)作注意事項(xiàng)n使用熱風(fēng)槍吹熱縮套及其他工具,請(qǐng)注意安全n焊接電路與使用烙鐵與焊錫

13、,烙鐵架,吸錫器等工具, 請(qǐng)小心使用並珍惜資源nED217設(shè)置鑽孔機(jī),鑽針粗細(xì)可替換,若有問(wèn)題可找助教協(xié)助n離開實(shí)驗(yàn)室前, 請(qǐng)記得關(guān)閉儀器,並請(qǐng)注意實(shí)驗(yàn)室整齊清潔n焊接完成後，請(qǐng)?jiān)敿?xì)檢查一遍接線，確定一切無(wú)誤後，方可將插頭插上110V電源插頭，再使用電表檢測(cè)輸出電壓。IQ Bias current 5mA at 25C焊接注意事項(xiàng)焊接注意事項(xiàng)n發(fā)給大家的電路板是所謂的“萬(wàn)用板”，這種萬(wàn)用板有幾種樣式，通常已在板上印好固定形狀的銅箔，並鑽有小孔供零件接腳焊接用，你可以利用這些銅箔做導(dǎo)線，使你的零件焊上後形成電路。在焊上電路之前，請(qǐng)先在萬(wàn)用板上約略計(jì)畫一下零件的擺放方式，然後從最小的零件開始，將之

14、焊在萬(wàn)用板上，最後再用單心線將必須連接的零件腳一一焊住。由於這個(gè)電路的零件不多，若我們將零件集中擺放，可以連變壓器一起都置入萬(wàn)用板中，使完成後的成品易於收藏與使用。此外，在計(jì)畫零件位置時(shí)最好順便考慮零件的腳位，避免讓要連接的腳距離太遠(yuǎn)，造成連接的不便。n因IC的接腳直接和內(nèi)部的電路相接，若焊接的溫度過(guò)高將使IC燒損，我們的建議是選用適當(dāng)?shù)腎C腳座將其焊在萬(wàn)用版上，要測(cè)試時(shí)再將IC插上。n在請(qǐng)先在麵包板上測(cè)試過(guò)後，再焊到萬(wàn)用板上，以避免在萬(wàn)用板修改電路。n實(shí)驗(yàn)中，我們所使用的穩(wěn)壓IC型號(hào)為78XX及79XX。前者用於正電壓，後者用於負(fù)電壓，如圖所示。它們的基本特性，隨各家製造商而有相當(dāng)大的差異，

15、可是基本上都屬於高功率元件，所以各位同學(xué)在實(shí)驗(yàn)時(shí)，若有大電流流過(guò)時(shí)，可附加散熱片，以免過(guò)熱而燒掉（否則只好用10分鐘休息5分鐘了）。n請(qǐng)注意：78xx背後的金屬片是與GND腳在內(nèi)部相接的，79xx背後的金屬片是與INPUT腳在內(nèi)部相接的，因此接上散熱片後，要避免散熱片接觸到其他元件腳，以免短路。n電解質(zhì)電容與鉭質(zhì)電容都有 + - 極性，請(qǐng)?zhí)貏e注意不要接錯(cuò)了！LM7805GNDINOUT 籔 妮璉狾場(chǎng)琌 鋇T2散熱片焊接技巧：焊接技巧：n一般印刷電路採(cǎi)用30W的烙鐵即可，過(guò)大瓦數(shù)的烙鐵容易破壞電路板或元件，應(yīng)避免使用。焊錫使用含錫60%、0.8mm、中心包覆松脂（即助焊劑）的錫線，如果沒有特別指

16、定，通常在電料行買到的就是這種焊錫。n焊接時(shí)，烙鐵必須同時(shí)碰觸同時(shí)碰觸電路板與零件接腳，如下圖左。同時(shí)將銅箔面與零件腳稍微加熱後再溶入焊錫，較易黏著。焊好後的焊點(diǎn)應(yīng)該是光亮、光亮、成凹陷圓弧狀成凹陷圓弧狀，如下圖。n若未依照以上要訣焊接，使得焊錫融化時(shí)，銅箔面或零件腳溫度不夠，很可能會(huì)造成冷焊冷焊，也就是在焊錫與銅箔或零件腳之間凝出一層絕緣層（由助焊劑造成）。冷焊會(huì)造成電路斷路，並且由外表不易發(fā)現(xiàn)，是很頭痛的問(wèn)題，要儘量避免。通常焊點(diǎn)若有鼓起鼓起的現(xiàn)象，如下圖，就很可能是冷焊或焊接不良，要特別留意。n不過(guò)，以烙鐵加溫銅箔或零件時(shí)，也不能過(guò)久，因?yàn)榘雽?dǎo)體零件容易受高溫破壞，而且銅箔若溫度過(guò)高也會(huì)脫落。尤其要避免焊了又拆、拆了又焊了又拆、拆了又焊焊以及用烙鐵去抹焊錫用烙鐵去抹焊錫，否則你的製作過(guò)程將會(huì)困難重