家電控制器電電路設(shè)計(jì)平臺(tái)

百度文庫(kù)-好好學(xué)習(xí)，天天向卜百度文庫(kù)-好好學(xué)習(xí)，天天向卜#百度文庫(kù)-好好學(xué)習(xí)，天天向卜百度文庫(kù)-好好學(xué)習(xí)，天天向卜U1三端穩(wěn)壓器78L05，7805。當(dāng)負(fù)載電流＜100mA時(shí)選用78L05；當(dāng)100mA＜負(fù)載電流＜1A時(shí)選擇7805。C5電解電容推薦使用100uF/16V,220uF/16V,470uF/16V。典型值為220uF/16V。容量為1,,的倍數(shù)。此外，我們還有用到24V電源的情況、以及直接用穩(wěn)壓二極管進(jìn)行穩(wěn)壓的情況。這里不再詳述。附件：參數(shù)選擇淺析1瞬態(tài)抑制和濾波環(huán)節(jié)描述壓敏電阻性能的主要參數(shù)是壓敏電阻的標(biāo)稱(chēng)電壓和通流容量（即浪涌電流吸收能力）。我們?cè)谶x用時(shí)應(yīng)考慮以下事項(xiàng)：①壓敏電阻的工作環(huán)境溫度應(yīng)該在技術(shù)條件規(guī)定的范圍以?xún)?nèi)；②壓敏電阻的工作電壓（連續(xù)施加在壓敏電阻兩端的電壓）不能超過(guò)規(guī)格表中列出的“最大連續(xù)工作電壓”值；其電壓選擇，可用一個(gè)關(guān)系式來(lái)表示：受保護(hù)電子產(chǎn)品的最高耐電壓＞壓敏電阻的最高抑制電壓＞真正產(chǎn)生的抑制電壓＞壓敏電阻的崩潰電壓＞受保護(hù)電子產(chǎn)品的工作電壓；③在浪涌脈沖重復(fù)產(chǎn)生的應(yīng)用場(chǎng)合，通過(guò)壓敏電阻的浪涌峰值電流和浪涌能量不應(yīng)超過(guò)“脈沖壽命特性”中的規(guī)定值；④當(dāng)浪涌脈沖以很短的間歇重復(fù)施加于壓敏電阻時(shí)，我們應(yīng)計(jì)算此時(shí)的平均功率并使其低于規(guī)格表中列出“額定功率”；⑤通過(guò)壓敏電阻的浪涌電流不應(yīng)超過(guò)規(guī)格表或脈沖壽命特性中“最大峰值電流”值;⑥壓敏電阻不應(yīng)該靠近發(fā)熱或可燃元器件安裝，最好要有大于3毫米的間隔，以免損壞其它元器件。⑦由于壓敏電阻對(duì)瞬變干擾吸收時(shí)的高速性能（達(dá)ns）級(jí)，故安裝壓敏電阻必須注意其引線的感抗作用，過(guò)長(zhǎng)的引線會(huì)引入由于引線電感產(chǎn)生的感應(yīng)電壓（在示波器上，感應(yīng)電壓呈尖刺狀）。引線越長(zhǎng)，感應(yīng)電壓也越大。為取得滿(mǎn)意的干擾抑制效果，應(yīng)盡量縮短其引線。對(duì)于②中提到的電壓選擇，要考慮被保護(hù)線路可能有的電壓波動(dòng)（一般取?倍）。如果是交流電路，還要注意電壓有效值與峰值之間的關(guān)系。所以對(duì)220V線路，所選壓敏電阻的標(biāo)稱(chēng)電壓應(yīng)當(dāng)是220XX"436V（實(shí)際上，針對(duì)中國(guó)電網(wǎng)電壓波動(dòng)大的情況，我們一般選擇560V）。此外，就壓敏電阻的電流吸收能力來(lái)說(shuō)，1kA（對(duì)8/20us的電流波）用在晶閘管保護(hù)上，3kA用在電器設(shè)備的浪涌吸收上；5kA用在雷擊及電子設(shè)備的過(guò)壓吸收上；10kA用在雷擊保護(hù)上。在選擇壓敏電阻時(shí)對(duì)可能遇到較大沖擊電流的場(chǎng)合，應(yīng)選擇使用外形尺寸較大的器件（壓敏電阻的電流吸收能力正比于器件的通流面積，耐受電壓正比于器件厚度，而吸收能量正比于器件體積，即外徑越大，抑制過(guò)電壓、吸收浪涌的能力越強(qiáng)）。我們有時(shí)還在交流電源輸入端并聯(lián)一個(gè)104/275VAC、334/275VAC（針對(duì)220VAC情況）的安規(guī)電容，用來(lái)吸收尖峰過(guò)電壓，消除巨大的脈沖，并過(guò)濾高頻噪音，克服壓敏電阻的不足。此外，交流電源輸入端還通常在火線上串接一個(gè)保險(xiǎn)管，選用時(shí)要考慮以下幾個(gè)方面：①電壓：保險(xiǎn)絲的電壓額定值三有效的電路電壓。②關(guān)于fuse額定電流與持續(xù)工作電流的關(guān)系：IECfuse——保險(xiǎn)絲管額定電流皿=實(shí)際穩(wěn)態(tài)電流/；ULfuse——保險(xiǎn)絲管額定電流In=實(shí)際穩(wěn)態(tài)電流/。③環(huán)境溫度的影響④過(guò)載電流情況⑤最大故障電流：在不小于電路電壓的電壓值下，其分?jǐn)嚯娏魅畲蠊收想娏?。⑥脈沖2整流環(huán)節(jié)該環(huán)節(jié)一般有三種實(shí)現(xiàn)方案。如圖2-1所示：圖2-1整流電路的性能常用兩個(gè)技術(shù)指標(biāo)來(lái)衡量：整流輸出電壓的平均值、紋波系數(shù)。此外，還與選擇整流管有關(guān)的參數(shù)——流過(guò)整流管的平均電流和整流管的反向峰值電壓有關(guān)。①半波整流電路這種整流方式以"犧牲"一半交流為代價(jià)而換取整流效果，電流利用率很低（整流得出的半波電壓在整個(gè)周期內(nèi)的平均值，即負(fù)載上的直流電壓匕c，=,），因此常用在高電壓、小電流的場(chǎng)合，而在一般無(wú)線電裝置中很少采用。②全波整流電路該電路可以看作是由兩個(gè)半波整流電路組合成的。變壓器次級(jí)線圈中間需要引出一個(gè)抽頭，把次級(jí)線圈分成兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的繞組，從而引出大小相等但極性相反的兩個(gè)電壓，構(gòu)成兩個(gè)通電回路，得到整流電壓。但是，該整流電路需要變壓器有一個(gè)使兩端對(duì)稱(chēng)的次級(jí)中心抽頭，這給制作上帶來(lái)很多的麻煩。另外，這種電路中，每只整流二極管承受的最大反向電壓，是變壓器次級(jí)電壓最大值的兩倍（￡”〔），因此需用能承受較高電壓的二極管。③橋式整流電路橋式整流電路輸出電壓高，紋波電壓較小，管子所承受的最大反向電壓較低（等于變壓器次級(jí)電壓的最大值，比全波整流電路小一半），同時(shí)因電源變壓器在正、負(fù)半周內(nèi)都有電流供給負(fù)載，電源變壓器得到了充分的利用，效率較高。綜合考慮，我們一般采用橋式整流電路。經(jīng)計(jì)算，橋式整流電路的紋波系數(shù)Kg=。由于匕C，中存在一定的紋波，故需用濾波電路來(lái)濾除紋波電壓。為了得到平滑的負(fù)載電壓，一般取Td=RLCN（3?5）T/2，式中T為電源交流電壓的周期。由此可得:CN（3?5）t/2/Rl在整流電路的內(nèi)阻不太大（幾Q）和放電時(shí)間常數(shù)滿(mǎn)足上式的關(guān)系時(shí)，電容濾波電路的負(fù)載電壓匕/（即整流輸出電壓的平均值）與匕6,的關(guān)系約為：k?Vbb'其中，匕6,為變壓器副邊線圈的輸出電壓的平均值。在選擇整流二極管時(shí)，主要考慮兩個(gè)參數(shù)，即最大整流電流和反向擊穿電壓。在橋式整流電路中，所選擇的整流管應(yīng)保證其最大整流電流IF>ID、，且其反向擊穿電壓VBR>VRM。其中，+=1/2熊=*+%）/RL，Vrm速*+囁，其中Rl為負(fù)載電阻。由計(jì)算以及成本、性能方面考慮，整流二極管采用1N4007（因?yàn)?N4007規(guī)格最高但卻由于批量很大而成本不高）。由于整流后的電壓一般都需要進(jìn)行濾波處理，我們給出表2-1，以便細(xì)化對(duì)各環(huán)節(jié)的分析。在上述各種整流環(huán)節(jié)中，各參數(shù)的計(jì)算也可以參考下表。表2-1帶有濾波器的整流電路中各電壓的關(guān)系輸入交流電壓（有效值）負(fù)載開(kāi)路時(shí)的輸出電壓帶負(fù)載時(shí)的輸出電壓每管承受的最大反向電壓半波整流全波整流橋式整流E2E2+E2E2約約約3交流降壓環(huán)節(jié)該環(huán)節(jié)一般有兩種實(shí)現(xiàn)方案。如圖2-2所示。交流降壓環(huán)節(jié)的兩種方案圖2-2①實(shí)現(xiàn)方案1采用變壓器進(jìn)行降壓。由于需要產(chǎn)生12V的整流電壓，為此，由表2-1可得：當(dāng)采用半波整流方案時(shí)需要12V/=20V的變壓器；當(dāng)采取全波整流或橋式整流方案時(shí)需要12V/=10V的變壓器。12V和5V的電源，不需要20V的電壓就可得到，故只需采用10V左右的變壓器。又根據(jù)負(fù)載電路的計(jì)算（得到最大耗電流之和），我們一般選用150mA的變壓器，當(dāng)負(fù)載較小時(shí)也可選用75mA的變壓器。②實(shí)現(xiàn)方案2采用阻容方式進(jìn)行降壓。具體器件選擇如下：A.電路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)先測(cè)定負(fù)載電流的準(zhǔn)確值，然后參考示例來(lái)選擇降壓電容器的容量。因?yàn)橥ㄟ^(guò)降壓電容C向負(fù)載提供的電流Io,實(shí)際上是流過(guò)C的充放電電流Ic。C容量越大，容抗Xc越小，則流經(jīng)C的充、放電電流越大。當(dāng)負(fù)載電流Io小于C1的充放電電流時(shí)，多余的電流就會(huì)流過(guò)穩(wěn)壓管，若穩(wěn)壓管的最大允許電流Idmax小于Ic-Io時(shí)易造成穩(wěn)壓管燒毀。在容抗值遠(yuǎn)大于阻抗值的前提下，流過(guò)主電路的電流值可由以下公式計(jì)算：/尺必二匕0,/XC=Vaa’*（2nfC）。其中Vaa’是交流輸入電壓（即電網(wǎng)電壓），XC是容抗值，f是電網(wǎng)電壓工作頻率。由公式可求，阻容降壓電路的電容量：。=IRMS/（2nfVaa,）。B.為保證C可靠工作，其耐壓選擇應(yīng)大于兩倍的電源電壓。C.在限流電容C2上并聯(lián)放電電阻R2,為關(guān)斷電源后C提供電荷泄放回路，一般幾百K?M級(jí)。泄放電阻R2的選擇必須保證在要求的時(shí)間內(nèi)泄放掉C上的電荷。D.在限流電容C2上串聯(lián)防浪涌沖擊兼保險(xiǎn)電阻R1,一般幾十歐姆即可，但功率一般選為5W（要求低時(shí)3W也可考慮），金屬氧化膜電阻或水泥電阻。另外，電容降壓式電源是一種非隔離電源，在應(yīng)用上要特別注意隔離，防止觸電。直流降壓環(huán)節(jié)該環(huán)節(jié)一般有兩種實(shí)現(xiàn)方案。直流降壓環(huán)節(jié)的兩種方案圖2-3①采用三端穩(wěn)壓器進(jìn)行穩(wěn)壓降壓。由于這類(lèi)集成穩(wěn)壓器內(nèi)部設(shè)有過(guò)流、過(guò)熱保護(hù)和調(diào)整管安全工作區(qū)保護(hù)電路，故電路使用安全可靠。從耗電流和要求的輸出電壓角度，選用78L05穩(wěn)壓器（其額定電流為100mA，輸出電壓為5V）或者7805（其額定電流為1A，輸出電壓為5V）。②采用分立組件進(jìn)行穩(wěn)壓降壓。PcmWIcmABR(V)IcbgAIceogAVce(sat)gAhFECBCEEBVcVceIcmIbmAMiMaIcmAVc80501W40256401258080853001001901362550030205301205050652005012SC18140015060505601501010707002650晶體管的選擇首先要看耗電流的大小，當(dāng)耗電流較大時(shí)選用8050（額定電流），當(dāng)耗電流較小時(shí)選用9013（額定電流500mA）、2SC1815（額定電流150mA）等。上表中給出了這三種晶體管的基本參數(shù)。根據(jù)要得到的電壓值來(lái)選取穩(wěn)壓管。對(duì)于產(chǎn)生5V電源的情況，可選用、、穩(wěn)壓管，根據(jù)所選穩(wěn)壓管的電流參數(shù)可計(jì)算得到R的取值。一般R=左右。原則上，我們選擇本公司通用元器件庫(kù)中的元器件（穩(wěn)壓管不是通用元器件）；并且，從節(jié)省成本方面（若ZD=，則+5由8050發(fā)射級(jí)經(jīng)1N4148降壓得到，多加了一個(gè)二極管），我們不去考慮穩(wěn)壓管的情況。在這里，考慮到晶體管的額定功耗問(wèn)題，我們?cè)赗與TR之間加一個(gè)電阻R1（約50Q）,且其功率要求滿(mǎn)足△UW5V。濾波環(huán)節(jié)為了獲得穩(wěn)定的電源，一共需要2組濾波環(huán)節(jié)，以達(dá)到平波和抗尖峰干擾的目的。如圖2-4所示。該環(huán)節(jié)一般包括兩個(gè)并聯(lián)電容。最佳電容量的大小應(yīng)根據(jù)負(fù)載電壓和輸出電流的大小選擇。電容器C「C3的耐壓值一般取J%%的倍。表2-2給出濾波電容器容量和輸出電流的關(guān)系，在選定濾波電容器容量時(shí)可以作為參考。表2-2濾波電容器容量和輸出電流的關(guān)系輸出電流2A左右1A左右左右以下濾波電容4000u2000u1000u500u200u-500u200u止匕外，還需要加用于抗擾動(dòng)的電容C2、C4,一般選擇104瓷片電容。掉電模式下專(zhuān)用電源VDD由于VDD多為3V,故可以由5V電源得到。如圖2-5。3.6Va)b)BAT1013.0VBAT101圖2-5當(dāng)上電時(shí)，+3由+5提供，但當(dāng)斷電時(shí)，VDD則由電池提供，保證單片機(jī)有效工作，此時(shí)，為防止+3電壓加到+5上，也必須在+5與+3之間加隔離環(huán)節(jié)（正向二極管）。我們的電路對(duì)該二極管并沒(méi)有什么特殊要求，因此，1N4001、1N4007、1N4148均可，為統(tǒng)一起見(jiàn)，我們考慮采用1N4148（直徑較小、性能較高但成本與其它兩種二極管差不多）。根據(jù)是否采用可充電式電池，我們分為a）和b）兩種不同的情況。a）采用鋰錳電池（不可充電）；b）采用鎳氫電池（可充電）。當(dāng)采用鋰錳電池（不可充電）時(shí)，必須在+3與電池正向之間加反向二極管，防止上電狀態(tài)時(shí)+3電壓加到不可充電電池上，給不可充電電池充電。由鋰錳電池的特點(diǎn)，我們最好選用鍺管（導(dǎo)通壓降低），故考慮采用1N60。而當(dāng)采用鎳氫電池（可充電