集成直流穩(wěn)壓電源設(shè)計

1、1集成直流穩(wěn)壓電源集成直流穩(wěn)壓電源設(shè)計設(shè)計2性能指標(biāo)與要求：性能指標(biāo)與要求：1 1、輸出電壓、輸出電壓V VO O及最大輸出電流及最大輸出電流IOmax 1 1路路V VO O = =12V12V對稱輸出對稱輸出, , IOmax=100mA 2 2路路V VO O =+(3=+(36)V6)V連續(xù)可調(diào)連續(xù)可調(diào), , IOmax=200mA2 2、紋波電壓、紋波電壓V VOP-POP-P5mV5mV3 3、穩(wěn)壓系數(shù)、穩(wěn)壓系數(shù)S SV V 5 510103電源變壓器電源變壓器: : 將交流電網(wǎng)電壓將交流電網(wǎng)電壓u u1 1變?yōu)楹线m的交流電壓變?yōu)楹线m的交流電壓u u2 2。整流電路整流電路: :

2、將交流電壓將交流電壓u u2 2變?yōu)槊}動的直流電壓變?yōu)槊}動的直流電壓u u3 3。濾波電路濾波電路: : 將脈動直流電壓將脈動直流電壓u u3 3轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)槠交闹绷麟妷鹤優(yōu)槠交闹绷麟妷簎 u4 4。穩(wěn)穩(wěn)壓電路壓電路: : 當(dāng)電網(wǎng)電壓波動及負(fù)載變化時當(dāng)電網(wǎng)電壓波動及負(fù)載變化時, ,保持輸出電壓保持輸出電壓u uo o的穩(wěn)定。的穩(wěn)定。直流穩(wěn)壓電源的組成和功能直流穩(wěn)壓電源的組成和功能整整 流流 電電 路路濾濾 波波 電電 路路穩(wěn)穩(wěn) 壓壓 電電 路路整整 流流 電電 路路濾濾 波波 電電 路路穩(wěn)穩(wěn) 壓壓 電電 路路u1u2u3u4uo4 直流穩(wěn)壓電源的一般設(shè)計思路為直流穩(wěn)壓電源的一般設(shè)計思路為: :

3、 由輸出電壓由輸出電壓U0U0、電流、電流I0I0確定穩(wěn)壓電路形式確定穩(wěn)壓電路形式 通過計算極限參數(shù)通過計算極限參數(shù)( (電壓、電流和功率電壓、電流和功率) )選擇器件選擇器件 有穩(wěn)壓電路所要求的直流電壓有穩(wěn)壓電路所要求的直流電壓( (UiUi) )、直流電流、直流電流(Ii)(Ii)輸入輸入確定整流濾波電路形式確定整流濾波電路形式, ,選擇整流二極管及濾波電容選擇整流二極管及濾波電容并確定變壓器的副邊電壓并確定變壓器的副邊電壓UiUi的有效值、電流的有效值、電流Ii( Ii(有效值有效值) )即變壓器功率即變壓器功率. . 由電路的最大功耗工作條件確定穩(wěn)壓器、擴(kuò)流功率管由電路的最大功耗工作條

4、件確定穩(wěn)壓器、擴(kuò)流功率管的散熱措施的散熱措施 5集成穩(wěn)壓電源集成穩(wěn)壓電源特點(diǎn)：體積小特點(diǎn)：體積小, ,可靠性高可靠性高, ,使用靈活使用靈活, ,價格低廉價格低廉類型：類型：78系列系列 穩(wěn)定正電壓穩(wěn)定正電壓7805 輸出輸出+5V 7809 輸出輸出+9V 7812 輸出輸出+12V 7815 輸出輸出+15V79系列系列 穩(wěn)定負(fù)電壓穩(wěn)定負(fù)電壓7905 輸出輸出-5V 7909 輸出輸出-9V 7912 輸出輸出-12V 7915 輸出輸出-15V 外形圖外形圖 照片6元器件及參數(shù)選取元器件及參數(shù)選取1 1、選集成穩(wěn)壓器，確定電路形式、選集成穩(wěn)壓器，確定電路形式（1 1）36V36V可調(diào)選可

5、調(diào)式三端穩(wěn)壓器可調(diào)選可調(diào)式三端穩(wěn)壓器CW317CW317 其特性參數(shù)：其特性參數(shù)： Vo=1.2V37V Vo=1.2V37V，IomaxIomax=1.5A=1.5A， 最小輸入、輸出電壓差最小輸入、輸出電壓差(Vi-(Vi-Vo)minVo)min=3V=3V 最大輸入、輸出壓差最大輸入、輸出壓差(Vi-(Vi-Vo)maxVo)max=40V=40V （2 2）得到）得到12V12V，選用，選用78127812和和CW7912CW79127812 7812 最大最大輸輸入入電壓電壓35V35V，輸輸出出電壓電壓12V, 12V, IomaxIomax=1A=1A79127912最大輸入電

6、壓最大輸入電壓35V35V，輸輸出出電壓電壓-12V, -12V, IomaxIomax=1A=1A7選電源變壓器選電源變壓器對于對于LM317LM317： Vomax+(Vi-Vo)minVomax+(Vi-Vo)minViViVomin+(Vi-Vo)maxVomin+(Vi-Vo)max 6V+3V 6V+3VViVi3V+40V3V+40V，9V9VViVi43V43V 副邊電壓副邊電壓V2V2Vimin/1.1=9/1.1VVimin/1.1=9/1.1V，取，取V2=9VV2=9V， 副邊電流副邊電流I2 I2IomaxIomax，取，取I2=1AI2=1A， 則變壓器副邊輸出功率

7、則變壓器副邊輸出功率P2P2I2V2=9WI2V2=9W，查表可得變壓器的效率，查表可得變壓器的效率 =0.6=0.6 則原邊輸入功率則原邊輸入功率P1P1P2/P2/=15W=15W。 對于對于7878、7979系列：系列：15+(35)V15+(35)VViVi15V+35V15V+35V 副邊電壓副邊電壓V2V2Vimin/1.1=18/1.1VVimin/1.1=18/1.1V，取，取V2=17VV2=17V， 副邊電流副邊電流I2 I2IomaxIomax，取，取I2=1AI2=1A， 則變壓器副邊輸出功率則變壓器副邊輸出功率P2P2I2 I2* *V2=17WV2=17W，查表可得

8、變壓器的效率，查表可得變壓器的效率 =0.7=0.7 P1 P1P2/P2/=24W=24W 綜上兩路考慮，為留有余地，選功率為綜上兩路考慮，為留有余地，選功率為30W30W的電源變壓器。的電源變壓器。8濾波電容的選擇濾波電容的選擇濾波電容C可由紋波電壓VOP-P和穩(wěn)壓系數(shù)SV確定已知VO=15V，Vi=18V， VOP-P=5mV， SV 510，由式 iiOOVVVVVS/uFVtICVSVVVViCVOiOPPi8332 . 1得電容取取C=1000uFC=1000uFt t為電為電容容C C的放的放電時間電時間，t=T/2=0.05St=T/2=0.05S 為電為電容容C C的放的放電

9、電電電流，可取流，可取濾濾波波電電容的耐容的耐壓值應(yīng)壓值應(yīng)大于大于24V1.41417V22maxOCII同理對于317，C=1333uF，可取1000uF與470uF并聯(lián)耐壓值大于VV75.12414. 19229選擇整流二極管及濾波電容選擇整流二極管及濾波電容整流二極管整流二極管D D選選1N40011N4001或或1N40021N4002 其極限參數(shù)為其極限參數(shù)為:V:VRMRM50V50V， 滿足滿足22VVRM的條件maxoFIIAIF1如果負(fù)載變動頻繁，在7815輸出也可接-10100的電解容 101端端: 輸入端輸入端2端端: 公共端公共端3端端: 輸出端輸出端78系列穩(wěn)壓器外形

10、及接線圖系列穩(wěn)壓器外形及接線圖123+_7812UI+_Uo132CI0.11 FCo1F+25V+12V注意：注意：輸入與輸出端輸入與輸出端 之間的電壓不之間的電壓不 得低于得低于3V！111端端: 公共端公共端2端端: 輸入端輸入端3端端: 輸出端輸出端79系列穩(wěn)壓器外形及接線圖系列穩(wěn)壓器外形及接線圖123+7912UI+Uo231CI0.11 FCo1F-25V-12V12LM317LM317穩(wěn)壓器外形及接線圖穩(wěn)壓器外形及接線圖1231 1端端: :可調(diào)端可調(diào)端2 2端端: :輸出端輸出端3 3端端: :輸入端輸入端13+_Co7812+_Uo1321RLCI1 F參考電路參考電路1 1

11、14參考電路參考電路2 215LM317LM317中中R1R1和和RWRW的選取的選取為保證穩(wěn)壓器空載時也能正常工作，要求流過R1的電流不能太小，一般可取IR1=510mA，故取取R1=240R1=240輸出電壓 因最大輸出電壓為6V，所以RW取1K可調(diào)即可 ) 1/1 (25. 1RRVWO16 電路中Ci的作用，抵消線路的電感效應(yīng)，防止自激 一般為0.1uF0.33uF. CO的作用,濾除輸出端的高頻信號,改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng) 一般為0.1uF1uF17調(diào)試步驟調(diào)試步驟1.1. 電源電路由于元件少，線路簡單，所以應(yīng)力電源電路由于元件少，線路簡單，所以應(yīng)力求保證連線正確求保證連線正確(1)(1

12、)整流橋，要分清交流輸入端和直流輸出，否整流橋，要分清交流輸入端和直流輸出，否則會引起變壓器短路。則會引起變壓器短路。(2)(2)三端穩(wěn)壓器要檢查三個腳不能接錯。三端穩(wěn)壓器要檢查三個腳不能接錯。7878系列系列和和790790系列系列1 1，2 2腳連線剛好相反，切忌弄錯。腳連線剛好相反，切忌弄錯。(3)(3)濾波電解電容一定要分清正負(fù)極性，濾波電解電容一定要分清正負(fù)極性，否則會否則會產(chǎn)生爆炸產(chǎn)生爆炸。一般是正端接高電位，負(fù)載接低。一般是正端接高電位，負(fù)載接低電位。電位。182.2.接通電源后，首先靜態(tài)幾分鐘，如無異常，無怪味，接通電源后，首先靜態(tài)幾分鐘，如無異常，無怪味，方可進(jìn)入正常測試。否

13、則應(yīng)斷開方可進(jìn)入正常測試。否則應(yīng)斷開220V220V電源，排除故障。電源，排除故障。3.3.電路無故障，測量相應(yīng)點(diǎn)波形，一般為變壓器輸出或電路無故障，測量相應(yīng)點(diǎn)波形，一般為變壓器輸出或整流橋輸入交流波形及大小，整流濾波輸出或穩(wěn)壓器整流橋輸入交流波形及大小，整流濾波輸出或穩(wěn)壓器 輸入波形及電壓大小，最后輸出電壓大小及紋波電壓輸入波形及電壓大小，最后輸出電壓大小及紋波電壓大小，測量時在額載荷下進(jìn)行，速度要快。大小，測量時在額載荷下進(jìn)行，速度要快。4.4.若要觀察濾波電容變化對輸出影響，可在斷開電源后若要觀察濾波電容變化對輸出影響，可在斷開電源后更換更換. .5. 5. 如果負(fù)載變動頻繁，在各輸出也

14、可接如果負(fù)載變動頻繁，在各輸出也可接- -個個1010010100的的電解容電解容 19測試內(nèi)容測試內(nèi)容1、 整流濾波電路測試整流濾波電路測試 按圖連接實(shí)驗(yàn)電路按圖連接實(shí)驗(yàn)電路并用示波器觀察并用示波器觀察u u2 2和和u uL L波形，波形， 1) 取RL240 ，不加濾波電容，測量直流輸出電壓UL及紋波電壓 L2) 2) 取取RLRL240 240 ，C C470f 470f ，重復(fù)內(nèi)容，重復(fù)內(nèi)容1)1)的要求的要求3) 3) 取取RLRL120 120 ，C C470f 470f ，重復(fù)內(nèi)容，重復(fù)內(nèi)容1)1)的要求的要求20電 路 形 式 UL（V）L（V）uL波形RL=240RL=24

15、0C=47OfRL=120C=470f注意:每次改接電路時，必須切斷電源 212. 測量三路穩(wěn)壓電源的輸出電壓和最大輸出電流Iomax測試方法：各輸出端分別接負(fù)載電阻RL，測量各輸出電壓值VO。再使RL逐漸減小，直到VO的值下降5，此時流經(jīng)負(fù)載RL的電流即為IOmax(注:記下IOmax后迅速增大RL，以減小穩(wěn)壓電源的功耗)。223. 測量LM317的輸出電壓可調(diào)范圍 接入負(fù)載RL并調(diào)節(jié)RL，使輸出電流I0200mA。再調(diào)節(jié) 電位器RW， 測量輸出電壓可調(diào)范圍U0minU0max。驗(yàn)證 公式VO1.25(1+Rw/R1) 4.測量輸出電阻R0 輸出電阻R0：當(dāng)輸入電壓Ui（指穩(wěn)壓電路輸入電壓）

16、保持不變，負(fù)載電流由空載變化到額定電流時,而引起的輸出電壓變化，即 常數(shù)UIURIOOO23測量方法測量方法: : 分別改變?nèi)份敵龆说呢?fù)載電阻，測量相應(yīng)的分別改變?nèi)份敵龆说呢?fù)載電阻，測量相應(yīng)的V0V0值值, ,計算出計算出R0R0 +12v+12v輸出輸出 -12V -12V輸出輸出 36V 36V輸出輸出 245. 5. 測量輸出紋波電壓測量輸出紋波電壓 輸出紋波電壓是指在額定負(fù)載條件下，輸出電壓中輸出紋波電壓是指在額定負(fù)載條件下，輸出電壓中所含交流分量的有效值或峰峰值所含交流分量的有效值或峰峰值 測量方法測量方法: : 第一路第一路+12V:+12V:取取U U0 012V12V，I

17、I0 0100mA 100mA ，用示波器測，用示波器測量輸出電壓量輸出電壓U U0 0紋波的峰峰值及波形紋波的峰峰值及波形 第二路第二路-12V:-12V:取取U U0 0 -12V-12V， I I0 0 100mA 100mA ，用示波器，用示波器測量輸出電壓測量輸出電壓U U0 0紋波的峰峰值及波形紋波的峰峰值及波形 第三路第三路36V:36V:取取U U0 0 5V5V， I I0 0 200mA 200mA ，用示波器，用示波器測量輸出電壓測量輸出電壓U U0 0紋波的峰峰值及波形紋波的峰峰值及波形256. 6. 穩(wěn)壓系數(shù)穩(wěn)壓系數(shù)SvSv的測量的測量 測試過程是：先調(diào)節(jié)自耦變壓器使輸入電壓增加測試過程是：先調(diào)節(jié)自耦變壓器使輸入電壓增加1010，即，即242242V V，測量此時對應(yīng)的輸出電壓；再調(diào)節(jié)自耦變壓器使輸入電壓，測量此時對應(yīng)的輸出電壓；再調(diào)節(jié)自耦變壓器使輸入電壓減少減少1010，即，即198V198V，測量這時的輸出電壓，然后再測出，測量這時的輸出電壓，然后再測出=220V=220V時對應(yīng)的輸出電壓則穩(wěn)壓系數(shù)時對應(yīng)