5直流稳压电源
5V直流稳压电源的设计
稳压 电源的要求 , 再次设计 了 5 V直流稳压 电源 电 路, 最后进行了参数的估算 以及元器件 的选择。
2 电路设计
2 . 1 稳 压电源 的技 术指标 及对 稳压 电源 的要求
能量提醒 、 掉电保 护等高级功能。可 以说 电源 电路
电源 电路 , 最后进行 了参数 的估算 以及元器件的选择 。通过 软件 P r o t e l 完成 了基本 的电路原理 图 , 使其 满足基 本设
计要求 。 关键 词 : 直流稳压 电源 ; 单相 桥式整流 ; 集成稳压器 中图分 类号 : T M4 4
利于我们掌握 电子制作技术 的技 能, 激发创造性 。
第2 9卷 第 2 3期 2 0 1 3年 1 2月
甘肃科技
Ga n s u S c i e n c e a n d T e c h n 0 l
l f . 2 9 De c .
^ r o . 2 3 2 O l 3
5 V直 流 稳 压 电源 的设 计
宁雅 丽
( 甘肃广播 电视 大学 , 甘肃 兰州 7 3 0 0 3 0 )
摘
要: 直流稳压 电源是 电子系统中的关键部分 , 其作用 是为电子系统提供稳定 的 电能 。主要 介绍了 以单相 桥式整
流及三端集成稳 压器为主的直流稳压 电源 的设计 。完成 将输入 2 2 0 V , 5 0 H z 的 电网电压转换 为输 出 5 V的稳定 直流
电。首先确定了总体的设计方案 , 其次明确了稳压电源的技术指标及对稳压电源的要求, 再次设计了5 V直流稳压
果, 或者受到多方 面因素 的制约 , 或者 时机 尚未 成 熟, 往往很难转化为商品。然而, 如果我们能够亲 自 动手制作 , 不仅可以使 自己的理论知识应用于实践 ,
5V直流电源设计
2.2LM317工作原理:
LM317作为输出电压可变的集成三端稳压块,是一种使用方便、应用广泛的集成稳压块。稳压电源的输出电压可用下式计算,Vo=1.25(1+R2/R1)。仅仅从公式本身看,R1、R2的电阻值可以随意设定。然而作为稳压电源的输出电压计算公式,R1和R2的阻值是不能随意设定的。1,2脚之间为1.25V电压基准。为保证稳压器的输出性能,R1应小于240欧姆。改变R2阻值即可调整稳压电压值。
电容的选取:
电容大小的选取会直接影响充放电的时间,当 一定, 增大时,由于充放电速度均减小,因而 略有增大,纹波电压显著减小。实际电路中, 一般较小(几欧到几百欧),为了提高滤波能力以减小纹波电压,除了采用大的 (几千uF)外还往往另加一节或数节LC滤波网络。
4.实验结果:
图1-3 实验结果
实验结果如图1-3所示,输出了5V直流电压,达到了设计要求。
LM317稳压块都有一个最小稳定工作电流,有的资料称为最小输出电流,也有的资料称为最小泄放电流。最小稳定工作电流的值一般为1.5mA。由于317稳压块的生产厂家不同、型号不同,其最小稳定工作电流也不相同,但一般不大于5mA。当317稳压块的输出电流小于其最小稳定工作电流时,317稳压块就不能正常工作。当317稳压块的输出电流大于其最小稳定工作电流时,317稳压块就可以输出稳定的直流电压。
5.总结感悟:
5V电压源的设计相对比较简单,但是必须选择好电容和电阻,不然纹波系数过大,这样输出5V电压含有的交流成分大,对后续电路产生影响。
一、5V直流电源设计
1.设计要求:
1设计5V直流电源。
2输入:交流220V,50Hz电压。
5V直流稳压电源设计说明
5V直流稳压电源设计说明一、引言直流稳压电源是电子设备的基本组成部分之一,其主要功能是将交流电转换为直流电,并提供稳定的电压输出。
5V直流稳压电源常被应用于各种电子产品中,如手机、数码设备、嵌入式系统等。
本文将对5V直流稳压电源的设计进行详细说明。
二、设计需求1.输出电压为5V,电流大于等于1A。
2.稳压范围在±2%以内。
3.起始电源电压为220V交流电。
4.设计尺寸紧凑,适合应用于各种电子设备中。
5.安全可靠,具备过压、过流、过温保护功能。
三、设计原理1.整流滤波:电源输入端接入变压器,将220V交流电转换为较低电压的交流电,然后通过整流电路将交流电转换为直流电。
整流电路一般采用桥式整流电路,通过四个二极管将交流电改为单向的直流电。
接下来需要对直流信号进行滤波,以去除残留的交流成分。
滤波电路通常采用电容滤波,将变化较大的直流电压变为更为稳定的直流电压。
2.稳压电路:在滤波后的直流电压上接入稳压电路,以确保输出电压的稳定性。
常用的稳压电路有线性稳压和开关稳压两种。
-线性稳压:线性稳压电路采用功率晶体管或集成电路,通过调节电路中的稳压元件的工作状态,来实现对输出电压的稳定。
线性稳压的优点是设计简单,成本低,但效率较低,热量较多。
-开关稳压:开关稳压电路采用开关元件,通过周期性开关来控制直流电压的波形,从而实现对输出电压的调节。
开关稳压的优点是效率高,体积小,热量少,但设计复杂一些。
3.保护电路:为了确保电源的安全可靠性,需要设计适当的保护电路,包括过压保护、过流保护和过温保护。
-过压保护:添加过压保护电路,当输出电压超过预设范围时,电路可以自动切断输出。
-过流保护:添加过流保护电路,当输出电流超过额定值时,电路可以自动切断输出,避免损坏电子设备。
-过温保护:添加过温保护电路,当电源温度超过安全工作范围时,电路可以自动切断输出,防止发生短路、火灾等危险情况。
四、设计步骤1.根据需求确定稳压电路的类型,线性稳压或开关稳压。
《实用电工电子》模块5直流稳压电源
模块5直流稳压电源学习任务•了解桥式整流、电容滤波和稳压电路•掌握并联、串联型稳压电路的组成和工作原理•会安装、测试串联型稳压电源在工农业生产中,采用的电源主要是交流电。
但是在电子线路和自动控制装置中,常常还需要采用电压非常稳定的直流电源。
常见的直流电源有蓄电池和干电池,除此之外,目前还广泛地采用各种半导体直流电源。
电子设备中最常用的半导体直流电源是通过把交流电经过整流、滤波和稳压电路变换后而获得的。
如图5-1-1所示的就是半导体直流稳压电源的原理方框图。
图5-1-1半导体直流稳压电源的原理方框图1、电源变压器电源变压器的作用是将220V的交流电变成合适的交流电以后,再进行交、直流转换。
电网上单相交流电的电压有效值为220V,而通常电子电路中需要的直流电压要比此值低。
所以,要先利用变压器进行降压。
2、整流电路整流电路的作用是将经变压器降压后的交流电压变成单向脉动的直流电压。
常采用的元件为二极管,经整流电路输出的单向脉动的直流电压幅度变化较大,不能直接供给电子电路使用。
3、滤波电路滤波电路的作用是滤除整流后单向脉动电压中的交流成分,使之成为平滑的直流电压。
常采用的元件有电容和电感。
4、稳压电路稳压电路的作用是使输出电压不受电网电压的波动和负载大小的影响,维持输出直流电压的稳定。
滤波后输出的直流电具有较好的平滑程度,但是,此时的电压值还要受到电网电压波动、负载和温度变化的影响而不稳定。
为使输出电压稳定,还需要增加稳压电路部分。
下面将分别讨论各部分的组成、工作原理和性能。
5.1整流电路整流电路的主要有单相半波整流电路、单相全波整流电路和单相桥式整流电路。
其中,单相半波整流电路最简单,单相桥式整流电路最普遍。
5.1.1 单相半波整流电路 1、工作原理和输出波形单相半波整流电路如图5-1-2(a)所示,它由整流变压器、整流二极管VD 和要求直流供电的负载等效电阻L R 组成。
整流变压器,用来将市电220V 交流电压变换为整流电路所要求的交流低电压,同时保证直流电源与市电电源有良好的隔离。
5V直流电源设计
5V线性直流稳压电源一、技术参数:直流稳压输出:+5V最大输出电流:400mA二、设计思路1)变压--将市电降压至所需交流电。
2)整流--交流变脉动直流3)滤波--滤除脉动4)稳压--进一步消除纹波,提高电压的稳定性和带载能力三、稳压电源原理总体电路图四、单元电路设计及原理说明1)选择集成三段稳压器规格型号和管脚分布:字母:表示输出电流最大值数字:表示正负电压系列输出电流字母表示方法L M 无 S H P0.1A 0.5A 1A 2A 5A 10A7805特性参数:输出固定电压:+5V输出负载电流:1.0A输入与输出工作电压差 U=U I-U0:2V-3V2)变压器功率选择电源变压器的效率η=P2/P1其中 P2为变压器副边功率,P1为原边功率一般小型变压器的效率如下表:因此当计算出副边功率后,即可得出原边功率7805的输入与输出的压差的最小值(U I -U0)=2V,输入与输出的最大压差(U I -U0)=3V,(U I -U0)min≤U I -U0≤(U I -U0)max, 即2V≤U I -U0≤3V U0=5V即7V≤U I ≤8V此范围可任意选择,我们取8VU I=(1.1-1.2)U2 我们取1.15U2=8/1.15=6.9,取7V确定变压器副边电流I2=(1.5-2)I0 I0取最大值400mAI2=2*0.4=0.8A变压器副边功率P2=U2* I2=7*0.8=5.6VA电源变压器的效率η=P2/P1P1=P2/η=5.6/0.6=9.3VA,变压器功率取10VA3)选择整流电路中的二极管变压器副边电压U2=7V桥式整流电路中二极管承受的最高反向电压为:√2U2≈9.9V桥式整流电路中二极管承受的最高平均电流为I02=0.42=0.2A通过查手册最终选择1N4001参数:最大反向击穿电压U BR=50V大于9.9V,最大整流电流1A大于0.2A。
4)滤波电容的确定R L C电容放电时间常数越大,电容器放电越慢,输出电压平均值越大,一般可选大于C充电周期的3-5倍,而对于桥式整流电路来说C的充电周期等于交流电网周期的一半。
5v直流稳压电源设计
新疆工程学院实训报告实训科目电子技术实训系部机械系专业班级姓名实训地点教室及电子实验室指导教师李积芳完成日期新疆工程学院教务处新疆工程学院电气与信息工程系电子实训任务书新疆工程学院电子实训成绩表(注意:旷课一票否决)目录摘要第一章引言 (3)1.1硬件电路设计要求电路设计 (4)1.11元件选取电源变压器 (6)1.12整流二极管的选择滤波电容的C的确定 (6)第二章网站导航概述总结 (8)致谢参考文献 (9)内容摘要直流稳压电源一般由电源变压器,整流滤波电路及稳压电路所组成。
变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电。
整流器把交流电变为直流电。
经滤波后,稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。
本设计主要采用直流稳压构成集成稳压电路,通过变压,整流,滤波,稳压过程将220V交流电,变为稳定的直流电,并实现±5V电压稳定输出。
关键词:±5V,变压器,整流,滤波,稳压器引言关于稳压电源的分类,首先就应该清楚电源的输出是什么,是输出直流电还是输出交流电。
第二个层次的分类可以根据调整管的工作状态来分类。
第三个层次的分类就是根据稳压电路与负载的连接方式来分类。
再往下面细分由于各种不同的电路特性相差太大,就不好一概而论,应该根据每一个具体类别的特性进行分类区分了。
当然这里所谈的分类只是根据直流稳压电源的特点给出一个大致的分类思路,图1是根据上面的思路划分的稳压电源种类。
图1 稳压电源分类根据调整管的工作状态,我们常把直流稳压电源分成两类:线性稳压电源和开关稳压电源[1]。
线性稳压直流电源的特点是:输出电压比输入电压低;反应速度快,输出纹波较小;工作产生的噪声低;效率较低(现在经常看的LDO就是为了解决效率问题而出现的);发热量大(尤其是大功率电源),间接地给系统增加热噪声。
线性电源产品可广泛应用于科研、大专院校、实验室、工矿企业、电解、电镀、充电设备等。
开关电源的工作过程相当容易理解,在线性电源中,让功率晶体管工作在线性模式,与线形电源不同的是,PWM开关电源是让功率晶体管工作在导通和关断的状态,在这两种状态中,加在功率晶体管上的伏-安乘积是很小的(在导通时,电压低,电流大;关断时,电压高,电流小)/功率器件上的伏安乘积就是功率半导体器件上所产生的损耗。
5V稳压电源的设计
5V 稳压电源的设计 一:设计要求设计一个稳压电路,画电路原理图并且仿真。
要求输出电压5 V ,最大输出电流≥200 mA 。
希望采取各种技术手段(如采用稳压二极管、各种集成稳压电路等),提高稳压电路的性能。
给出设计电路的输出电阻、稳压系数:(其中和分别是输入和输出电压)和纹波电压。
二:相关知识本设计要求一个从220V 输入,经过变压、整流、滤波以后,提供5V 的输出,并且最大输出电流≥200 mA 。
可见,有一定的功率要求,在满足电压稳定的情况下,提高输出功率。
可见,本设计相当于实际生活中制作一个手机充电器。
该直流电源大致框架为:改变电压值 交流变脉动直流减小脉动 稳定电压变压器:变压器是利用电磁感应原理传输电能或电信号的器件, 它具有变压、变流和变阻抗的作用。
整流器:把交流电转换成直流电的装置,整流器可以真空管,引燃管,固态矽半导体二极管,汞弧等制成。
滤波器:滤波是将信号中特定波段频率滤除的操作,是抑制和防止干扰的一项重要措施。
稳压器:自动调整输出电压的供电电路或供电设备,其作用是将波动较大和达不到电器设备要求的电源电压稳定在它的设定值范围内三:设计思路变压器:采用一般的线性变压器,由两个电感耦合而成,这里希望它输入工频220V ,输出为10V ,一次二次组电感比应为(220/10)^2,即484倍。
电路如图:整流器:拟采用桥式整流,可选单相或三相。
考虑到电路要求的输出功率不是太大,换用三相桥式整流会增加电路复杂度,增大损耗。
故只采用单相桥式整流。
二极管选用的是比较通用的D1N4007,稳定性好,能够满足电流不大的要求。
O O IIU US U U ∆=∆O U I U滤波器:为了使电路尽可能简单,采用π型RC滤波电路。
串并联电抗之积都限定在频率范围内。
查阅资料可知,该滤波电路属于定K行滤波器。
因为电路设计电流在200mA左右,次级输入电压12.4V左右。
考虑到后续电路需要10V左右的输入,这里R取12Ω。
5v稳压电源电路工作原理_概述及解释说明
5v稳压电源电路工作原理概述及解释说明1. 引言1.1 概述引言部分将对文章的主题进行概括性介绍。
本文将重点讨论5V稳压电源电路的工作原理。
在现代电子设备中,稳定可靠的电源是必不可缺的,尤其是5V稳压电源,因为它广泛应用于各种小型家用电子产品和微控制器等领域。
1.2 文章结构本文共分为四个部分:引言、5V稳压电源电路工作原理、概述及解释说明以及结论。
下面将逐一介绍每个部分内容。
1.3 目的本文取得完整深入地阐述5V稳压电源电路的工作原理,并对传统稳压电源的工作原理进行简要说明。
此外,我们还将提供常见的5V稳压电源设计方案,并对这些方案进行解析和评估。
通过本文,读者将能够更好地理解5V稳压电源电路,并在实践中根据实际需求进行选择和改进。
2. 5V稳压电源电路工作原理:2.1 5V稳压电源的定义与作用:5V稳压电源是指能够将输入变化的电压稳定地输出为5V的电源装置。
在许多电子设备和电路中,例如微控制器、传感器、模拟集成电路等,需要一个稳定的电压源以确保它们的正常运行。
5V是一种常用且经典的工作电压,因此5V稳压电源被广泛应用于各种应用领域。
2.2 传统稳压电源工作原理:传统的线性稳压技术通常是使用晶体管或功率二极管组成调整元件,通过不同配置形式来实现对输入电压的调节,并将其输出为稳定的5V。
最常见的线性芯片解决方案是采用三端稳压器(如LM78XX系列)或基准+调整型(如LM317)芯片来实现。
在线性稳压器中,负载和输入之间通过一个可变阻抗来调整使用功率二极管驱动的可变反馈网络产生恒定输出。
然而,这种方法存在一些缺点,包括效率较低、发热量大以及对输入电压变化的响应较慢等。
2.3 常见的5V稳压电源电路设计方案:除了传统的线性稳压器,还有一些其他常见的5V稳压电路设计方案。
其中包括开关稳压器、降压/升压转换器和线性稳压器与开关稳压器组合等。
开关稳压器广泛应用于高效率能量转换领域。
它利用开关元件(通常为MOSFET)和能储存能量的电感来实现输入到输出之间的低损耗切换。
5V稳压电源的设计
5V稳压电源的设计一、引言稳压电源是电子产品中常见的电源形式之一,它能够将不稳定的电压转换成稳定的5V直流电压,以供电子产品运行。
本文将介绍5V稳压电源的设计过程,包括选择电压转换器芯片、确定电源输出电流、选取滤波电容和稳压电容、绘制电源电路图、调试和验证电路功能等内容。
二、选择电压转换器芯片首先需要选择合适的电压转换器芯片,常见的有线性稳压芯片和开关稳压芯片两种。
线性稳压芯片成本低、响应快,但效率低,适用于输出电流较小的场景;开关稳压芯片效率高,但成本相对较高。
根据实际需求和经济考虑,本文选择了一款常见的线性稳压芯片,LM7805三、确定电源输出电流根据所需供电设备的功率需求和最大电流需求,确定电源输出电流。
比如,若所需供电设备的最大电流为1A,可以选择LM7805的额定电流大于1A的型号,确保电源输出能够满足需求。
四、选取滤波电容和稳压电容滤波电容和稳压电容可以在电源输出端并联使用,用于滤除电源输出中的噪声和纹波。
滤波电容的容值一般较大,具体数值可以参考芯片规格书,一般为数十微法级别。
稳压电容的容值一般较小,一般为数微法级别。
选取滤波电容和稳压电容的具体数值需要根据实际情况进行测试和调整。
五、绘制电源电路图基于以上选取的元器件和参数,可以绘制5V稳压电源的电路图。
电路图应包括输入端的电源接入部分、稳压芯片部分、输出端的滤波电容和稳压电容,并使用合适的引脚标注和连线。
六、调试和验证电路功能在绘制完成电路图后,需要进行电路的调试和验证。
1.给电源电路供电,注意电压输入的极性和电压范围;2.通过万用表等测试工具测量输出电压,确保输出电压稳定在5V;3.测量输出电流,确保输出电流满足所需设备的功率需求和最大电流需求;4.观察电路工作状态,确保无异常情况发生;5.进行长时间运行测试,观察输出电压的稳定性和工作温度的变化情况。
七、总结5V稳压电源的设计需要合适的芯片选择、输出电流的确定、滤波电容和稳压电容的选取、电路图的绘制以及实验验证等步骤。
5V直流稳压电源的设计
( 4 ) 纹波抑制 比。
所 谓 纹 波 电 压 ,是指 输 出 电压 中 5 0 Hz 或1 0 0 Hz 的 交 流 分 量, 通常用有效值或峰值表示 , 一般为毫伏数量级 , 它表 示 输 出
电 压 的 微 小波 动 。常 用 纹 波抑 制 比 RR 表 示 , 为:
关 键词 : 直 流 稳压 电 源 ; 单相桥式整流 ; 集 成 稳 压 器
当 今 社 会 人 们 极 大 的 享 受 着 电子 设 备 带 来 的 便 利 , 但 是 任
反 映负 载 电流 I 。 变化对 V 。 的影响。
( 3 ) 温度系数。 当环境温度变化时 , 会 引起 输 出 电 压 的 漂 移 。 良好 的稳 压
允 许 的 输 出 电压 、 输入电压 、 输 出 电 流及 电压 调 节 范 围 ; ② 质 量
指标 , 用 来 反 映 输 出直 流 电 压 的 稳 定 程 度 , 包 括 输 入 调 整 因素 、
调 的正极型直 流稳 压 电源 。将 电网电压 ( 2 2 0 V/ AC) 经 降压变
压器 2 2 0 : 2 5输 出 2 5 V交 流 , 经桥式 整流 、 大 电容 滤 波 后 分 别 经过集 成稳压块 L M7 8 0 5 C作 用得到 5 v 的 直 流 输 出 。 稳 压 电 源一般 由变压器 、 整 流器 、 滤 波 器 和 稳 压 器 四 大 部 分 组 成 ,
何 电子 设 备都 有 一 个 共 同 的 电源 电路 ,可 以说 电源 电路 是 一 切 电 子设 备 的基础 ,没 有 电源 电路 就不 会有 如此 种类 繁 多 的电子 设 备 。由于 电子技 术 的特性 , 电子 设备对 电源 电路 的要 求就 是能够 提 供 持续 稳 定 、 满 足 负载要 求 的 电能 , 而 且通 常情 况 下都 要求 提供 稳 定 的直 流 电能 。提 供这 种稳 定 的直 流 电能 的电源 就是 直 流稳压 电
±5V简易直流稳压电源的设计
摘要本文主要论述了直流稳压电源的设计原理和实现方法。
直流稳压电源由变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分构成。
本次设计选用了串联稳压电源。
稳压电路部分采用了继承三段稳压芯片LM317M以及W7912。
通过接滑动变阻器从而实现了电压的可调。
我们又采用7805、7905输出正负5V的电源作为数字电压表的工作原理。
数字电压表部分采用常见的数字集成电路ICL7107,它不仅结构简单,而且测量精度高,能够满足设计要求。
关键词:直流稳压电源 LM317M 7805、7905 ICL7107沈阳理工大学课程设计论文目录引言 ............................................... 错误!未定义书签。
1 基本电路原理分析 ................................ 错误!未定义书签。
1.1 整体电路框图............................... 错误!未定义书签。
1.2 电路原理分析............................... 错误!未定义书签。
2 实验电路与元件参数选择 .......................... 错误!未定义书签。
2.1 实验电路................................... 错误!未定义书签。
2.2 元件介绍................................... 错误!未定义书签。
2.3 原件参数计算与选择......................... 错误!未定义书签。
3 电路仿真与分析 ................................... 错误!未定义书签。
3.1 电路仿真.................................... 错误!未定义书签。
3.2电路分析 .................................... 错误!未定义书签。
5v直流稳压电源设计
内容摘要直流稳压电源一般由电源变压器,整流滤波电路及稳压电路所组成。
变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电。
整流器把交流电变为直流电。
经滤波后,稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。
本设计主要采用直流稳压构成集成稳压电路,通过变压,整流,滤波,稳压过程将220V交流电,变为稳定的直流电,并实现±5V电压稳定输出。
关键词:±5V,变压器,整流,滤波,稳压器目录内容摘要 (I)引言 (1)第1章直流稳压电源 (3)2硬件电路 (4)2.1 设计要求 (4)2.2 电路设计 (4)3.元件选取 (8)3.1 电源变压器 (8)3.2 整流二极管的选择 (8)3.3 滤波电容的C的确定 (8)4.总结 (10)参考文献 (11)引言关于稳压电源的分类,首先就应该清楚电源的输出是什么,是输出直流电还是输出交流电。
第二个层次的分类可以根据调整管的工作状态来分类。
第三个层次的分类就是根据稳压电路与负载的连接方式来分类。
再往下面细分由于各种不同的电路特性相差太大,就不好一概而论,应该根据每一个具体类别的特性进行分类区分了。
当然这里所谈的分类只是根据直流稳压电源的特点给出一个大致的分类思路,图1是根据上面的思路划分的稳压电源种类。
图1 稳压电源分类根据调整管的工作状态,我们常把直流稳压电源分成两类:线性稳压电源和开关稳压电源[1]。
线性稳压直流电源的特点是:输出电压比输入电压低;反应速度快,输出纹波较小;工作产生的噪声低;效率较低(现在经常看的LDO就是为了解决效率问题而出现的);发热量大(尤其是大功率电源),间接地给系统增加热噪声。
线性电源产品可广泛应用于科研、大专院校、实验室、工矿企业、电解、电镀、充电设备等。
开关电源的工作过程相当容易理解,在线性电源中,让功率晶体管工作在线性模式,与线形电源不同的是,PWM开关电源是让功率晶体管工作在导通和关断的状态,在这两种状态中,加在功率晶体管上的伏-安乘积是很小的(在导通时,电压低,电流大;关断时,电压高,电流小)/功率器件上的伏安乘积就是功率半导体器件上所产生的损耗。
5V,12V直流稳压电源的设计
附录4、测量参数图片…………………………………………271.晶体管串联型直流稳压电源1.1电路组成(1)电路图1-1晶体管稳压电路(2)框图图1-2框图1.2工作原理图1-3稳压过程(1)电路各部分作用通过变压器的降压作用的到一个交流的低电压,然后通过桥式整流电路将交流的信号转换为单向脉动电压,在通过滤波电路来的到稳定的直流,其中通过晶体管来进行稳压。
最后有一个过载保护电路。
最后有一个分压电路输出电压。
(2)稳压原理我们结合图1-1来分析,当由于外界原因导致电压升高时,输出电压升高,此时由于电阻R7的分压作用,导致VB3升高,继而使得VC3减小,又因为V C3的等于VB2,使得VCE1增大,由于电路整体是一个串联型电路,所以使得Vo减小。
同理,当输出电压减小时,导致VB3减小,进而使得V C3增大,接着使得V CE1减小,继而使得VO增大。
从而达到了稳压效果。
1.3主要技术指标(1)输入电压:AC: ~220V(2)输出直流稳压:DC:3V、4.5V、6V三档。
(3)输出直流电流:额定值150mA,最大值 300mA。
(4)具有过载,短路保护,故障消除后自动恢复。
2. 直流稳压电源2.1直流稳压电源的组成图2-1直流稳压电源组成2.1.1整流电路组成及原理整流电路的任务:交流电压转变为单向脉动的电压(图2-2)。
技术指标:衡量整流工作性能的参数输出电压平均值V O(AV):反映整流电路将交流电压转换为直流电压的能力。
脉动系数S:反映整流输出电压中交流成分的大小,用来衡量整流电路输出平滑程度。
S= VOr / VO(AV)图2-2整流波形常用单相整流电路分类:1、半波整流(图2-3)图2-3半波整流(1)工作原理:u2 >0 时:二极管导通,忽略二极管正向压降,uo=u2u2<0时:二极管截止, u o=0注:分析时,把二极管当作理想元件,即正向导通电阻为零,反向电阻穷无穷大。
(2)输出电压平均值(Uo),输出电流平均值(Io )(图2-4)图2-4波形图(3)二极管上的平均电流及承受的最高反向电压(图2-5)图2-5承受最高电压二极管上的平均电流:I D= I O承受的最高反向电压:Umax=2U22.全波整流(图2-6)图2-6全波整流(1)工作原理变压器副边中心抽头,感应出两个相等的电压U2当U2正半周时:D1导通,D2截止。
5V,12V直流稳压电源的设计
1。
晶体管串联型直流稳压电源1.1电路组成(1)电路图1-1晶体管稳压电路(2)框图图1—2框图1。
2工作原理图1-3稳压过程(1)电路各部分作用通过变压器的降压作用的到一个交流的低电压,然后通过桥式整流电路将交流的信号转换为单向脉动电压,在通过滤波电路来的到稳定的直流,其中通过晶体管来进行稳压。
最后有一个过载保护电路。
最后有一个分压电路输出电压。
(2)稳压原理我们结合图1—1来分析,当由于外界原因导致电压升高时,输出电压升高,此时由于电阻R7的分压作用,导致V B3升高,继而使得V C3减小,又因为V C3的等于V B2,使得V CE1增大,由于电路整体是一个串联型电路,所以使得Vo减小。
同理,当输出电压减小时,导致V B3减小,进而使得V C3增大,接着使得V CE1减小,继而使得V O增大。
从而达到了稳压效果。
1.3主要技术指标(1)输入电压:AC: ~220V(2)输出直流稳压:DC:3V、4。
5V、6V三档。
(3)输出直流电流:额定值150mA,最大值 300mA.(4)具有过载,短路保护,故障消除后自动恢复。
2. 直流稳压电源2。
1直流稳压电源的组成图2—1直流稳压电源组成2.1.1整流电路组成及原理整流电路的任务:交流电压转变为单向脉动的电压(图2—2)。
技术指标:衡量整流工作性能的参数输出电压平均值V O(AV):反映整流电路将交流电压转换为直流电压的能力。
脉动系数S:反映整流输出电压中交流成分的大小,用来衡量整流电路输出平滑程度.S= V Or / V O(AV)图2-2整流波形常用单相整流电路分类:1、半波整流(图2—3)图2-3半波整流(1)工作原理:u2 〉0 时:二极管导通,忽略二极管正向压降,u o=u2u2<0时:二极管截止, u o=0注:分析时,把二极管当作理想元件,即正向导通电阻为零,反向电阻穷无穷大.(2)输出电压平均值(Uo),输出电流平均值(Io )(图2—4)图2—4波形图(3)二极管上的平均电流及承受的最高反向电压(图2-5)图2—5承受最高电压二极管上的平均电流:I D= I O承受的最高反向电压:Umax=2U22.全波整流(图2-6)图2—6全波整流(1)工作原理变压器副边中心抽头,感应出两个相等的电压U2当U2正半周时: D1导通,D2截止。
5V12V直流稳压电源的设计
5V12V直流稳压电源的设计在5V和12V直流稳压电源的设计中,我们需要考虑多个因素,包括输入电压范围,输出电流需求,稳压精度要求以及保护功能等。
下面是一个基于线性稳压器的5V和12V直流稳压电源的设计方案。
1.设计参数:-输入电压范围:15V-20V-输出电压:5V和12V-输出电流:1A2.设计原理:该设计方案基于线性稳压器的原理,使用集成稳压器芯片来实现稳压功能。
线性稳压器将输入电压降低到所需的稳定输出电压。
该设计方案选用了LM7805和LM7812稳压芯片来实现5V和12V稳压功能。
3.电路图:电路图中包括以下组件:-变压器-整流桥-滤波电容-稳压芯片-输入和输出电容-电源指示灯4.设计步骤:-步骤1:选择适当的变压器来降低输入电压。
根据输出电流需求和线性稳压器的效率,选择合适的变压器。
-步骤2:将变压器输出的交流电经过整流桥整流为直流电,然后通过滤波电容来滤除纹波。
-步骤3:使用稳压芯片来实现稳定的输出电压。
选择LM7805和LM7812芯片,并根据芯片的数据手册连接芯片引脚。
-步骤4:在输入和输出端加入合适的电容来稳定电源电平。
-步骤5:加入电源指示灯来显示电源工作状态。
5.稳压精度要求:LM7805和LM7812芯片具有固定的输出电压,分别为5V和12V。
根据芯片的数据手册,稳压精度可以达到2%左右。
6.保护功能:为了保护电源和连接设备,我们可以在输入端加入过压保护电路、过流保护电路和过温保护电路等功能。
这些保护功能可以使用过压保护芯片、电流限制电路和温度传感器等元器件实现。
7.总结:通过基于线性稳压器的设计方案,我们可以实现一个稳定的5V和12V直流电源。
在设计过程中,我们需要选择合适的变压器、稳压器芯片以及添加适当的保护功能。
该设计方案可以满足输出电流为1A的需求,并具备较高的稳压精度和保护功能。
电容降压电源原理和计算公式5V直流稳压电源
电容降压电源原理和计算公式用电容降压的电路里,给电容并联的电阻起什么作用最佳答案刚接通电路时,电容是没有初始储能的,电容相当于短路,所以会对后面电路产生危害,所以并联电阻降压。
等电容储能完毕,电容上就分担了大部分电流,等于把电阻开路了。
在电源关闭后,电容可以通过电阻释放储存的能量。
我是这么理解的。
这一类的电路通常用于低成本取得非隔离的小电流电源.它的输出电压通常可在几伏到三几十伏,取决于所使用的齐纳稳压管.所能提供的电流大小正比于限流电容容量.采用半波整流时,每微法电容可得到电流(平均值)为:(国际标准单位)I(AV)=0.44*V/Zc=0.44*220*2*Pi*f*C =0.44*220*2*3.14*50*C=30000C=30000*0.000001=0.03A=30mA如果采用全波整流可得到双倍的电流(平均值)为:I(AV)=0.89*V/Zc=0.89*220*2*Pi*f*C =0.89*220*2*3.14*50*C=60000C=60000*0.000001=0.06A=60mA一般地,此类电路全波整流虽电流稍大,但是因为浮地,稳定性和安全性要比半波整流型更差,所以用的更少.使用这种电路时,需要注意以下事项:1、未和220V交流高压隔离,请注意安全,严防触电!2、限流电容须接于火线,耐压要足够大(大于400V),并加串防浪涌冲击兼保险电阻和并放电电阻.3、注意齐纳管功耗,严禁齐纳管断开运行.C1取值大小应根据负载电流来选择,比如负载电路需要9V工作电压,负载平均电流为75毫安,由于Id=0.62C1,可以算得C1=1.2uF.考虑到稳压管DZ1的损耗,C1可以取1.5uF,此时电源实际提供的电流为Id=93毫安.稳压管的稳压值应等于负载电路的工作电压,其稳定电流的选择也非常重要.由于电容降压电源提供的的是恒定电流,近似为恒流源,因此一般不怕负载短路,但是当负载完全开路时,R2(串在整流电路后,做限流)及DZ1回路中将通过全部的93毫安电流,所以DZ1的最大稳定电流应该取100毫安为宜.由于RL与DZ1并联,在保证RL 取用75毫安工作电流的同时,尚有18毫安电流通过DZ1,所以其最小稳定电流不得大于18毫安,否则将失去稳压作用.电工原理:整流后的直流电流平均值Id,与交流电平均值I的关系为Id=V/XC1.C1以uF为单位,则Id为毫安单位问:谈到电容降压,我有点小问问题想请各位指教.我公司有多款产品都用到电容降压,但都没有用齐纳管也没有任何事发生,照常出货.前不久,我们生产一批产品,是黄色LED灯,却出现大量死灯,而且是一死灯就是整块板的灯全开路死灯,到现在也没有搞清楚是怎么回事(其它颜色的灯没有出现这样的情况).今天看到你们的贴子这么好,也想借此机会向各位请教.答:一是你的CBB选大了, 二是你CBB选的是对的,但是客户的输入电压肯定不是咱们的220 有可能高出几伏或者十几伏, 所以会开路死灯,发表我的看法.我认为,inherit先生的计算公式是错误的,连近似公式都不是.还有,画的电路也不完整.我认为,完整的电路应该是:1.输入端应串接浪涌限制电阻.2.稳压管上应并联滤波电容(如果没有电容的话,纹波大,稳压管也容易损坏).3.输出端应接入稳压器件,例如78系列的78X05之类.4.半波整流的情况下,整流二极管应挪到稳压管后面.我认为,平均电流的计算公式中不应有0.44,0.89,Pi.在有效值电流和视在功率的式子中可能出现0.44(半波),0.89(全波).sqrt(Pi)/4=0.44(近似),sqrt(Pi)/2=0.89(近似).很抱歉,因为有效值电流和视在功率的近似式子中出现sqrt(Pi)项,我用除4或除8的方法,主观硬凑出0.44和0.89的.前几年,我是建立数学模型,用解微分方程的方法得出了近似式子,费了不功夫,向公司递交了技术报告.当时看到公司的人用实验方法确定降压电容,很挠心.得出的近似式子如下:1.半波:I(AV)=2*sqrt(2)*f*c*Vrms(近似)I(rms)=2*sqrt(2)*f*c*Vrms*sqrt(Pi)(近似)视在功率=2*sqrt(2)*f*c*Vrms*Vrms*sqrt(Pi)(近似)2.全波:I(AV)=4*sqrt(2)*f*c*Vrms(近似)I(rms)=2*sqrt(2)*f*c*Vrms*sqrt(Pi)(近似)视在功率=2*sqrt(2)*f*c*Vrms*Vrms*sqrt(Pi)(近似)其实,若考虑稳压管的电压、整流二极管的压降、导通角,上面的式子非常复杂,我没法输入,只好在此省略了,很抱歉.这种电路有以下优点:1.电路简单、元件少2.噪声小3.可防磁场干扰这种电路有以下缺点:1.功率因数低,无功功率大.2.不适合于负载电流稍大的电源,不适合于宽输入电压、负荷电流变动很大的电源.因为降压电容是在最低输入电压、最低工作频率、最大负荷电流的条件下确定的.当输入电压和工作频率较高、负荷电流较小时,多余的电流会流向稳压管,导致稳压管发热.3.因为是非绝缘型电源,电路带电,电路的使用范围受到限制.不能有一端接了零线就安全的想法.设计时,1.根据输入电压的最小值、最低工作频率、最大负荷电流、电容的误差和温度变化率计算出降压电容容量.2.根据输入电压的最大值、降压电容的容量(应考虑误差和温度变化率)、并参照有关电气规定确定放电电阻的阻值.3.根据输入电压的最大值、最高工作频率、最小负荷电流、降压电容的容量(应考虑误差和温度变化率)、稳压管的最大容许功率和热阻抗(应考虑最高环境温度),确定稳压管的型号.从成本的角度看,我个人认为,这种电路不太适合于200V-240V电网,是适合于100V电网.因为输入电压很高时,要想采用可靠的降压电容,电容的成本太高.另,特别要注意稳压管的安全.其实,稳压管的稳压值和损失的关系曲线成抛物线.电容器使用说明1)名称:聚酯(涤纶)电容符号:(CL)电容量:40p--4uf额定电压:63--630V主要特点:小体积,大容量,耐热耐湿,稳定性差应用:对稳定性和损耗要求不高的低频电路2)名称:聚苯乙烯电容符号:(CB)电容量:10p--1uf额定电压:100V--30KV主要特点:稳定,低损耗,体积较大应用:对稳定性和损耗要求较高的电路3)名称:聚丙烯电容符号:(CBB)电容量:1000p--10uf额定电压:63--2000V主要特点:性能与聚苯相似但体积小,稳定性略差应用:代替大部分聚苯或云母电容,用于要求较高的电路4)名称:云母电容符号:(CY)电容量:10p--0.1uf额定电压:100V--7kV主要特点:高稳定性,高可*性,温度系数小应用:高频振荡,脉冲等要求较高的电路5)名称:高频瓷介电容符号:(CC)电容量:1--6800p额定电压:63--500V主要特点:高频损耗小,稳定性好应用:高频电路6)名称:低频瓷介电容符号:(CT)电容量:10p--4.7uf额定电压:50V--100V主要特点:体积小,价廉,损耗大,稳定性差应用:要求不高的低频电路7)名称:玻璃釉电容符号:(CI)电容量:10p--0.1uf额定电压:63--400V主要特点:稳定性较好,损耗小,耐高温(200度)应用:脉冲、耦合、旁路等电路8)名称:铝电解电容符号:(CD)电容量:0.47--10000uf额定电压:6.3--450V主要特点:体积小,容量大,损耗大,漏电大应用:电源滤波,低频耦合,去耦,旁路等9)名称:钽电解电容符号:(CA)铌电解电容(CN)电容量:0.1--1000uf额定电压:6.3--125V主要特点:损耗、漏电小于铝电解电容应用:在要求高的电路中代替铝电解电容10)名称:空气介质可变电容器符号:可变电容量:100--1500p主要特点:损耗小,效率高;可根据要求制成直线式、直线波长式、直线频率式及对数式等应用:电子仪器,广播电视设备等11)名称:薄膜介质可变电容器符号:可变电容量:15--550p主要特点:体积小,重量轻;损耗比空气介质的大应用:通讯,广播接收机等12)名称:薄膜介质微调电容器符号:可变电容量:1--29p主要特点:损耗较大,体积小应用:收录机,电子仪器等电路作电路补偿13)名称:陶瓷介质微调电容器可变电容量:0.3--22p主要特点:损耗较小,体积较小应用:精密调谐的高频振荡回路14)名称:独石电容电容量大、体积小、可*性高、电容量稳定,耐高温耐湿性好等.应用范围:广泛应用于电子精密仪器.各种小型电子设备作谐振、耦合、滤波、旁路.容量范围:0.5PF--1UF耐压:二倍额定电压.独石又叫多层瓷介电容,分两种类型,1型性能挺好,但容量小,一般小于0.2Uf,另一种叫II型,容量大,但性能一般.独石电容最大的缺点是温度系数很高,做振荡器的频漂让人受不了,我们做的一个555振荡器,电容刚好在7805旁边,开机后,用示波器看频率,眼看着就慢慢变化,后来换成涤纶电容就好多了.就温漂而言:独石为正温糸数+130左右,CBB为负温系数-230,用适当比例并联使用,可使温漂降到很小.就价格而言:钽,铌电容最贵,独石,CBB较便宜,瓷片最低,但有种高频零温漂黑点瓷片稍贵.云母电容Q值较高,也稍贵.15)安规电容是指用于这样的场合,即电容器失效后,不会导致电击,不危及人身安全.安规电容安全等级应用中允许的峰值脉冲电压过电压等级(IEC664)X1 >2.5kV ≤4.0kVⅢX2 ≤2.5kVⅡX3 ≤1.2kV——16)安规电容安全等级绝缘类型额定电压范围Y1 双重绝缘或加强绝缘≥ 250VY2 基本绝缘或附加绝缘≥150V ≤250VY3 基本绝缘或附加绝缘≥150V ≤250VY4 基本绝缘或附加绝缘 <150VY电容的电容量必须受到限制,从而达到控制在额定频率及额定电压作用下,流过它的漏电流的大小和对系统EMC性能影响的目的.GJB151规定Y电容的容量应不大于0.1uF.Y电容除符合相应的电网电压耐压外,还要求这种电容器在电气和机械性能方面有足够的安全余量,避免在极端恶劣环境条件下出现击穿短路现象,Y电容的耐压性能对保护人身安全具有重要意义安规电容的参数选择X电容,聚苯乙烯(薄膜乙烯)电容,从上面的贴子里也可以看到,聚苯乙烯的耐电压较高,适合EMI 电路的高压脉冲吸收作用.2.容量计算:一般两级X电容,前一级用0.47uF,第二基用0.1uF;单级则用0.47uF.目前还没有比较方便的计算方法.(电容容量的大小和电源的功率无直接关系)电解电容的设计,一点小经验:1.电解电容在滤波电路中根据具体情况取电压值为噪声峰值的1.2--1.5倍,并不根据滤波电路的额定值;2.电解电容的正下面不得有焊盘和过孔.3.电解电容不得和周边的发热元件直接接触.电路设计(4)铝电解电容分正负极,不得加反向电压和交流电压,对可能出现反向电压的地方应使用无极性电容.(5)对需要快速充放电的地方,不应使用铝电解电容器,应选择特别设计的具有较长寿命的电容器.(6)不应使用过载电压1.直流电压玉文博电压叠加后的缝制电压低于额定值.2.两个以上电解电容串联的时候要考虑使用平衡电阻器,使得各个电容上的电压在其额定的范围内.(9)设计电路板时,应注意电容齐防爆阀上端不得有任何线路,,并应留出2mm以上的空隙.(10)电解也主要化学溶剂及电解纸为易燃物,且电解液导电.当电解液与pc板接触时,可能腐蚀pc板上的线路.,以致生烟或着火.因此在电解电容下面不应有任何线路.(11)设计线路板向背应确认发热元器件不靠近铝电解电容电容的型号命名:1) 各国电容器的型号命名很不统一,国产电容器的命名由四部分组成:第一部分:用字母表示名称,电容器为C.第二部分:用字母表示材料.第三部分:用数字表示分类.第四部分:用数字表示序号.2) 电容的标志方法:(1) 直标法:用字母和数字把型号、规格直接标在外壳上.(2) 文字符号法:用数字、文字符号有规律的组合来表示容量.文字符号表示其电容量的单位:P、N、u、m、F 等.和电阻的表示方法相同.标称允许偏差也和电阻的表示方法相同.小于10pF的电容,其允许偏差用字母代替:B——±0.1pF,C——±0.2pF,D——±0.5pF,F——±1pF.(3) 色标法:和电阻的表示方法相同,单位一般为pF.小型电解电容器的耐压也有用色标法的,位置*近正极引出线的根部,所表示的意义如下表所示:颜色黑棕红橙黄绿蓝紫灰耐压 4V 6.3V 10V 16V 25V 32V 40V 50V 63V(4) 进口电容器的标志方法:进口电容器一般有6项组成.第一项:用字母表示类别:第二项:用两位数字表示其外形、结构、封装方式、引线开始及与轴的关系.第三项:温度补偿型电容器的温度特性,有用字母的,也有用颜色的,其意义如下表所示:序号字母颜色允许偏差字母颜色温度系数1 A 金 +100 R 黄 -2202 B 灰 +30 S 绿 -3303 C 黑 0 T 蓝 -4704 G ±30 U 紫 -7505 H 棕 -30 ±60 V -10006 J ±120 W -15007 K ±250 X -22008 L 红 -80 ±500 Y -33009 M ±1000 Z -470010 N ±2500 SL +350~-100011 P 橙 -150 YN -800~-5800备注:温度系数的单位10e -6/℃;允许偏差是 % .第四项:用数字和字母表示耐压,字母代表有效数值,数字代表被乘数的10的幂.第五项:标称容量,用三位数字表示,前两位为有效数值,第三为是10的幂.当有小数时,用R或P表示.普通电容器的单位是pF,电解电容器的单位是uF.第六项:允许偏差.用一个字母表示,意义和国产电容器的相同.也有用色标法的,意义和国产电容器的标志方法相同.3.电容的主要特性参数:(1) 容量与误差:实际电容量和标称电容量允许的最大偏差范围.一般分为3级:I级±5%,II级±10%,III级±20%.在有些情况下,还有0级,误差为±20%.精密电容器的允许误差较小,而电解电容器的误差较大,它们采用不同的误差等级.常用的电容器其精度等级和电阻器的表示方法相同.用字母表示:D——005级——±0.5%;F——01级——±1%;G——02级——±2%;J——I级——±5%;K——II 级——±10%;M——III级——±20%.(2) 额定工作电压:电容器在电路中能够长期稳定、可*工作,所承受的最大直流电压,又称耐压.对于结构、介质、容量相同的器件,耐压越高,体积越大.(3) 温度系数:在一定温度范围内,温度每变化1℃,电容量的相对变化值.温度系数越小越好.(4) 绝缘电阻:用来表明漏电大小的.一般小容量的电容,绝缘电阻很大,在几百兆欧姆或几千兆欧姆.电解电容的绝缘电阻一般较小.相对而言,绝缘电阻越大越好,漏电也小.(5) 损耗:在电场的作用下,电容器在单位时间内发热而消耗的能量.这些损耗主要来自介质损耗和金属损耗.通常用损耗角正切值来表示.(6) 频率特性:电容器的电参数随电场频率而变化的性质.在高频条件下工作的电容器,由于介电常数在高频时比低频时小,电容量也相应减小.损耗也随频率的升高而增加.另外,在高频工作时,电容器的分布参数,如极片电阻、引线和极片间的电阻、极片的自身电感、引线电感等,都会影响电容器的性能.所有这些,使得电容器的使用频率受到限制.不同品种的电容器,最高使用频率不同.小型云母电容器在250MHZ以内;圆片型瓷介电容器为300MHZ;圆管型瓷介电容器为200MHZ;圆盘型瓷介可达3000MHZ;小型纸介电容器为80MHZ;中型纸介电容器只有8MHZ① 铝电解电容与钽电解电容铝电解电容的容体比较大,串联电阻较大,感抗较大,对温度敏感.它适用于温度变化不大、工作频率不高(不高于25kHz)的场合,可用于低频滤波.铝电解电容具有极性,安装时必须保证正确的极性,否则有爆炸的危险. 与铝电解电容相比,钽电解电容在串联电阻、感抗、对温度的稳定性等方面都有明显的优势.但是,它的工作电压较低.② 纸介电容和聚酯薄膜电容其容体比较小,串联电阻小,感抗值较大.它适用于电容量不大、工作频率不高(如1MHz以下)的场合,可用于低频滤波和旁路.使用管型纸介电容器或聚酯薄膜电容器时,可把其外壳与参考地相连,以使其外壳能起到屏蔽的作用而减少电场耦合的影响.③ 云母和陶瓷电容其容体比很小,串联电阻小,电感值小,频率/容量特性稳定.它适用于电容量小、工作频率高(频率可达500MHz)的场合,用于高频滤波、旁路、去耦.但这类电容承受瞬态高压脉冲能力较弱,因此不能将它随便跨接在低阻电源线上,除非是特殊设计的.④ 聚苯乙烯电容器其串联电阻小,电感值小,电容量相对时间、温度、电压很稳定.它适用于要求频率稳定性高的场合,可用于高频滤波、旁路、去耦.电容降压应用一种常见LED驱动电路的分析--转伟纳电子采用电容降压电路是一种常见的小电流电源电路﹐由于其具有体积小﹑成本低﹑电流相对恒定等优点﹐也常应用于LED的驱动电路中。
具有漏电保护装置的直流5V稳压电源设计1
具有漏电保护装置的直流5V 稳压电源设计一、任务设计并制作一台线性直流稳压电源和一个漏电保护装置,电路连接如图1所示。
图中R L 为负载电阻、R 为漏电电流调整电阻、m A 为漏电流显示电流表、S 为转换开关、K 为漏电保护电路复位按钮。
二、要求设计一台额定输出电压为5V ,额定输出电流为1A 的直流稳压电源。
(1)R L 阻值固定为5Ω。
当直流输入电压在7~12V 变化时,要求输出电压为5±0.05V ,电压调整率S U ≤1%。
(2)连接方式不变,直流输入电压固定在8V ,当直流稳压电源输出电流由1A 减小到0.01A 时,要求负载调整率S L ≤1%。
(3)设计一个动作电流为30mA 的漏电保护装置。
(4)将R L 接到漏电保护装置的输出端,阻值固定为20Ω,R 和电流表A 组成模拟漏电支路(见图1)。
调节R ,将漏电动作电流设定为30mA 。
当漏电保护装置动作后,R L 两端电压为0V 并保持自锁。
(5)排除漏电故障后,按下K 恢复输出。
要求漏电保护装置没有动作时,输出电压≥4.6V 。
(4)要求漏电保护装置动作电流误差的绝对值≤5%。
(6)尽量减小漏电保护装置的接入功耗。
三、说明(1) 本题电压调整率的定义为:%100112⨯-=o o o U U U U S 。
式中U o1是直流输入电压为7 V 时的输出电压,U o2是直流输入电压为12 V 时的输出电压。
(2) 本题负载调整率的定义为:%100512⨯-=o o L U U S 。
式中U o1是负载电阻为500Ω时的输出电压,U o2是负载电阻为5Ω时的直流稳压电源输出电压。
电四、评分标准设计报告:总分:项目制作与调试80分设计报告20分。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
习题五直流稳压电源
1.在某一具有电容滤波的桥式整流电路中,设交流电源的频率为1000HZ,整流二极管正向压降为
0.7V,变压器的内阻为2。
要求直流输出电流IO=100mA,输出直流电压UO=12V,试计算:
(1)估算变压器副边电压有效值U2。
(2)选择整流二极管的参数值。
(3)选择滤波电容器的电容值。
【解题过程】
(1) 由可得。
(2) 流过二极管的电流
二极管承受的反压为
选2CP33型二极管,其参数为URM=25V,IDM=500mA。
(3) 由,,可得
取,那么
选C=22μF,耐压25V的电解电容。
2.倍压整流电路如图所示,假设图中负载电阻很大,可视为开路,变压器副边电压的有效值U2=100V。
试求:
(1)各个电容器上的直流电压;
(2)负载电阻两端的电压;
(3)每个二极管所承受的反向电压。
【解题过程】
(1)当电压u2正半周期,及极性上正下负时,电源通过二极管D1对电容C1充电,C1两端的电压
;
当电压u2负半周期,及极性上负下正时,电源经电容C1通过二极管D2对C2充电,C2两端的电压
;
当电压u2再次处于正半周期,上正下负,电源经C2通过D3、C3和C1对C3充电,C3两端的电压
(2)负载电阻两端的电压
(3)每个二极管所承受的反压
3.直流稳压电源电路如图所示,输出电压和输出电流的数值如图所示,试分析电路是否有错误?如有错误,请加以改正。
【解题过程】
图示电路有两处错误:
(1)是整流滤波电路的滤波电容(0.33μF)太小。
滤波电容的选取应满足的关系,当T=20ms时
则滤波电容
选取滤波电容C大于2000μF。
(2)变压器副边电压U2(有效值)15V太小。
选择变压器副边电压U2的大小时,不仅要考虑输出直流电压UO的大小,也要考虑调整管工作在放大区(压降约为3V)之要求。
因而LM7824的输入直流电压UI至少应为27V。
另外考虑到输入端滤波电容(以2000μF 为例)两端电压近似为锯齿波电压,其峰—峰值
因此,要求滤波后的电压平均值不低于27+5/2=29.5V,也就是说,变压器副边电压有效值应为
若要考虑电网电压±10%波动时,变压器次级电压有效值应为
4. 要求硅稳压管稳压电路的输出电压为10V,负载电阻可由变到,输入直流电压有32V、24V 和15V可供选择。
试选择拟采用的输入电压值以及电路的元器件参数。
【解题过程】
1.选择稳压管
2.根据题意,输出电压为10V,应选择为10V的稳压管。
本题中。
要求稳压管的电流变化范围应大于负载电流的变化范围。
为了稳压性能好些,一般取
现可取
查半导体器件手册,可选2CW74型硅稳压管,其在10V左右,最大稳定电流为23mA,最小稳定
电流可按5mA计,动态电阻,稳定电压温度系数。
为了改进性能,还可选用和
的温度系数更小的管子。
(2)确定输入电压
为了提高稳定性,可取高一些的值,一般取。
今选用题中给出的32V输入电压。
1.确定限流电阻
设允许偏离规定值,则,,则由公式
可得
可选的限流电阻。
这时在规定的32V输入电压下流经它的电流为
I=(32–10)/1.5≈14.7mA
功耗约为
PR=323mW
当达时,功耗将达423mW。
因此为安全计,可选用功耗为1W、阻值为的电阻。
5.串联型稳压电路如图所示。
已知稳压管的稳定电压,负载。
(1) 标出运算放大器A的同相和反相输入端。
(2) 试求输出电压的调整范围。
(3) 为了使调整管的,试求输入电压的值。
【解题过程】
(1) 由于串联型稳压电路实际上是电压串联负反馈电路。
为了实现负反馈,取样网络(反馈网络)应接到
运放的反相输入端,基准电压应接到运放的同相输入端。
所以,运放A的上端为反相输入端(–),下端为同相端(+)。
(2) 根据串联型稳压电路的稳压原理,由图可知
式中,为可变电阻滑动触头以下部分的电阻,。
当时,最小
当时,最大
因此,输出电压的可调范围为。
(3)由于
当时,为保证,输入电压
若考虑到电网电压有波动时,也能保证,那么,实际应用中,输入电压应取。
【常见的错误】
容易忽视电网电压有波动。
6.图为运算放大器组成的稳压电路,图中输入直流电压UI=30V,调整管T的b=25,运算放大器的开环增益为100dB、输出电阻为100、输入电阻为2M,稳压管的稳定电压UZ=5.4V,稳压电路的输出电压近似等于9V。
在稳压电路工作正常的情况下,试问:
(1)调整管T的功耗PT和运算放大器的输出电流等于多少?
(2)从电压串联负反馈电路详细分析计算的角度看,该稳压电路的输出电压能否真正等于9V,无一点误差,如不能,输出电压的精确值等于多少?
(3)在调整管的集电极和基极之间加一只5.1k的电阻R4(如图中虚线所示),再求运算放大器的输出电流;
(4)说明引入电阻R4的优点。
【解题过程】
(1)调整管功耗
运算放大器的输出电流IAO即为调整管的基极电流IB
(2)由于本电路中运放的电压放大倍数是有限值,所以UO只能近似等于9V。
按负反馈电路增益计算方法可得闭环增益
(3)增加电阻R4后,流过R4的电流为
运放的输出电流为
(4)R4接入后减小了运放A的输出电流,从而降低运放的功率损耗。
但是运放A对调整管的基极电流的控制作用则有所削弱。
7.某串联反馈型稳压电路如图所示,图中输入直流电压UI=24V,调整管T1和误差放大管T2的UBE均等与0.7V,稳压管的稳定电压UZ等于5.3V,负载电流等于100mA。
试问:
(1)输出电压UO的最大值和最小值各等于多少伏?
(2)当C1的电容量足够大时,变压器副边电压U2等于多少伏?
(3)当电位器RW的滑动端处于什么位置(上端或下端)时,调整管T1的功耗最大?调整管T1的极限参数PCM至少应选多大(应考虑电网有10%的波动)?
【解题过程】
(1)图中,晶体管T2的基极电位
故输出电压的最大值与最小值分别为
(2)
(3)T1的最大功耗出现在RW的最上端
考虑电源10%波动时
,
8.图示电路为W117组成的输出电压可调的稳压电源。
已知W117的输出电压UREF=1.25 V,输出电流I′O允许的范围为10 mA~1.5 A,输入端和输出端之间的电压U12允许的范围为3~40 V,调整端3的电流可忽略不计。
回答下列问题:
(1)R1的上限值为多少?
(2)输出电压UO的最小值为多少?
(3)若R1=100 Ω,要想使输出电压的最大值为30 V,则R2应为多少? (4)输出电压的最大值能够达到50 V吗?简述理由。
【解题过程】
(1)考虑到电路可能开路,
(2)输出电压的最小值UOmin=UREF=1.25 V。
(3)输出电压
代入数据可得
(4)输出电压的最大值不能够达到50 V。
因为电路输出电压的最小值为1.25 V,若调到最大值为50 V,W117的U12的变化范围为(50-1.25)V超过其允许的参数(40~3)V,说明将在输出电压较低时1、2间电压将超过其耐压值。
9.图中画出了两个用三端集成稳压器组成的电路,已知静态电流IQ=2mA。
(1)写出图(a)中电流IO的表达式,并算出其具体数值;
(2)写出图(b)中电压UO的表达式,并算出当R2=0.51k时的具体数值;
(3)说明这两个电路分别具有什么功能?
图(a) 图(b)
【解题过程】
(1)
(2)
(3)图(a)所示电路具有恒流特性,图(b)所示的电路具有恒压特性。