电子工程设计：独立模块电路设计与实现

电路的模块化设计
⑶ 搭建测试环境 ·辅助电路模块及设备连接 ·激励信号源连接 ·测试仪器连接 ·各电路模块及测试设备电源连接
⑷ 编写测试程序 ·激励测试信号 ·实现特定功能
独立模块电路设计与实现
直流稳压电源设计与实现
直流稳压电源设计与实现
一. 设计要求
⑴ 数字电源 交流输入： ~9V 直流输出： 电压 +5V 电流 1A 输出误差： ±4% 其他要求： 短路保护、过热保护
独立模块电路设计与实现
独立模块电路设计与实现
独立模块电路设计与实现
电路模块化设计概述
电路的模块化设计
1. 电路模块 一个复杂的电子系统，可以按照电路完成
的功能或电路的类型分为若干个部分，每个部 分构成一个电路模块。
2. 模块化设计 把一个复杂的电子系统分为若干个电路模
块，单独进行设计、组装、调试和测试。最后 将各模块组装在一起联调。
直流稳压电源设计与实现
三. 直流稳压电源的工作原理
1.全波整流电路基本工作原理
交流负5半0H周z低压交流
负载为电阻容的脉动直流输出
T1
50H交z高流压正交半流周
FUSE1
B1 +
电容耐压=交流输入电压峰值
直流稳压电源设计与实现
2.线性集成稳压电源工作原理分析
FUSE1 T1
B1 +
L1 LM7805C T
直流稳压电源设计与实现
⑵ 模拟电源 交流输入： ~14V×2 直流输出： 电压 ±12V 电流 0.5A 输出误差： ±4% 其他要求： 短路保护、过热保护、纹波小
⑶ 安装： 独立电路板结构
直流稳压电源设计与实现
二.电路方案选择
1. 线性稳压电路 ⑴ 基本工作原理
21 RR A - + V V
直流稳压电源设计与实现
直流稳压电源设计与实现
• Cuk型 — 输出电压同上，输入输出电流均连续
各种开关电源电路均从以上4种基本型电路引 申而来，开关电源电路复杂，不易实现。
直流稳压电源设计与实现
⑷ DC-DC变换器 ห้องสมุดไป่ตู้用开关稳压电路基本原理设计的集成开关
稳压器，外围元件少，易于实现。
例如：LM2574/5/6 可工作于Buck 或Buck-Boost型 电压：3.3V/5.0V/12V/15V/1.23~37可调 电流：0.5A/1.0A/3.0A LM2577 Boost 型 输入电压：3.5~40V 开关电流：3.0A
⑷ 电源电路方案选择 • 集成线性稳压电路 纹波、噪声小 效率低 实现电路相对简单，成本低
直流稳压电源设计与实现
• 集成开关稳压电路 效率高 纹波、噪声大 实现电路相对复杂，成本较高 交流供电电压低，输出功率较小。从实现电
路简单，低成本的角度考虑应选择集成线性稳压 电路的实现方案。也可以部分选择开关稳压电路。
• 输入和/或输出电流不连续 — 纹波、噪声大 精密的模拟电路不适用
直流稳压电源设计与实现
• 采用储能元件维持输出电压稳定 — 动态响应特性差
• 电路复杂、外围元件多、对元件要求高
直流稳压电源设计与实现
⑶ 开关稳压电路基本类型及其特点 • 串联（Buck）型 — Vo < Vi（降压），输入电流不连续 • 并联（Boost）型 — Vo > Vi（升压），输出电流不连续 • 电感储能（Buck-Boost ）型 — 输出电压不限并反向，输入输出电 流均不连续
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规格齐全
固定正压 固定负压 可调正压 可调负压
78xx 78Mxx 78Lxx
79xx 79Mxx 79Lxx
LM117
LM137
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2. 开关稳压电路 ⑴ 基本工作原理
21 RR 1 - + V V 1 - + V V
直流稳压电源设计与实现
⑵ 特点 • 调整管工作在开关状态 — 功耗小、发热量小 — 效率高 适用于高压差、大功率的场合
电路的模块化设计
3. 独立电路模块 功能相对独立于其他电路模块，与其他模
块之间的界面清晰，入口参数和出口参数明确， 不依赖于其他模块而工作。
4. 模块化设计优点 降低电路的规模和复杂程度。 减小设计、实现的难度。 电路故障的诊断、排除更容易。
电路的模块化设计
5. 模块电路设计 • 根据电路模块在系统中的功能和作用，确
直流稳压电源设计与实现
3. 电路方案 ⑴ 用集成线性稳压电路设计的电源电路
整流滤 ~9V 波电路
+5V
7805
DD N N G G A
~14V ~14V
整流滤 波电路
7812 7912
+12V -12V
直流稳压电源设计与实现
⑵ 用集成开关稳压电路设计的电源电路
整流滤 ~9V 波电路
+5V
2575-5
⑵ 特点 • 利用晶体管进行电压调整 — 动态响应特性好 — 纹波、噪声小
• 电压调整晶体管工作在放大区 — 功耗大、发热量大 — 效率低 适用于低压差、小功率的场合
直流稳压电源设计与实现
⑶ 集成线性稳压电路（三端稳压器） • 采用带隙（能隙）基准电压电路 — 温度稳定性好、噪声小 • 多种保护措施 — 过流、短路、过热保护 • 无需其他外围元件 — 使用方便、无需调整
DD N N G G A D
整流滤 ~14V 波电路
2575-12
+12V
2575-12
-12V
直流稳压电源设计与实现
⑶ 用两种稳压电路设计的电源电路
整流滤 ~9V 波电路
+5V
2575-5
D D NN G G D A
~14V 整流滤 ~14V 波电路
7812 7912
+12V -12V
直流稳压电源设计与实现
1
Vin
+5V
3
C4
C1
GND 2
220u/16V
3300u/16V
~220 T2 FUSE2
B2 FUSE3
+
2200u/25V 2200u/25V
220u/16V 220u/16V
L2 LM7812C T
1
Vin
+12 V
3
C5
GND
C2
12
定电路设计中要解决的问题和设计要求。 • 分析电路的入口参数和出口参数，求解电
路的传递特性。
• 分析与周边模块的关系，设计与周边模块 的连接方法与电气和物理标准。
• 分析电路的功能、指标，设计测试方法并 搭建测试环境。
电路的模块化设计
6. 模块电路测试 ⑴ 分析设计要求 ⑵ 设计检测方案 ·检测原理及信号传递关系分析 ·激励信号产生及注入 ·测试信号及测试点选择 ·测试仪器及其接入点选择 ·辅助电路模块及设备选择