半导体直流稳压电源的设计和测试(2)

ICL7107 V- to GND -9V

热电阻 PDIP封装 qJA(℃/W) 50

MQFP封装 80

模拟输入电压 V+ to V- 最大结温 150℃

参考输入电压 V+ to V- 最高储存温度范围 -65℃ to 150℃

时钟输入 GND to V+

（2）、 7805芯片 输出5V电压 具体参数见集成电路查询网

1.2.6电磁继电器

电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。

2半导体直流稳压电源电路的设计

2.1 设计方案（总体框图设计）

2.1.1 电路原理

直流稳压电源的工作流程如下：

图2 . 1 . 1 直流稳压电源的设计电路框图

图2 . 1 . 2 直流稳压电源的方框图

结合图2.1.1、图2.1.2，我们得出直流稳压电源的工作原理：电路接入幅值为220V、频率为50Hz的ui，通过电源变压器，将220V的电压幅值调整为合适的电路工作压值u2。通过电源变压器输送过来的交流电，再通过桥式整流电路BRIDGE，得到单方向全波脉动的直流电压。由于单方向全波脉动的直流电压中含有交流成分，为了获得平滑的直流电压，在整流电路的后面加一个滤波电路，以滤去交流成分，电容C就起到这个作用；对于要求不高的电路，经过滤波后的直流电压可以直接应用，对于一些要求比较高的电路。我们在滤波电路的后面再接一个稳压电路，使输出的直流电压更加平滑，如集成稳压器CW7812和CW7912。

一般来说，滤波电容C的容量比较大，本身就存在着较大的等效电感，因此对于引入的各种高频干扰的抑制能力很差。为了解决这个问题， 在电容C旁并联一只小

容量电容器C1、C2，就可有效地抑制高频干扰。 另外，稳压器在开环增益较高、负载较重的状态下时，由于分布参数的影响，有可能产生自激，C1、C2则兼有抑制高频振荡的作用。输出端接入电容器C3、C4、C5、C6，是为了改善瞬态负载响应特性和减小高频输出阻抗。

2.2电源变压器单元电路的设计

源变压器T的作用是将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压Ui。变压器副边与原边的功率比为P2/ P1=η。

图2 . 2 . 1 电源变压器

电源变压器的功能是功率传送、电压变换和绝缘隔离，作为一种主要的软磁电磁元件，在电源技术中和电力电子技术中得到广泛的应用。根据传送功率的大小，电源变压器可以分为几档：10kVA以上为大功率，10kVA～0.5kVA为中功率，0.5kVA～25VA为小功率，25VA以下为微功率。

2.3 整流单元电路的设计

整流电路的任务是将交流电变换成直流电。完成这一任务主要是靠二极管的单向导电作用，因此，二极管是构成整流电路的关键元件。在小功率（1kW以下）整流电路中，常见的几种整流电路有单相半波、全波、桥式和倍压整流电路。（二极管用理想模型来处理，即正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大）。

.

. 1 单相桥式整流电路图

图2.3.1是容性负载单相桥式整流电路。它的四臂是由四只二极管构成，当变压器B次级的1端为正、2端为负时，二极管D2和D4因承受正向电压而导通，D1

和

D3因承受反向电压而截止。此时，电流由变压器1端通过D4经RL，再经D2返回2端。当1端为正时，二极管D1、D3导通，D2、D4截止，电流则由2端通过D3流经RL，再经D1返回1端。因此，与全波整流一样，在一个周期内的正负半周都有电流流过负载，而且始终是同一方向。

负载上的直流电压VL和直流电流IL的计算：

图2 . 3 . 2 单相桥式整流电路电压、电流波形图

UO(AV)1 2sin( t)d( t) 02 （2.3.1）

2

负载电压vL的平均值为： VL =

（2.3.2）

0.92 = 0.9V2

直流电流为： IL =RL （2.3.3）

而谐波分量总称为纹波，它叠加于直流分量之上。常用纹波系数Kr来表示直流输出电压中相对纹波电压的大小，即： V Kr = V

r = LL （2.3.4）

式子中的VLr为谐波分量的有效值。

整流元件参数的计算：在桥式整流电路中，二级管是两两轮流导通，所以流经每个二极管的电流为： 0.452 ID = 0.5IL =

L

一般电网电压的波动范围为+%10到-%10之间，实际上选用的二极管的最大整流电流和最高反向电压应该留有大于%10的余量。

2.4 滤波单元电路的设计

滤波电路用于滤去整流输出电压中的纹波，一般有电抗元件组成，例如在负载电阻两端并联电容器C,或者在整流电路输出端与负载之间串联电感器L，以及由电容、电感组合而成的各种复式滤波电路。 R

图2 . 4 . 1 滤波电路的基本形式

图2.4.1中的（a）图是C形滤波电路，（b）图是倒L形滤波电路，图（c）是 形滤波电路。

滤波电路的形式很多，为了掌握它的分析规律，把它分为电容输入式（电容C接在最前面）和电感输入式（电感L接在最前面）。前一种滤波电路多用在小功率电源中，而后一种滤波电路多用于较大功率电源中（而且当电流很大时仅用一个电感器与负载串联）。

电容滤波电路：

图2 . 4 . 2 桥式整流、电容滤波电路

图2.4.2所示为单相桥式整流、电容滤波电路。在分析电容滤波电路时，要特别注意电容器两端电压vc对整流元件导电的影响。整流元件只有在受正向电压作用时才导通，否则便截止。

负载RL未接入（开关S断开）时：电容C充电时间常数为：

TC = RintC （2.4.1）

式中Rint包括变压器二次绕组的直流电阻和二极管D的正向电阻。

接入负载RL（开关S闭合）时：电容C充电时间常数为：

Td = RLC （2.4.2）

因为Td一般较大，故电容两端的电压vc按指数规律慢慢下降。

在纯电阻负载时，变压器二次电流的有效值I2 = 1.11 IL 而有电容滤波时： I2 = （1.5~2）IL （2.4.3）

为了得到平滑的负载电压，一般取 Td = RLC T(3~5)

电容滤波负载电压VL与V2的关系： V =（1.1~1.2）2V2

图2 . 4 . 3 桥式整流、电感滤波电路

2.5 稳压单元电路的设计

输出电压的变化量△Usc 是很微弱的，它对调整管的控制作用也很弱，因此稳压效果不够好，带有放大环节的稳压电源，就是在电路中增加一个直流放大器，把微弱的输出电压变化量先加以放大,再去控制调整管，从而提高对调整管的控制作用，使稳压电源的稳定性能得到改善。BG1 是调整管，BG2 是比较放大管。输出电田变化量△Usc 的一部分与基准电压Uw 比较，并经BG2 放大后进到了BG1 的基极。Rc 是BG2 的集电极电阻，又是BG1 的上偏置电阻。R1、R2是BG2 的上、下偏置电阻，组成分压电路，把ΔUsc 的一部分作为输出电压的取样，送给BG2 的基极，因此又叫取样电路 R2 上的电压Ub2：叫取样电压。DW和R3组，成稳压 …… 此处隐藏：2730字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……