理论教育 设计思路:固定输出直流稳压电源与可调集成稳压器应用电路解析

设计思路:固定输出直流稳压电源与可调集成稳压器应用电路解析

时间:2023-06-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:图6.27固定输出集成直流稳压电源电路电源变压器电源变压器的作用是将电网220 V的交流电压u1变换成整流滤波电路所需要的交流电压u2。图6.28三端可调集成稳压器的典型应用电路图6.28中,R1与RP组成电压输出调节电路,输出电压Uo为R1的值为120~240 Ω,流经R1的泄放电流为5~10 mA,RP为精密可调电位器。如图6.28所示电路中的C1与RP并联组成滤波电路,可滤除输出电压的纹波电压。VD2用于防止输入短路时,因Co通过稳压器放电而损坏稳压器。

设计思路:固定输出直流稳压电源与可调集成稳压器应用电路解析

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组成。

集成稳压电源设计的主要内容是根据性能指标,选择合适的电源变压器、集成稳压器整流二极管及滤波电容。

常见的集成稳压器有固定式三端稳压器与可调式三端稳压器,下面分别介绍其典型的应用及选择原则。

1)固定输出集成稳压电源的设计

如图6.27所示为单相桥式整流、电容滤波和集成三端稳压器组成的集成直流稳压电源,各部分元器件的选择方法如下。

图6.27 固定输出集成直流稳压电源电路

(1)电源变压器

电源变压器的作用是将电网220 V的交流电压u1变换成整流滤波电路所需要的交流电压u2。变压器副边与原边的功率比P2/P1=η,η为变压器的效率。一般小型变压器的效率如表6.4所示。

表6.4 小型变压器的效率

通常根据变压器副边输出的功率P2来选择变压器。变压器副边输出电压U2按U2≥Uimin/1.1,I2≥Iomax选取。

(2)整流滤波电路

4个整流二极管组成的单相桥式整流电路将交流电压u2变成脉动的直流电压,再经滤波电容C滤除纹波,输出直流电压Ui。Ui与交流电压u2有效值U2的关系为:

Ui=(1.1~1.2)U2

每只整流二极管承受的最大反向电压为URM=,通过每只二极管的平均电流是:

ID=Io/2=(0.45U2)/R

式中,R为整流滤波电路的负载电阻。它为电容C提供放电回路,RC放电时间常数应满足RC≥(3~5)T/2,T为50 Hz交流电压的周期,即T=1/50=0.02 s。

整流二极管的额定工作电流应满足IF>Iomax,滤波电容C的耐压值应大于

(3)集成稳压器

三端固定输出集成稳压器的通用产品有CW7800系列(输出正电压)和CW7900系列(输出负电压),输出电压有5 V、6 V、8 V、9 V、12 V、15 V、18 V、24 V等几个档次,输出电流有0.1 A、0.5 A、1.5 A等几种,以型号78(或79)后面所加字母来区分,如L为0.1 A,M为0.5 A,无字母为1.5 A。例如,CW78M12表示输出电压为+12 V,输出电流为0.5 A。如要求直流输出电压为+15 V,电流小于500 mA,则应选择CW78M15三端稳压器;如要求直流输出电压为-12 V,电流小于100 mA,则可选用CW79L12三端稳压器。

集成稳压器输入电压的确定:

稳压器的输入电压Ui太低则稳压器性能将受影响,甚至不能正常工作;Ui太高则稳压器功耗增大,会导致电源效率下降。所以Ui的选择原则是:在满足稳压器正常工作的前提下,Ui越小越好,但Ui最低必须保证输入、输出电压差大于2~3 V。(www.daowen.com)

(4)补偿电容的选择

图6.27中的电容Ci、Co起补偿作用,其中Ci用来抵消由于输入端接线较长时所产生的引线电感效应,以防止自激振荡,并可抑制电源的高频脉冲干扰,一般为0.33 μF,其安装位置应靠近集成稳压器;Co的作用是为了抑制高频噪声、防振、改善输出瞬态响应,一般可取0.1~1 μF的电容器。Ci、Co最好采用漏电流小的钽电容。图6.27中的二极管VD用来防止在输入短路时,Co上所存储的电荷通过稳压器放电而损坏组件。

2)可调输出集成直流稳压电源的设计

CW117、CW217和CW317是输出正电压的三端可调集成稳压块,其输出电压可在1.2~37 V范围内连续可调。CW117系列的3个品种CW117、CW117M和CW117L的最大输出电流分别是1.5 A、0.5 A和0.1 A。另外,CW137、CW237和CW337是可调负电压输出的集成稳压块。

三端可调集成稳压器的典型应用电路如图6.28所示。

图6.28 三端可调集成稳压器的典型应用电路

图6.28中,R1与RP组成电压输出调节电路,输出电压Uo

R1的值为120~240 Ω,流经R1的泄放电流为5~10 mA,RP为精密可调电位器

由此可见,调节RP就可实现输出电压的调节。若RP=0,则Uo=1.25 V为最小输出电压。随着RP的增大,Uo随之增加,当RP为最大值时,Uo也为最大值。所以,RP应按最大输出电压值来选择。

如图6.28所示电路中的C1与RP并联组成滤波电路,可滤除输出电压的纹波电压。二极管VD1用于防止输出短路时,因C1通过调整端放电而损坏稳压器。VD2用于防止输入短路时,因Co通过稳压器放电而损坏稳压器。在输出电压小于7 V时,VD1、VD2也可不接。Ci、Co的作用与CW7800电路中相对应的电容作用相同。

集成稳压器输入电压Ui的范围为:

Uomax+(Ui-Uo)min≤Ui≤Uomin+(Ui-Uo)max

式中:Uomax——最大输出电压;

Uomin——最小输出电压;

(Ui-Uomin——稳压器的最小输入、输出电压差;

(Ui-Uomax——稳压器的最大输入、输出电压差。

滤波电容C可由下式估算:

式中:ΔUip-p——稳压器输入端纹波电压的峰-峰值;

t——电容C的放电时间,t=T/2=0.01 s;

IC——电容C的放电电流,可取IC=Iomax

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