三端直流稳压电源的设计与制作

题目：三端直流稳压电源的设计与制作摘要：本文介绍了三端直流稳压电源的工作原理，型号及参数特性，整个电路由电压、整注、滤波、稳压四个部分组成。三端直流稳压电源具有全体积小。重星轻。使用方便和工作可靠的优点。本论文先说明三端直流稳城压电源可妥几个部分，和各部分的作用。然后重点介绍三端直流稳压电源的工作原理，其应用。最后说明了主要电路中主要参数的计算发以及实际结果的调试。关建词稳压原理取样电路比较放大调事整管注要事项目录前言……………………………………………………………………………………第九页第一章绪论……………………………………………………………………………第九页1．1目的………………………………………………………………………………第九页1．2内容及要求………………………………………………………………………第九页第二章电路设计要求…………………………………………………………………第九页2．1选择电路形式……………………………………………………………………第九页2．2串联型稳压电路的工作原理……………………………………………………第九页2．3三端固定输出集成稳压器………………………………………………………第十页2．4基本应用电路……………………………………………………………………第十一页2．5三端可调输出集成稳压器………………………………………………………第十三页2．6三端集成稳压电路………………………………………………………………第十四页第三章注意事项………………………………………………………………………第十四页3．1要防止产生自激振荡……………………………………………………………第十四页3．2要防止稳压器损坏………………………………………………………………第十四页3．3在集成稳压输出端加装自激电容………………………………………………第十五页3．4为减小输出电压汶波应加电容器………………………………………………第十五页3．5注意电路的连接布局……………………………………………………………第十五页3．6集成稳压器应采取散热措施……………………………………………………第十五页3．7应考虑输出电压是否可以调整…………………………………………………第十五页结论……………………………………………………………………………………第十五页致谢……………………………………………………………………………………第十六页参考文献………………………………………………………………………………第十六页前言三端直流稳压是电子设备中的衙要组成部分，用来将交流电网电压为稳定的直流电压，一般小功率直流电源由电源变压器。事整流虑波电路和稳压电路等极为今工程技术人员所关注，它以体积小重量轻，使用方便和工作可靠等优点，应用越来越广泛，是名种电子设备小型化和低成本化不可缺小的一种直流稳压方式，已经面为当今直流稳压电源的主流。随着电子信息产生的迅速发展，其范围也必日益扩大，需求量与日俱增。目前三端直流稳压电源技术已经广泛应用于整流电路，滤波电路。稳压器、开关电源维修人员都明白，实际电路的常见故障，有一半在电源问题上，所以三端直流稳压电源是开头电源的重要组成部分，它的好与坏：实现三端直流稳压电源技术是决定以后电子行业经及其他相关行业的又一次突飞猛进有着很要的作用。通过三端直流稳压电源这个课题我们可以进一步深入三端直流稳压电源的设计与开发领域。从中获得更多有关于三端直流稳压电源技术的精髓，对认识和以后开发更先进的直流稳压电源提供了一个非常好的基础。同时通过这个课题的设计与研究，拓宽自己的视野，了解三端直流稳压电源的重要性和实用性。第一章绪论1．1．目的1．熟悉集成三端直流稳压电源的型号及特性2．熟悉集成三端稳压器的使用方法及外部元器件参数的选择。3．掌握三端直流稳压电源的调整与测试方法4．加深了对三端直流稳压电源的工作原理的理解1．2内容和要求电路设计条件：（1）输入交流电压：220V±10%，50HZ（2）输出直流电压：1.5–15V,连续可调（3）输出直流电流:0–0.5A（4）电压调整率Sv0.05%V(5)内阻:0.1Ω(6)纹波电压峰值:5Mv第二章电路设计要求2.1选择电路形式：画出原理电路图线性集成稳压器中,由于三端式稳压器只有三个引出端子,具有应用时外接元件少,使用方便,性能稳定,价格低廉等优点,因而得到广泛应用.三端式稳压器有两种,一种输出电压是可调的,称为可调输出三端稳压器,它们的组成及工作原理都相同,均采有串联型稳压电路.2.2串联型稳压电路的工作原理.图1串联型稳压电路的框图稳压原理：a稳压管二端电压小的变化会引起电流大的变化，从而使电压的变化基本消耗在电阻上，以达到稳压电源基本不变调整管比较放大器基准电压取样电路RLUIb．电源电压变化，负载不变C．负载变化电源电压不变d．限流电阻R的选择取样电路：采集输出量的变化，基准电压，提供比较放大的基准。比较放大：将输出量的变化与基准电压进行比较放大后去控制调整管。调整管：对输出电压的变化进行调整。V1RLR2R3R4R5D?DZenerUCEUB1UIUFUI-+U0+-+A&图二串联型稳压电路的原理图工作原理：当输入电压Ui增大（或负载电流Io减小）引起输出电压VO增加时，取样电压VF随之增大，UZ与UF的差值减小，以A放大后使调整管的基极电压UB1减小，集电极Ic1减小，管压降UCE增大，输出电压Vo减小，从而使得稳压电路的输出电压上升趋势受到抑制，稳定了输出电压，同理，当输入电压UI减小或负载电流IO增大引起UO减小时，电路将产生与上述相反的稳压过程，亦将维持输出电压基本不变。因此由原理图可得UF=（R´2/R1+R2+Rp）×Uo由于UF≈Uz，所以稳压电路输出电压Uo等于Uo=（R1+R2+Rp/R´2）×U2由此可见通过调节电位器Rp的动端，即可调节输出电压Uo的大小。2.3三端固定输出集成稳压器图3CW7800信成稳压器内部电路组成框图调整电路启动电路基准电压比较放大保护电路取样电路启动电路是集成稳压器中的一个特殊环节，它的作用是在UI加入后，帮助稳压器快速建立输出电压UO。调整电路进复合管构成，取样电路由内部电阻分压器构成，分压比为固定的，所以输出电压是固定的。稳压器中没有比较完善的保护电路，主要用来保护调整管。它具有过流，过压和过热保护功能。当输出过流或短路时，过流保护电路动作以限制调整管电流的增加，当输入，输出压差较大，即调整管CE之间的压降超过一定值后，过压保护电路动作，自动降低调整管的电流，以限制调整管的功耗，使之处于安全工作区内，过热保护电路是集成稳压器独特的保护措施，当芯片温度较低时，过热保护电路不起作用，当芯片温度上升到最大允许值时，保护电路将迫使输出电路电流减小，从而可避免稳压器固过热而损坏。2.4基本应用电路：VinVoutGNDCW7000.33UFC10.1UFC2100UFC3VUIRLUO图4CW7800基本应用电路由于输出电压决定于集成稳压器，所以左图的输出电压为12V，最大输出电流为1.5A。为使电路正常工作，要求输入电压UI比输出电压Uo至少大2.5∽3V.输入端电容C1用以抵消输入端较长接线电感效应.以防止自激振荡,还可抑制电源的高频肪冲干扰,一般取0.1∽1UF.输出端电容C2C3用以改善负载的瞬态响应,消除电路的高频噪声,同时也具有消振作用,V是保护二极管,用来防止在输入端短路时输出电容C3所存储电荷通过稳压器放电而损坏器件.VinVoutGNDCW78000.33UFC1100pF0.1UFR1R2UIU0图5提高输出电压的电路由上图可知,IQ为稳压器的静态工作电流,一般为5mA,最大可达8mA.Vxx为稳压器的标称输出电压,要求I1=Uxx/R1≥5IQ整个稳压器的输出电压Uo由图可得:UO=Uxx+(I1+IQ)R2=Uxx+(Uxx/R1+IQ)R2=(1+R2/R1)Uxx+IQR2若忽略IQ的影响,则UO=(1+R2/R1)UxxB输出正负电压的电路Tr2200UFC10.33UFC20.33UFC30.1UFC40.1UFC5100pF220UF220UFC7VinVoutGNDCW7915VinVoutGNDCW7815GNDUI+_图6正负同时输出的稳压电路C恒流源电路VinVoutGNDCW78050.33UF0.1UFRL10+_+-IQUI=10V图7恒流源电路原理图图中Rl为输出负载电阻,电源输入电压UI=10V,CW7805为金属封装,输出电压V23=5V,因此由左图可得向RL输出的电流IO为IO=(U23/R)+IQ式中,IQ是稳压器的静态工作电流,由于它受UI及温度变化的影响,所以只有当U23/R≥IQ时,输出电流IO才比较稳定.因此可得U23/R=5V/10=0.5A显然比IQ大得多,故IO≈0.5A,受IQ的影响很小.2.5三端可调输出集成稳压器.启动偏置电路保护电路调整电路误差放大器基准电路UIU0电路ADS图8CW117集成稳压器内部框图基准电路有专门引出端子AD,称为电压调整端,因所有放大器和偏置电路的静态工作点电流都流到稳压器的输出端,所以没有单独引出接地端,当输入电压在2∽40V范围内变化时,电路均能正常工作,输出端与调整端之间的电压等于基准电压1.25V.基准电路的工作电流IREF很小约为50uA,由一恒流特性很好的恒流源提供,所以它的大小不受供电压的影响,非常稳定,可以看出,如果将调整端直接接地,在电路正常工作时,输出电压就等于基准电压1.25VoTr1000ufC1220uFC2680R2220R2VinVoutGND780513V220V50HZU0图9固定式三端稳压器输出电路可调电路用固定式三端集成稳压电路7805设计连续可调直流稳压的实际电路如图所示,图中R1取220Ω,R2取680Ω,主要用来调整输出电压.输出电压UO≈Uxx(1+R2/R1),该电路可在5∽12V稳压范围内实现输出电压连续可调.由该电路实践证明(1)R1为固定阻值,改变电阻R2的阻值就可获得连续可调的输出电压,输出电压U0近似等于Uxx(1+R2/R1).(2)最高输出电压受稳压器最大输入电压及最小输入输出压差的限制,该固定式三端集成稳压集成电路中由于稳压器电路的7805最大输入电压电压为35V,输入输出差要保持2U以上,因此该电路中由于稳压器的直流输入电压为+14V,所以该电路的输出最大值为+12V(3)实验证明,在稳压器的稳压范围内,其稳压精度可达±0.032.6三端集成稳压电路Tr0.1UFC4100UFC3C2Cap1000UFC156R1510R2VinVoutGND78L12220V+-自耦变压器电源变压器图10三端集成稳电路的基本形式a.按图1连接电路,为防止负载电位器短路,56Ω电阻和510Ω电位器的额定功率应大于2W,检查无误接入220V电源,当要求输出纹波小时,滤波电容C1可取值大此.C3是当负载电流突变时为改善电源的动态特性而设的.取值约为100∽470mF,C1C3均为电解电容,在结构上,它们是由两个电容极板中间加绝缘介质卷绕而成的.因此,对电源中的高频分量电解电容均含有电感,而集成稳压器内部带有负反馈,在高频下通过C1C3的耦合,可能会使稳压器的输出端产生有害振荡,C2C4正是为抑制这种振荡式消除电网端串入的高频干扰而设置的,通常C2C4取值为0.1∽0.33mF.b.调节RL使负载电流为100mA,调节自耦调压器,使7812的输入电压(即整流输出),电压UI为18V.第三章注要事项三端集成稳压器虽然应用电路简单，外围元件很少，但若使用不当，同样会出现稳压器被击坏或稳压效果不良的现象所以在使胳必须注意以下几个问题。3.1要防止产生自激振荡三端集成稳压器内总电路言放大级数多，开环增益高。工作于闭环深度负反馈状态。若不采取适当补偿移相的措施。则在分布电容。电感的作用下，电路可能产生高频振荡，从而影响稳器的正常工作。3.2要防止稳压器损坏虽然三端稳压器内部电路有过流，过热及调整管安全工作等