稳压电路设计

稳压电路设计稳压电路设计 一 功能描述 一 功能描述 我们日常生活中使用的电源的有效值为 220V 频率为 50Hz 的交流电 而 实验中常常需要直流稳压电源 将市电转换为我们所需的 5V 直流稳压电源需要 以下几个步骤 变压 整流 滤波 稳压 下面一一介绍 二 方案设计 二 方案设计 变压和整流变压和整流 变压电路只需一变压器即可 半导体二极管具有单向导电性 当二极管两端加上正向电压时 二极管导 通 反之 二极管两端加上反向电压时 二极管截止 利用二极管单向导电特 性 就可以对交流电进行整流 转换为直流电 整流的方式 半波整流 桥式整流 全波整流 各种不同的整流方式各有优劣 这里采用桥式整流 电路图如下 电路有四个二极管 D1 D4 接成桥式电路 当交流电为正半周时 二极 管 D1 D3 处于正向偏置而导通 D2 D4 处于反向偏置而截止 当交流电为 负半周时 二极管 D2 D4 处于正向偏置而导通 D1 D3 处于反向偏置而截 止 负载在交流电的一个周期内都有电流通过且方向不变 桥式整流电路具有 直流输出电压高 脉动小等优点 应用较广 但需要 4 个二极管 整流电路内 阻增大 损耗增大 整流效果如下 滤波滤波 在整流之后还需用滤波器将脉动的直流电变为比较平滑的直流电 滤波器 种类很多 有电容滤波器 电感滤波器 RC 滤波器 LC 滤波器和有源滤波器 等 最常用的是电容滤波器电容滤波器实际上就是在整流电路的输出端并联一 个电容 C 利用电容 C 的电荷储存功能和充放电作用来平滑脉动性 即二极管 导通时电容器 C 充电储存电荷 二极管不导通时电容器 C 对负载放电 从而使 负载电流趋于平滑 经过滤波 输出电压仍然不是稳定值 而是在直流稳定量 中带有一些交流成份 这种叠加在直流稳定量上的交流分量称之为纹波 对桥 式 全波 整流 滤波电容的选择遵循 即 滤波效果如图 2 5 3 TCRL 秒 05 0 03 0 CRL 稳压稳压 为了得到稳定的直流输出电压 在整流滤波电路之后需要增加稳压电路 在小功率电源设备中 常用分立元件稳压电路有两种 1 稳压二极管组成的稳压电路 稳压二极管组成的稳压电路 其优点是电路简单 元件少 适用于负载电流 较小 稳定度要求不高的场合 电路图如下 其原理如下 RL 是负载电阻 DZ 是硅稳压二极管 R 是限流电阻 限流电阻 R 与 DZ 配合起 稳压作用 Vi Vo IZ I IR Vo Vi Vo IZ I IR Vo 当负载电流 IL 在一定范围内变化时 也由于稳压二极管电流 IZ 的补偿 使 Vo 基本保持不变 2 三极管组成的串联型稳压电路三极管组成的串联型稳压电路 这种电路可得到稳定度很高的输出电压 并 且输出电压可以调节 又可以输出较大的电流 应用广泛 这里采用集成电路 LM7805 它内部有过流 过热及调整管的保护电路 使用起来可靠 方便 而且价格便宜 7 78 80 05 5 电电参参数数 参数符号测试条件 最小 值 典型 值 最大 值 单 位 输出电压 VoTj 25 4 85 05 2V 5 0mA1o1 0A Po15W Vi 7 5v to 20v 4 755 005 25V 线性调整 率 Vo Tj 25 Vi 7 5V to 2 5V 4 0100mV Tj 25 Vi 8V to 12V1 650mV 负载调整 率 Vo Tj 25 lo 5 0mA to 1 5A 9100mV Tj 25 lo 250mA to 750mA 450mV 静态电流 IQTj 25 5 08mA 静态电流 变化率 IQlo 5mA to 1 0A 0 030 5mA Vi 8V to 25V0 30 8mA 输出电压 温漂 Vo T lo 5mA 0 8 mV 输出噪音 电压 VN f 10Hz to 100KHz Ta 25 42 V 纹波抑制 比 RRf 120Hz Vi 8V to 18V 6273dB 输入输出 电压差 Volo 1 0A Tj 25 2V 输出阻抗 Rof 1KHz15m 短路电流 1SCVi 35V Ta 25 230mA 峰值电流 1PKTj 25 2 2A 总的电路图总的电路图如下 其中 C1 C2能够抑制自激振荡 选变压器 选变压器 LM7805 的输入输出电压差为 2V 输出电压为 5V 故 Vi 7V 取 I2 1A 则变压 器输出功率 P2 I2V2 7W 小功率变压器的效率 0 6 则变压器输入功率 P1 P2 0 6 11 7W 为留有余量 用 20W 的变压器 选整流二极管及电容 选整流二极管及电容 2V2 9 9V VD1 VD4 选耐压 VRM 50V IF 1A 的二极管 取 C0 470uF C1 0 1uF C2 0 1uF 电路性能如下 电路性能如下 输出电阻 f 1kHz 时 Ro 15m 稳压系数 0 02 OO II UU S UU 纹波电压 Vpp 42uV 三 仿真分析 三 仿真分析 输出电压仿真结果如下 Ti m e 0s20m s40m s60m s80m s100m s120m s140m s160m s180m s200m s V Vo 0V 2 0V 4 0V 6 0V 可见 输出电压基本保持 5V 不变 结论 设计满足要求 四 总结 四 总结 LM7805LM7805 Vi I2 本次实验难度不大 因为相关理论在实验课已经讲解得比较清楚 而且也 有一定的实践操作 唯一需要仔细考虑的是集成电路的和其他元器件的选择 由于对集成电路并不熟悉 因此花了很多时间在网上查找相关资料 通过分析 比较最后选择了 LM7805