【优秀硕士博士论文】icp加速度传感器调理电路设计本科毕业设计4

4辅助电源的设计341需要制作的电源（1）运放LM324电源电压范围单电源3V32V，双电源15V16V。又因为ICP传感器输出的是模拟信号，为了完整波形输出，选择双电源12V。而AD620电源电压范围23V18V，所以也选用用双电源12V。（2）因为ICP加速度传感器的激励电压为18V30V，典型值24V。12V不够用，所以需要制作一个电压为24V的直流电源。342电源总体设计（1）基本原理变压部分采用变压器来实现。整流部分一般桥式整流可采用4个整流二极管接成桥式，也可以也可用二极管整流桥堆。滤波电路采用电容滤波即可。稳压电路可以采用集成稳压电路。（2）设计思想电网供电交流电压为有效值220V，频率为50HZ，为了获得低压直流，首先需要使用电源变压器进行变压，将电压降低，从而获得合适大小的交流电压。降压后的交流电压，通过整流电路进行整流，编程有脉动成分的直流，不过其幅值变化还是比较大。有较大脉动成分的直流电压须经过滤波电路进行滤波，变成平滑，脉动较小的直流电，即将交流成分滤掉，有效地保留其直流成分。滤波后的直流电压，再通过选择合理的稳压电路进行稳压，之后便可得到较为理想的低压直流电源。（3）原理图图317直流稳压电源框图343变压部分设计电网供应的民用单相交流电只有一种电压，即有效值220V、频率50HZ的交流电压。这就需要一种器件能够进行变压，将220V的交流电变换成我们需要的交流电压，再经过整流、滤波、稳压等步骤就会得到需要的直流电压。电源变压器，是专门用来改变交流电压与交流电流的器件，能够完成变压任务。也就是说，当某一个固定电压的交流电通过一个相应的电源变压器，可以变换成所需要的交流电压，之后再整流、滤波和稳压转换成所需要的直流电压。要得到符合电路要求的交流电压值，就必须使用电源变压器进行变压17。最简单的单相变压器结构如图318所示。它是由初级绕组、次级绕组以及铁心三部分组成。其中，初级绕组用来输入电源的交流电压，所需要的交流电压即会输出于次级绕组。本质地讲，变压器是一种进行电磁电转换的器件，也就是使初级线圈的交流电转化成铁心形成的闭合交变磁场，次级线圈被磁场的磁力线切割，从而产生交变的电动势,当负载被接上时，电路形成闭合回路，次级电路就有了交流电流通过15。图318单相的变压器结构图电源变压器主要由初级线圈、次级线圈和铁心构成。它两侧的电压值正比于初、次级线圈的匝数，反比于初、次级中的电流值。实际上，变压器的初、次级线圈和铁心都会消耗一部分功率，其中包括铜损涡流损失等，也等于说，变压器的效率不会是100。通常，如果变压器的容量越大，效率也会越高，对于功率在1000W以下的变压器效率在6590之间。344整流部分设计整流电路是把交流电压转变为直流脉动的电压。常见的小功率整流电路，有单相半波、全波、桥式整流等。之所以能把方向和大小交变的电流变换为直流电，是因为采用了具有单向导电特性的器件。在一般分析中，我们常把二极管当作理想元件处理，即正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。下面介绍采用晶体二极管搭建的各种整流电路。半波整流电路整流电路结构最简单的一种，电路如图319所示。它由整流二极管D、电源变压器B和负载电阻R组成。变压器把220V电压变换为交变电压E2，D再把交流电变换为脉动的直流电。图319半波整流电路图320的波形图说明了二极管整流的过程。图320半波整流波形全波整流电路是一种整流效率非常高的整流电路。下图321为原理图。E2A、E2B两个电压是大小相等、极性相反的，构成E2A、D1、R与E2B、D2、RFZ，两个通电回路。图321全波整流电路全波整流的工作原理原理，可用图322所示的波形图说明。图322全波整流波形桥式整流电路是使用最为广泛的一种整流电路。它只需要用四只二极管连接成“桥“式结构，不仅具有了全波整流电路的优点，还同时弥补了全波整流电路的部分缺点。其电路如图323所示。图323桥式整流电路桥式整流电路的工作原理如下当U20时，D2、D4截止，D1、D3导通，。电流通路为由经D1RLD3；当U2UC时，二极管导通，电源同给给负载RL供电和给电容充电，UC增大，UOUC。当UUC时，二极管截止，电容放电，UC按指数规律减小，UOUC。使用电容进行滤波时，负载变化会干扰输出电压，即带负载能力较差。因此电容滤波适用的场合主要是同时满足输出电压较高、负载电流较小并且负载变化不大的场合。电感滤波是将电感与负载串联，电路如图327所示。整流二极管管导电角较大，峰值电流非常小小，输出特性非常平坦，适用于低电压大电流即RL较小的场合。图327电感滤波电路若想为进一步改善滤波特性，采取多级滤波，如LC滤波电路，RC型滤波电路。根据课题实验要求，系统采用电容滤波电路。346稳压部分设计稳压电路（稳压器）是为电路或负载提供稳定的输出电压的一种电子设备。电网电压、负载及环境温度的变化一般不会干扰稳压电路的输出电压。稳压器是内阻很小的电压源。其内阻越小，稳压性能越好。稳压部分可采用由稳压管组成的稳压电路。电路利用稳压管的反向击穿特性的原理来稳压。鉴于稳压管陡直的反向特性，电流的变化几乎不会带来电压的改变。由稳压管组成的稳压电路如图328所示。图328稳压管稳压电路随着科学技术的发展,单片集成稳压电源已经被开发和广泛应用起来，具有体积较小,稳定性很高,使用方便灵活,价格便宜等优点，本恒流源系统设计稳压部分采用三端稳压器。本论文主要介绍常见的W7800和W7900两个系列的三端集成稳压器，它们的内部是串联型的晶体管稳压电路。该组件的外形如下图329所示，稳压器的硅片封装在普通功率管的外壳内，电路内部同时具备短路环节和过热保护环节。图329W7800系列稳压器W7900系列稳压器W7800和W7900系列具有一系列的性能特点它们不需要外接元件，内部有过热保护和过流保护，调整管设有安全工作区保护，输出电压容差为4。并且，系列输出电压为额定值，有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等。根据课题要求，需要输出的额定值为12V，所以选用7812和7912系列。W78系列为三端集成正稳压电路,TO220封装，当附加散热片时，输出电流可达15A。虽然是固定的稳压电路，但是通过使用外接元件，可以获得不同的电压和电流。其结构组成框图如图330所示。图330LM7812系列功能框图7812系列集成稳压器的典型应用电路如下图331所示，这是一个输出正12V直流电压的稳压电源电路。C1为输入端和滤波电容，电容值较大；C2是输出端滤波电容，电容值较小；RL为负载电阻。RL两端电压为12V。图331LM7812稳压器的应用电路7912系列同为3端正稳压电路,TO220封装，提供12V的电压。其内部电路如图332所示。图332LM7912的内部电路图对于课题，需要电路同时输出正负电压，所以电路如图333所示。图333电路输出正负电压347电源电路图（1）在实际应用中，为了确保桥式整流后的电流波形平直，一般采用大小电容配合使用。如图334（2）同理，24V直流电源电路如下图33524V电源电路图（3）最终需要将12V电源电路和24V电源电路整合在