文档介绍：1 总体电路设计
设计要求和整体电路图
设计任务分析
该设计课题要求有三档直流电源输出,分别为±12V、+5V、+3~+9V三种不同的电压值。并且采用220V交流供电,初步设想需要变压器,使220V交流转换成低电压交流信号。再经过整流电路,将交流信号转变为直流信号,最后经过滤波与稳压,最终输出三档直流信号,达到设计的初步要求。在设计过程中,纹波电压△Vop-p≤5mV是十分难办到的,需要在滤波过程中注意。
整体电路图
根据设计任务,电路流程图如下:
–1
各流程模块输出电压波形:
–2
流程图模块说明:
电源变压器:将交流电网电压u1变为合适的交流电压u2。
整流电路:将交流电压u2变为脉动的直流电压u3。
滤波电路:将脉动直流电压u3转变为平滑的直流电压u4。
稳压电路:清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压uo的稳定。
电路方案选择
采用分立元件与集成稳压器件的比较
集成稳压电源中,集成电压调整器和开关电源集成控制器的电路形式与分立元件电路路大体相同,例如,串联线性集成电压调整器基本上也是由取样、比较放大、基准源、调整电路等部分所组成,但作为集成电路还有一些使串联线性集成电压调整器在电路形式上与分立元件电路有所不同的特点:
一、在集成电压调整器的电路中,比较放大部分均采用对称性好、温漂小的差动放大电路,以利于提高其质量。
二、集成电压调整器的输出功率大都超过1W,所以,它是一种功率集成电路。要使它具有良好的技术性能,热效应是一个必须考虑的重要因素。这就要求在基准电压源(参考电压源)设计时,必须设置零温度系数的输出基准电压(或参考电压)。
三、集成电压调整器的电路小,除限流、短路、安全工作区等保护外,为防止热破坏,还应有热保护电路,即热关断电路。
四、因为就集成电路而言,多增加几只晶体管并不难,因此,为了提高其电性能,往往把集成电压调整器的电路设计得比分立元件电路稍微复杂一些。
五、为了扩大应用范因,在集成电压调整器的电路设计中,必须考虑使其具有外接元件的灵活性。
六、由于集成电路自身的特点,在进行电路设计时,一方面应尽量采用晶体管,少用电阻、电容,避免电感;另一方面,其性能应仅仅同电阻相对值有关即电阻比值有关,避免与电阻绝对值有关。
七、分立元件结构简单,可用常用分立元器件,容易实现,技术成熟,完全能够达到技术参数的要求,造价成本低,精确度不是太高。
八、集成稳压器件稳压部分需采用一块三端稳压器其他分立元器件,元器件先进,技术成熟,完全能达到题目要求,性能较方案一需优越一些,但成本高。
综上分析,按照本设计课程的要求,采用分立元件设计电路成本低,易于购置。但是设计、调试难度太大,周期很长,尤其是短时间内手工制作难以保证可以实现,且难得达到设计要求,故采用集成稳压器件设计电路。
用三端稳压芯片设计方案选择
1 电路工作原理
由电源变压器将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压,整流二极管组成单相桥式整流电路将交流电压变成脉动的直流电压,再经滤波电容滤除纹波。经过稳压器件,可调式三端稳压器能输出连续可调的直流电压,LM7805输出+5V直流电压,LM7912和LM7812组成双12V电源输出。
2 电路整体原理图
根据方案,–1的电路原理进行设计制作:
-1
电路模块设计和元器件参数选择
变压器模块
由一挡的性能指标要求得令副边电压为+18V,副边电流I2≥≥9W,又n=,。
由二挡的性能指标要求得令副边电压为+15V,复变电流I2≥300mA,,所以复变功率P2≥8W,又n=,。
由三挡的性能指标要求得
由公式可得输入电压Ui的范围为:Uomax+(Ui-Uo)min≤Ui≤Uomin+(Ui-Uo)max
9V+3V≤Ui≤3V+40V
12V≤Ui≤43V
副边电压U2≥Uimin/=12/,取U2=15V,副边电流I2﹥Iomax=,取I2=,则变压器副边输出功率P2≥I2U2=8W。
,则原边输入功率P1≥P2/n=。为留有余地,选功率为20W的电源变压器。
以上三挡的要求选择功率为20W的电源变压器。
在满足以上三档功率后,为能同时满足三档输出,且±12V输出需要双端电源输出,则采用双18V输出变压器。根据LM7805和LM317的输入要求,需要采用LM7815稳压后,再进行稳压,可以使集成稳压器正常工作。