基于三端稳压器的电源电路论文.doc
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1、摘要电源技术是一门实践性很强的工程技术,服务于各行各业。当今电源技术融合了电气、电子、系统集成、控制理论、材料等诸多学科领域。随着计算机和通讯技术发展而来的现代信息技术革命,给电力电子技术提供了广阔的发展前景,同时也给电源提出了更高的要求。随着数控电源在电子装置中的普遍使用,普通电源在工作时产生的误差,会影响整个系统的精确度。电源在使用时会造成很多不良后果,世界各国纷纷对电源产品提出了不同要求并制定了一系列的产品精度标准。只有满足产品标准,才能够进入市场。随着经济全球化的发展,满足国际标准的产品才能获得进出的通行证。本文采用了78XX,及79XX系列三端稳压器,并有一组由LM317组成的可调电
2、压源,本系统的一致性好,成本低,生产制造方便。其一致性很好。控制板的体积将大大减小,生产成本下降;易组成高可靠性的多模块逆变电源并联运行系统。关键字:整流;滤波,三关稳压器;目录摘要1目录2一 系统分析31.整流滤波部分32.稳压输出部分3(1)三端稳压器主要特点4(2)三端稳压器极限值(Ta=25)4二 主要元器件介绍51. 普通塑封整流二极管1N40015(1)特征 Features5(2)机械数据 5(3)极限值5(4)特性曲线62.鋁电解电容6(1)铝电解电容的构成6(2)铝电解电容选型要点73. 涤纶电容9(1)涤纶电容的构成9(2)涤纶电容的突出优点9(3)参数识别9(4)涤纶电容
3、的参数标注方法93.可调稳压器LM31710(1)LM317简介10(2)LM317A主要特性114. 固定三端稳压器11(1)电路结构11(2)稳压器的主要参数12(3)使用注意事项13三 系统设计141.变压整流电路14(1)单相半波整流电路14(2)单相全波整流电路15(3)桥式整流电路152.滤波电路16(1)电容滤波16(2)滤波电容的选择173.稳压电路18(1)78XX,79XX三端稳压器的扩展使用18(2)+-12V输出实现20(3)+-5V输出实现20(4) 0-9V电压实现LM317调压电路20四 参考文献23一 系统分析1.整流滤波部分采用单向桥式整流电容滤波,简洁但能满
4、足基本要求。2.稳压输出部分三端稳压器电源总体电路图采用78XX,79XX系列固定三端稳压器稳压,三端正稳压电路,能提供多种固定的输出电压,应用范围广。内含过流、过热和过载保护电路。带散热片时,输出电流可达 1A。虽然是固定稳压电路,但使用外接元件,可获得不同的电压和电流。(1)三端稳压器主要特点 输出电流可达 1A 输出电压有:5V 过热保护 短路保护 输出晶体管 SOA 保护(2)三端稳压器极限值(Ta=25) VI输入电压(VO=518V) 35V RJC热阻(结到壳) 5/W RJA热阻(结到空气) 65/W TOPR工作结温范围 0125 TSTG贮存温度范围 -65150二 主要元
5、器件介绍1. 普通塑封整流二极管1N4001(1)特征 Features反向电压 50 -1000 V正向电流 1.0 A低的反向漏电流 Low reverse leakage较强的正向浪涌承受能力 High forward surge capability高温焊接保证 High temperature soldering guaranteed:250/10 秒, 0.375 (9.5mm)引线长度。250/10 seconds, 0.375 (9.5mm) lead length,引线可承受5 磅 (2.3kg) 拉力。 5 lbs. (2.3kg) tension(2)机械数据端子: 镀锡
6、轴向引线 Terminals: Plated axial leads极性: 色环端为负极 Polarity: Color band denotes cathode end安装位置: 任意 Mounting Position: Any(3)极限值(4)特性曲线2.鋁电解电容(1)铝电解电容的构成它是由铝圆筒做负极,里面装有液体电解质,插入一片弯曲的铝带做正极制成。还需要经过直流电压处理,使正极片上形成一层氧化膜做介质。它的特点是容量大,但是漏电大,稳定性差,有正负极性,适宜用于电源滤波或者低频电路中。使用的时候,正负极不要接反。 (2)铝电解电容选型要点A.容量和额定工作电压。铝电解电容本体上标
7、有的容量和耐压,这两个参数是很重要,是选用电容最基本的内容。在实际电容选型中,对电流变化节奏快的地方要用容量较大的电容,但并非容量越大越好,首先,容量增大,成本和体积可能会上升,另外,电容越大充电电流就越大,充电时间也会越长。这些都是实际应用选型中要考虑的。额定工作电压:在规定的工作温度范围内,电容长期可靠地工作,它能承受的最大直流电压。在交流电路中,要注意所加的交流电压最大值不能超过电容的直流工作电压值。常用的固定电容工作电压有6.3V、10V、16V、25V、50V、63V、100V、250V、400V、500V、630V。电容在电路中实际要承受的电压不能超过它的耐压值。在滤波电路中,电容
8、的耐压值不要小于交流有效值的1.42倍。另外还要注意的一个问题是工作电压裕量的问题,一般来说要在15以上。让电容器的额定电压具有较多的余裕,能降低内阻、降低漏电流、降低损失角、增加寿命。虽然说, 48V的工作电压使用50V的铝电解电容短时间不会出现问题,但使用久了,寿命就有可能降低。B.介质损耗电容器在电场作用下消耗的能量,通常用损耗功率和电容器的无功功率之比,即损耗角的正切值表示(在电容器的等效电路中,串联等效电阻 ESR 同容抗 1/C 之比称之为 Tan ,这里的 ESR 是在 120Hz 下计算获得的值。显然,Tan 随着测量频率的增加而变大,随测量温度的下降而增大)。损耗角越大,电容
9、器的损耗越大,损耗角大的电容不适于高频情况下工作。散逸因数dissipationfactor(DF)存在於所有电容器中,有时DF值会以损失角tan表示。此参数愈低愈好。但铝电解电容此参数比较高。DF值是高还是低,就同一品牌、同一系列的电容器来说,与温度、容量、电压、频率都有关系;当容量相同时,耐压愈高的DF值就愈低。此外温度愈高DF值愈高,频率愈高DF值也会愈高。C.外型尺寸外型尺寸与重量及接脚型态相关。single ended是径向引线式,screw是锁螺丝式,另外还有贴片铝电解电容等。至於重量,同容量同耐压,但品牌不同的两个电容做比较,重量一定不同;而外型尺寸更与外壳规划有关。一般来说,直
10、径相同、容量相同的电容,高度低的可以代用高度大的电容,但是长度高的替代低的电容时就要考虑机构干涉问题。D.ESR一只电容器会因其构造而产生各种阻抗、感抗。ESR等效串联电阻及ESL等效串联电感是一对重要参数这就是容抗的基础。一个等效串联电阻(ESR)很小的电容相对较大容量的外部电容能很好地吸收快速转换时的峰值(纹波)电流。用 ESR 大的电容并联更具成本效益。然而,这需要在 PCB 面积、器件数目与成本之间寻求折衷。E.纹波电流和纹波电压也称作涟波电流和涟波电压,其实就是 ripple current,ripple voltage。含义就是电容器所能耐受纹波电流/电压值。纹波电压等于纹波电流与
11、ESR的乘积。当纹波电流增大的时候,即使在 ESR 保持不变的情况下,纹波电压也会成倍提高。换言之,当纹波电压增大时,纹波电流也随之增大,这也是要求电容具备更低 ESR 值的原因。叠加入纹波电流后,由于电容内部的等效串连电阻(ESR)引起发热,从而影响到电容器的使用寿命。一般的,纹波电流与频率成正比,因此低频时纹波电流也比较低。额定纹波电流是在最高工作温度条件下定义的数值。而实际应用中电容的纹波承受度还跟其使用环境温度及电容自身温度等级有关。规格书目通常会提供一个在特定温度条件下各温度等级电容所能够承受的最大纹波电流。甚至提供一个详细图表以帮助使用者迅速查找到在一定环境温度条件下要达到某期望使
12、用寿命所允许的电容纹波量。F.漏电流电容器的介质对直流电流具有很大的阻碍作用。然而,由于铝氧化膜介质上浸有电解液,在施加电压时,重新形成的以及修复氧化膜的时候会产生一种很小的称之为漏电流的电流。通常,漏电流会随着温度和电压的升高而增大。它的计算公式大致是:IKCV。漏电流I的单位是A,K是常数。一般来说,电容器容量愈高,漏电流就愈大。从公式可得知额定电压愈高,漏电流也愈大,因此降低工作电压亦可降低漏电流。3. 涤纶电容(1)涤纶电容的构成用两片金属箔做电极,夹在极薄绝缘介质中,卷成圆柱形或者扁柱形芯子,介质是涤纶。涤纶薄膜电容,介电常数较高,体积小,容量大,稳定性较好,适宜做旁路电容。(2)涤
13、纶电容的突出优点薄膜电容的精度、损耗角、绝缘电阻、温度特性、可靠性及适应环境等指标都优于电解电容,瓷片电容两种电容。 (3)参数识别在国外电容器耐压值的表示方法中,2A表示耐压为10102V=100V,例如 823表示容量为82000Pf ,J表示容量允许偏差为5。2A823J 即82000Pf5,耐压100V。(4)涤纶电容的参数标注方法A.直标法:将电容器的主要参数(标称容量、额定电压、及允许偏差)直接标注在电容器上,如0.0047f/275V,0.0047f是容量,相当于4700Pf,275V应是耐压(不属优选数系列)。B.文字符号法:采用数字或字母与数字混合的方法来标注电容器的主要参数
14、。C.数字标注法 一般是用3位数字表示电容器的容量。其中前两位为有效值数字,第三位为倍乘数(即表示有效值后有多少个0)。如104,表示有效值是10,后面再加4个0,即100000Pf=01f。D.字母与数字混合标注法 用24位数字表示有效值,用P、n、M、G、m等字母表示有效数后面的量级。进口电容器在标注数值时不用小数点,而是将整数部分写在字母之前,将小数部分写在字母后面。如4P7表示47Pf,3m3表示3300f等。电容器的容量的允许偏差标注字母及含义:F 1 G 2 J 5 K 10 M 20N 30 如104K表示容量100000Pf=01f,容量允许偏差为10。3.可调稳压器LM317
15、(1)LM317简介LM117/LM317/LM317A是美国国家半导体公司的三端可调稳压器集成电路。国内和世界各大集成电路生产商均有同类产品可供选用,是使用极为广泛的一类串连集成稳压器。 LM117/LM317/LM317A 的输出电压范围是1.2V 至37V,负载电流最大为1.5A。它的使用非常简单,仅需两个外接电阻来设置输出电压。此外它的线性调整率和负载调整率也比标准的固定稳压器好。LM117/LM317 内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。通常LM117/LM317 不需要外接电容,除非输入滤波电容到 LM117/LM317 输入端的连线超过6 英寸(约 15 厘米)。使用输出电
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