电源电路设计.pdf

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1、第三章单元电路训练内容提要本章介绍了电子设计用到的基本单元电路设计与制作，内容包含有集成直流稳压电源电路、信号放大电路、信号产生电路、信号处理电路、声音报警电路、传感器及其应用电路、功率驱动电路、显示电路、A/D与D/A电路。知识要点：直流稳压电源，信号放大、产生与信号，报警，传感器，功率驱动，显示，A/D与D/A。根据实验条件，每一节完成2～3电路的实际设计制作，要求完成电原理图、印制板图、装配图、实际制作、电路调试、设计总结报告。其余电路可以通过实验设备与电子仿真设计软件（Multisim等）的结合来完成。显示电路、A/D与D/A等电

2、路的设计制作可以结合单片机和FPGA的训练进行。3.1集成直流稳压电源的设计直流稳压电源是电子设备的能源电路，关系到整个电路设计的稳定性和可靠性，是电路设计中非常关键的一个环节。本节重点介绍三端固定式（正、负压）集成稳压器、三端可调式（正、负压）集成稳压器以及DC-DC电路等组成的典型电路设计。3.1.1直流稳压电源的基本原理直流电源电路一般由电源变压器、整流滤波电路及稳压电路所组成。如图3.1.1所示。图3.1.1直流稳压电源基本组成框图电源变压器的作用是将电网220V的交流电压变成整流电路所需要的电压U1。整流电路的作用是将交流电压U

3、1变换成脉动的直流U2，它主要有半波整流、全波整流方式，可以由整流二极管构成整流桥堆来执行，常见的整流二极管有IN4007、IN5148等，桥堆有RS210等。滤波电路作用是将脉动直流U2滤除纹波，变成纹波小的U3，常见的电路1有RC滤波、KL滤波、∏型滤波等，常用的选RC滤波电路。其中它们的关系为：U=nUi1其中，n分别为变压器的变比。U=(1.1~1.2)U21每只二极管或桥堆所承受的最大反向电压U=2URM1对于桥式整流电路，每只二极管的平均电流10.45U1I=I=D(AV)R2RRC滤波电路中，C的选择应适应下式，即RC放电时

4、间常数应满足：RC=（3～5）T/2式中T为输入交流信号周期；R整流滤波电路的等效负载电阻。稳压的作用是将滤波电路输出电压经稳压后，输出较和稳定的电压。常见的稳压电路有三端稳压器、串联式稳压电路等。常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波、倍压整流滤波电路如图3.1.2。TUi/2TUiT++++CUO+UOOU+UCiCU/2RLRLLRi---（a）全波整流电容滤波电路（b）桥式整流电容滤波电路（c）二倍压整流电容滤波电路图3.1.2常见整流滤波电路3.1.2三端固定式正压稳压器国内外各厂家生产的三端（电压输入端、电压输出端、公

5、共接地端）固定式正压稳压器均命名为78系列，该系列稳压器有过流、过热和调整管安全工作区保护，以防过载而损坏。其中78后面的数字代表稳压器输出的正电压数值（一般有05、06、08、09、10、12、15、18、20、24伏共9种输出电压），各厂家在78前面冠以不同的英文字母代号。78系列稳压器最大输出电流分100mA、500mA、1.5A三种，以插入78和电压数字之间的字母来表示。插入L表示100mA、M表示500mA，如不插入字母则表示1.5A。此外，78（L、M）××的后面往往还附有表示输出电压容差和封装外壳类型的字母。常见的封装形式有

6、TO-3金属和TO-220的塑料封装，如图3.1.3所示。金属封装形式输出电流可以达到5A。2（a）金属封装（b）塑料封装图3.1.3常见三端稳压器的封装形式三端固定式稳压器的基本应用电路如图3.1.4所示，只要把正输入电压UI加到MC7805的输入端，MC7805的公共端接地，其输出端便能输出芯片标称正电压UO。实际应用电路中，芯片输入端和输出端与地之间除分别接大容量滤波电容外，通常还需在芯片引出脚根部接小容量（0.1µF～10µF）电容Ci、Co到地。Ci用于抑制芯片自激振荡，Co用于压窄芯片的高频带宽，减小高频噪声。Ci和Co的具体

7、取值应随芯片输出电压高低及应用电路的方式不同而异。MC780513VV+INOUT++CiGNDCo+UI--0.33μF0.1μFUO-2-图3.1.478系列三端稳压器基本应用电路3.1.3三端固定式负压稳压器三端固定式负压稳压器命名为79系列，79前、后的字母、数字意义与78系列完全相同。图3.1.5所示为79的基本应用电路（以MC7905为例）。图中芯片的输入端加上负输入电压UI，芯片的公共端接地，在输出端得到标称的负输出电压UO，电容Ci用来抑制输入电压UI中的纹波和防止芯片自激振荡，Co用于抑制输出噪声。D为大电流保护二极管，

8、防止在输入端偶然短路到地时，输出端大电容上储存的电压反极性加到输出、输入端之间而损坏芯片。3DMC790523VV-INOUT--CiGNDCo-UI0.33μF0.1μFUO+++1+图3.