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施进行抑制、消除和屏蔽,就会严重地影响整机的正常工作。此外由于开关稳压电源振荡器没有工频变压器的隔离,这些干扰就会串入工频电网,使附近的其他电子仪器、设备和家用电器受到严重的干扰。
2.3三端集成稳压器电路
如图所示,他采用输出电压可调且内部有过载保护的三端集成稳压器,输出电压调整范围较宽,设计一电压补偿电路可实现输出电压从0 V起连续可调,因要求电路具有很强的带负载能力,需设计一软启动电路以适应所带负载的启动性能。该电路所用器件较少,成本低且组装方便、可靠性高。
正、负端压差控制电路的作用是减少LM317和LM337输入端和输出端的压差以降低LM317和LM337的功耗。稳压电路由三端稳压芯片LM317(负压用LM337)及外围器件组成,输出电压控制电路采用继电器控制的电阻网络。电阻网络的每个电阻都需要精密匹配,电阻的精密程度直接影响输出电压的精度。电压电流采样电路由单片机控制实时对当前电压电流进行采样,以修正输出电压值。掉电前重要数据存储电路用以保存当前设置的电压值,可以方便用户在重新上电后不用设置,而且也不会因为电压值过高损坏用户设备。
该电源稳定性好、精度高,并且能够输出±24 V范围内的可调直流电压,且其性能优于传统的可调直流稳压电源,但是电路比较复杂,成本较高,使用于要求较高的场合。在实际中,如果对电路的要求不太高,多采用第二种设计方案。
3. 通用电路图
三端集成稳压器LM317及其调压原理。图4中IC采用了LM317系列三端集成稳压器,其输出电压调节范围可达1.25~37 V,输出电流可达1.5 A,内部带有过载保护电路,具有稳压精度高、工作可靠等特点。其输出电压的调节原理如图5所示。由于LM317的2,3脚之间的电压U32为一稳定的基准电压(1.25 V),故有:
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其中,R1为固定电阻,故调节R2可以调节输出电压UO,并且UO的最小值为1.25 V。
电压补偿电路的设计。因要求输出电压从0 V起调,LM317集成稳压器不能直接满足要求,需设计一个电压补偿电路,抵消LM317的1.25 V最小输出电压。电压补偿电路由电阻R4和二极管D组成。
式中,U3为LM317的3脚电压;UO为输出电压;UD为二极管D的正向压降,即为补偿电压,其值略大于LM317的基准电压(1.25 V)。这里用3只串联的锗材料整流二极管的导通压降来实现。当调节R2少,使U3达到与UD相等时,输出电压即为0 V。之后,当调节R2逐渐增大时,UO即由0 V开始增大。由于负载电流流过D,故D的最大工作电流应能适应负载电流的要求。图5中R4用于给D提供工作电流。
软启动电路由晶体管T,电阻R3,R和电容器C组成。其作用是使电路输出电压UO有一个缓慢的上升过程,以适应感性负载(如直流电机)的启动特性。当输入电压UI接入时,因C上的电压不能突变,故T因基极电位较高而饱和导
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通,使U2(LM317的2脚电位)和U3都很低,故UO很小,随着C的充电,T的基极电位下降,其集电极电位(即U2)升高,使U3升高(因U32为一稳定电压),所以UO也升高。当C充满电时,T被截止,启动电路失去作用,UO也达到设定值。启动的时间可以通过改变C和R的值进行调整。
器件参数确定:
(1)集成稳压器:LM317、LM337 (1.2~37V可调满足要求) (2)变压器:双15V,30W
UO=0~±12V,但是LM317的可调范围是1.2~37V。因此没有修正之前稳压电源的输出UO=1.25~±13.25V。
Uomax?(Ui?Uo)min?Ui?Uomin?(Ui?Uo)max 13.25+3V≤Ui≤1.25+40V 16.25V≤Ui≤41.25V
U2≥Uimin/1.1=16.25/1.1=14.8V,取15V I2≥Iomax=0.5A,P2≥U2*I2=15*0.5=7.5W
由表3.5.1可知?=0.6,因此P1≥2*P2/0.6=25W,为留有余地,一般功率选30W。
(3)整流二极管:1N4001(URM=50V,IF=1A)满足要求
反向击穿电压URM>2U2=2*15=21.21V,额定工作电压IF>Iomax=0.5A (4)滤波电容:
?UoSv?Uo?UiUiIo?常数T?常数 一般地,稳压系数为Sv≤3*10-3,
式中,Uo=13.25V,Ui=16.25V,Uopp=5mV,
?Uopp*Ui0.005*16.25?Ui???2.044V?3Uo*Sv13.25*3*10则
C?
Ic*tIomax*t0.5*0.01???2446?F?Ui?Ui2.044滤波电容,所以取两个电容并联,一个
2200?F,一个470?F。
(5)R1,Rp1:R1=120~240?;由Uo=1.25(1+RP1/R1),得RP1=(Uo/1.25-1)R1.可以根据Uomax和Uomin求出RP1max和RP1min从而根据RP1max选择RP1的大小。
假定R1=240?,由于UO=1.25~±13.25V,则由RP1=(Uo/1.25-1)R1得RP1min=0?,RP1max=2304?,则RP1为2.5K?精密线绕可调电位器。
4.仿真图
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