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第四講電源系統(tǒng)設(shè)計第一頁,共四十九頁,編輯于2023年,星期五常用的穩(wěn)壓管有:Onsemi公司(安森美),ST公司等的IN5000系列:IN53333.3V5W,IN53385.1V5WIN5919B5.6V3W,IN592510V3WNXP公司:BZX84系列:BZX84B5V65.60.25WBZX84C1515V,0.25W常用功率有:1/4,1/2W,1W,2W,3W,5W一、線性直流電源1、常用穩(wěn)壓器件1)穩(wěn)壓二極管參數(shù):a、穩(wěn)壓電壓b、額定功率c、穩(wěn)定電流范圍IZ取穩(wěn)壓管最大工作電流的中間值第二頁,共四十九頁,編輯于2023年,星期五2)三端穩(wěn)壓器78系列,最大輸入電壓35V,輸出電流1A,輸出電壓誤差5%常用型號:7805,7806,7808,7809,7812,7815,7818,7824(40V)78M系列,最大輸入電壓35V,輸出電流500mA,78L系列,最大輸入電壓32V,輸出電流100mA,78系列三端穩(wěn)壓器要求輸入與輸出間壓差在3V以上。否則輸出電壓不能穩(wěn)定。78系列為正極性穩(wěn)壓器與之對應(yīng)的有負(fù)極性穩(wěn)壓器79系列。如:7905(-5V),7909(-9V),7912(-12V),79L05(-5V,100mA)等 78,79系列內(nèi)部具有過流過溫等保護(hù)功能,可靠性高,價低,最致命的缺點,所需入、出壓差大,即功耗大。第三頁,共四十九頁,編輯于2023年,星期五第四頁,共四十九頁,編輯于2023年,星期五第五頁,共四十九頁,編輯于2023年,星期五3)輸出電壓可調(diào)三端穩(wěn)壓器常用三端可調(diào)穩(wěn)壓器有:LM317調(diào)節(jié)RW大小,即可方便的改變輸出電壓。最大輸入電壓40V,最大輸出電流1.5A,最大輸出電壓32V,最小輸出1.25V,電壓調(diào)節(jié)范圍:1.25V~32V/1.5A。第六頁,共四十九頁,編輯于2023年,星期五4)低壓差穩(wěn)壓器78、79系列穩(wěn)壓器價格低,但缺點入出間所需壓差大,從而引起功率耗大,電源效率低,尤其對電池供電產(chǎn)品非常不利。常用低壓差穩(wěn)壓器生產(chǎn)公司:TI公司、ONSEMI、MAXIM、NATIONAL,如TI產(chǎn)品:A、750系列,TL750L052.55元/每片輸出穩(wěn)壓值5V,最大輸出電流150mA,最大輸入26V,精度4%。典型壓差電壓VIN-VOUT-=0.2V-0.6V,最大壓差0.6V該系列有:TL750L08,750L10,750L12B、TPS73505V/500mA12.5元/每片輸出穩(wěn)壓值5V,最大輸出電流500mA,最大輸入10V,精度2%。I0=10mA,5mV壓差I(lǐng)0=100mA,50mV壓差I(lǐng)0=500mA,270mV壓差第七頁,共四十九頁,編輯于2023年,星期五C、MAXIM產(chǎn)品:MAX8556第八頁,共四十九頁,編輯于2023年,星期五第九頁,共四十九頁,編輯于2023年,星期五5)基準(zhǔn)穩(wěn)壓電源
A/D轉(zhuǎn)換器,D/A轉(zhuǎn)換器常需用高精度基準(zhǔn)電壓即要求基準(zhǔn)參考電壓不僅穩(wěn)定,溫度系數(shù)也要求小,時漂也要求小。只有這樣才能保證有較高的電壓采樣精度。常用電壓基準(zhǔn)片有:輸入均4.5~30V左右LM336B-2.52.5V,±1%,10mA,溫度系數(shù):±20ppmv/℃LM385B-2.52.5V,±1.5%,10mA,溫度系數(shù):±
20ppmv/℃MC14032.5V,±0.025V,10mA,±
10ppmv/℃AD5802.5V±0.4%,10mA,±
10ppmv/℃以上穩(wěn)壓電路的輸入電壓范圍:4.5V~30V第十頁,共四十九頁,編輯于2023年,星期五TL431是輸出電壓可調(diào)的基準(zhǔn)電壓源:IOUT=100~150mA,VREF=2.5V,電壓溫漂±30ppm/℃,最大輸入電壓36V.上式中Vref=2.5V紅線輸出:2.5V第十一頁,共四十九頁,編輯于2023年,星期五第十二頁,共四十九頁,編輯于2023年,星期五第十三頁,共四十九頁,編輯于2023年,星期五高精度基準(zhǔn)芯片:第十四頁,共四十九頁,編輯于2023年,星期五第十五頁,共四十九頁,編輯于2023年,星期五6)負(fù)電源輸出對于用電池供電的產(chǎn)品如何減少電池數(shù)量,為整機(jī)線路的某些IC(如雙電源供電的運放)提供一組負(fù)電源是電子產(chǎn)品設(shè)計經(jīng)常會碰到的一個小問題。對于小電流產(chǎn)品可用ICL7660(max1044)解決。ICL7660主要技術(shù)指標(biāo):工作電壓范圍:1.5v~10v轉(zhuǎn)換效率:98%正電源輸入,負(fù)電源輸出最大輸出電流:50mA
C1和C2稱為泵電容,一般取10uF,耐壓>電源供電電壓V+ 對于大電流輸出可用開關(guān)電源中的CUK電路解決。第十六頁,共四十九頁,編輯于2023年,星期五二、開關(guān)電源設(shè)計開關(guān)電源分二類:A、DC/DCB、AC/DCA、DC/DC直流電源設(shè)計:非隔離式和隔離式1、直流降壓斬波電路(BUCK):Uout=D╳Uin=Uin╳Ton/T第十七頁,共四十九頁,編輯于2023年,星期五2、直流升壓斬波電路(BOOST)Uout=Uin╳
T/Toff第十八頁,共四十九頁,編輯于2023年,星期五第十九頁,共四十九頁,編輯于2023年,星期五3、升降壓和極性反轉(zhuǎn)電路(CUK電路)Uo=--E╳
Ton/Toff第二十頁,共四十九頁,編輯于2023年,星期五4、多功能DC/DC控制芯片:第二十一頁,共四十九頁,編輯于2023年,星期五第二十二頁,共四十九頁,編輯于2023年,星期五第二十三頁,共四十九頁,編輯于2023年,星期五第二十四頁,共四十九頁,編輯于2023年,星期五三、程控電源設(shè)計1.設(shè)計任務(wù)設(shè)計一個輸出電壓步進(jìn)可調(diào)的數(shù)控電壓源,并由數(shù)碼管或LCD顯示其電壓輸出值。具體要求如下:輸入電壓:10V輸出電壓:1.5~5V輸出步進(jìn)單位:0.02V輸出紋波電壓:<50mV輸出額定電流:1A輸出電壓由數(shù)碼管顯示由“+”、“-”鍵分別控制輸出電壓的步進(jìn)增減具有輸出過流保護(hù)功能,輸出電流達(dá)1.5A時,切斷輸出回路第二十五頁,共四十九頁,編輯于2023年,星期五第二十六頁,共四十九頁,編輯于2023年,星期五第二十七頁,共四十九頁,編輯于2023年,星期五第二十八頁,共四十九頁,編輯于2023年,星期五第二十九頁,共四十九頁,編輯于2023年,星期五第三十頁,共四十九頁,編輯于2023年,星期五第三十一頁,共四十九頁,編輯于2023年,星期五第三十二頁,共四十九頁,編輯于2023年,星期五第三十三頁,共四十九頁,編輯于2023年,星期五第三十四頁,共四十九頁,編輯于2023年,星期五第三十五頁,共四十九頁,編輯于2023年,星期五第三十六頁,共四十九頁,編輯于2023年,星期五第三十七頁,共四十九頁,編輯于2023年,星期五第三十八頁,共四十九頁,編輯于2023年,星期五B、AC/DC開關(guān)電源設(shè)計1.1設(shè)計要求已知條件:輸入電壓AC:85—256V輸出功率PO=15W輸出電壓:7.5V紋波電壓:±50mV1.2電路結(jié)構(gòu)選擇考慮功率較小,可選擇單端反激式,主要選擇AdvancedPowerIntegration公司集成控制芯片:TOP202VDS=700V,DMAX=0.6P=15W—30W,FS=100KHZ主要參數(shù)和電路結(jié)構(gòu)見手冊1.3高頻變壓器設(shè)計A、計算最大和最小輸入電壓:第三十九頁,共四十九頁,編輯于2023年,星期五第四十頁,共四十九頁,編輯于2023年,星期五第四十一頁,共四十九頁,編輯于2023年,星期五1.3高頻變壓器設(shè)計A、計算最大和最小直流輸入電壓(加到變壓器初級):Vmin=1.1×Vacmin=1.1×85=93VVmax=1.4142×Vacmax=1.4142×265=375VB、輸入電流平均值第四十二頁,共四十九頁,編輯于2023年,星期五C、輸入電流峰值取1,DMAX取0.6D、輸入電流有效值第四十三頁,共四十九頁,編輯于2023年,星期五E、計算變壓器初級電感量第四十四頁,共四十九頁,編輯于2023年,星期五F、計算變壓器原副邊匝比選PC40RM6磁芯。其飽和磁通密度BT=390mT,有效截面積Ae=37mm2,電感系數(shù)AL=1600nH/N2由初級電感量LP估算原邊匝數(shù):
考慮實際使用時變壓器須加氣隙,故單位匝數(shù)的電感量將下降,故可?。篘P=2×25=50匝第四十五頁,共四十九頁,編輯于2023年,星期五副邊實取4匝,則對應(yīng)原邊調(diào)整為15.3×4=61匝G、計算變壓器氣隙H、變壓器線徑計算原邊線徑:第
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