由波形可见,桥式整流接电容滤波后,输出电压的脉动程度大为减小。
b
a
c
t1
t3
t2
由上讨论可见,输出电压平均值U0的大小与τ1、τ2的大小有关,τ1越小,τ2越大,U0也就越大。
当负载RL开路时,τ2无穷大,电容C无放电回路,U0达到最大,即Uo=
;若RL很小时,输出电压几乎与无滤波时相同。
因此,电容滤波器输出电压在
范围内波动,在工程上一般采用经验公式估算其大小,RL愈小,输出平均电压愈低,因此输出平均电压可按下述工程估算取值
(9-1)
为了达到式(9-1)的取值关系,获得比较平直的输出电压,一般要求
~
,即
~
(9-2)
式中T电源交流电压的周期。
对于单相桥式整流电路而言,无论有无滤波电容,二极管的最高反向工作电压都是
U2。
关于滤波电容值的选取应视负载电流的大小而定。
一般在几十微法到几千微法,电容器耐压应大于
。
(3)稳压电源的主要指标
稳压电源的技术指标分为两种:
一种是质量指标,用来衡量输出直流电压的稳定程度,包括电压调整率、电流调整率、温度系数及纹波电压等。
一种是工作指标,指稳压器能够正常工作的工作区域,以及保证正常工作所必须的工作条件,包括允许的输入电压、输出电压、输出电流及输出电压调节范围以及极限参数等。
下面只介绍常用的几种,其它参数见有关书籍。
电压调整率SU
电压调整率是表征稳压器稳压性能的优劣的重要指标,是指在负载和温度恒定的条件下,输出电压的相对变化量与输入电压变化量的百分比,即
工程上还有一个类似的概念,称为稳压系数S,是指在负载不变的条件下输出电压变化量与输入电压变化量之比。
电流调整率SI
电流调整率是反映稳压器负载能力的一项重要指标,又称为电流稳定系数。
它表征当输入电压不变时,在规定的负载电流变化的条件下,输出电压的相对变化量,即
工程上也有一个类似的概念,称为输出电阻R0,定义为负载变化时输出电压变化量与负载输出电流变化量之比。
输出电压的温度系数ST
输出电压的温度系数是指在负载和输入电压不变的条件下,输出电压的相对变化量与环境温度变化量的百分比,即
式中的ST表示稳压电路的热稳定性,ST越小表示稳压电路的热稳定性越好。
ST单位是ppm/0C。
(4)集成稳压器
三端固定式集成稳压器
三端固定集成稳压器有三个端子:
输入端Ui、输出U0和公共端COM。
输入端接整流滤波电路,输出端接负载;公共端接输入、输出的公共连接点。
其内部由采样、基准、放大、调整和保护等电路组成。
保护电路具有过流、过热及短路保护功能。
三端固定集成稳压器有许多品种。
常用的是7800/7900系列。
7800系列输出正电压,其输出电压有5V、6V、8V、10V、12V、15V、18V、20V、24V等品种。
该系列的输出电流分5档,7800系列是1.5A,78M00是0.5A,78L00和是0.1A,78T00是3A,78H00是5A。
7900系列与7800系列所不同的是输出电压为负值。
图9-2为三端集成稳压器LM7805和LM7905作为固定输出电压的典型应用。
正常工作时,输入、输出电压差2~3V。
C1为输入稳定电容,其作用是减小纹波、消振、抑制高频和脉冲干扰,C1一般为0.1~0.47μf。
C2为输出稳定电容,其作用是改善负载的瞬态响应,C2一般为1μF。
使用三端稳压器时注意一定要加散热器,否则是不能工作到额定电流。
三端可调式集成稳压器
三端可调式集成稳压器是在固定式集成稳压器基础上发展起来的。
它的三个端子为输入端Ui,输出端U0,可调端ADJ。
其特点是可调端ADJ的电流非常小,用很少外接元件就能方便地组成精密可调的稳压电路和恒流源电路。
图9-3三端可调稳压器的典型电路
三端集成稳压器也有正电压输出LM117、LM217和LM317系列,负电压输出LM137、LM237和LM337系列。
输出电压在1.25~37V范围内连续可调。
LM317是三端可调稳压器的一种,它具有输出1.5A电流的能力,典型应用的电路见图9-3。
图中R1、R2组成可调输出电压网络,输出电压经过R1、R2分压加到ADJ端。
其中UREF=1.25V,R2为可变电位器。
当R2变化时,U0在1.25~37V之间连续可调。
C2起滤除纹波的作用。
前述三端稳压器的缺点是输入输出之间必须维持2-3V的电压差才能正常的工作,在电池供电的装置中不能使用,例如,7805在输出1.5A时自身的功耗达到4.5W,不仅浪费能源还需要散热器散热。
Micrel公司生产的三端稳压电路MIC29150,具有3.3V、5V和12V三种电压,输出电流1.5A,具有和7800系列相同的封装,与7805可以互换使用。
该器件的特点是:
压差低,在1.5A输出时的典型值为350mV,最大值为600mV;输出电压精度
;最大输入电压可达26V,输出电压的温度系数为20ppm/℃,工作温度-40~125℃;有过流保护、过热保护、电源极性接反及瞬态过压保护(-20~60V)功能。
该稳压器输入电压为5.6V,输出电压为5.0V,功耗仅为0.9W,比7805的4.5W小的多,可以不用散热片。
如果采用市电供电,则变压器功率可以相应减小。
MIC29150的使用与7805完全一样。
六、汽车尾灯控制电路
设计要求:
设计一个汽车尾灯控制电路,实现对汽车尾灯显示状态的控制。
汽车尾部左、右两侧各有3个指示灯(用发光二极管模拟),根据汽车运行情况,指示灯有四种不同的状态:
1)汽车正常行驶时,左右两侧的指示灯全部处于熄灭状态;
2)汽车右转弯行驶时,右侧3个指示灯按右循环顺序点亮,左侧的指示灯熄灭;
3)汽车左转弯行驶时,左侧3个指示灯按左循环顺序点亮,右侧的指示灯熄灭;
4)汽车临时刹车时,所有指示灯同时处于闪烁状态。
逻辑关系设计:
由于汽车尾灯有四种不同的状态,可用2个开关变量进行控制,假定用开关S1和S0进行控制,可以列出尾灯显示状态与汽车运行状态的关系表。
开关变量S1S0
运行状态
左侧的3个尾灯DL1,DL2,DL3
右侧的3个尾灯
DR1,DR2,DR3
00
正常行驶
灯灭
灯灭
01
右转弯
灯灭
按DR1,DR2,DR3顺序循环点亮
10
左转弯
按DL1,DL2,DL3顺序循环点亮
灯灭
11
临时刹车
所有尾灯随时钟CP同时闪烁
在汽车左、右转弯行驶时,可用一个三进制计数的输出去控制译码电路顺序输出低电平,按照要求顺序循环点亮三个指示灯。
假定三进制计数器的状态用Q1、Q0表示,可得出在每种运行状态下,各指示灯与各给定条件的关系,即汽车尾灯控制逻辑功能表如表所示。
(1表示熄灭,0表示点亮)
汽车运行状态
开关变量S1S0
计数器状态Q1Q0
汽车尾部的六个指示灯
DL1,DL2,DL3,DR1,DR2,DR3
正常行驶
00
╳╳
111
111
右转弯
01
00
111
011
01
111
101
10
111
110
左转弯
10
00
110
111
01
101
111
10
100
111
临时刹车
11
╳╳
CPCPCP
CPCPCP
汽车尾灯总体电路:
所需主要器件:
2片74LS08,74LS76,74LS86,74LS04,74LS10,74LS138
思考题:
1、根据逻辑关系设计和总体电路图对电路的基本工作原理进行分析和理解;
2、根据模式控制电路分模式控制电路的设计。