Una breve discusión sobre la selección de líneas de tierra de corriente pequeña
Diseño de fuente de alimentación regulada por CC
2. Propósito del diseño
1. Experiencia inicial de aprendizaje de teoría básica y completa. aplicación en la práctica, domine los métodos básicos y los pasos de diseño del diseño de circuitos analógicos y cultive capacidades integrales de diseño y depuración.
2. Conozca el método de diseño y el método de prueba del índice de rendimiento de la fuente de alimentación regulada por CC.
3. Desarrollar habilidades prácticas y mejorar la capacidad de análisis y resolución de problemas prácticos.
Tres. Tareas y requisitos de diseño
1. Diseñar y fabricar una fuente de alimentación regulada por CC continuamente ajustable. Los principales requisitos técnicos son los siguientes:
①Voltaje de salida ajustable: UO = 6V ~ 13V
②Corriente de salida máxima: Iomax=1A
③Cambio de voltaje de salida: δ u ≤ 15 mv.
④Coeficiente de estabilidad de tensión: SV≤0.003.
2. Diseñe la estructura del circuito, seleccione los componentes del circuito, calcule y determine los parámetros de los componentes y dibuje diagramas de circuitos de principios prácticos.
3. Desarrollar métodos experimentales, procedimientos y tablas de datos, proponer las especificaciones y cantidades de instrumentos y componentes necesarios para las pruebas, y presentarlos al instructor para su revisión.
4. Después de la aprobación, ingrese al laboratorio para su ensamblaje y depuración, y pruebe sus principales parámetros de rendimiento.
4. Pasos del diseño
1. Diseño del diagrama de circuito
(1) Determinar el objetivo: diseñar todo el sistema compuesto por estos módulos, así como los señales entre los módulos de Transmisión, dibuje el diagrama de bloques de la fuente de alimentación regulada por CC.
(2) Análisis del sistema: Según la función del sistema, seleccione la forma del circuito utilizado por cada módulo.
(3) Selección de parámetros: de acuerdo con los requisitos del índice del sistema, determine los parámetros de los componentes en cada circuito del módulo.
(4) Diagrama del circuito general: conecta los circuitos de cada módulo.
2. Instalación y depuración de circuitos
(1) Para mejorar la capacidad práctica de los estudiantes, los estudiantes diseñan y sueldan placas de circuito impreso por sí mismos.
(2) Agregue una señal al extremo de entrada de cada circuito de módulo, pruebe la señal de salida y verifique si cada módulo puede lograr los indicadores especificados.
(3) Concéntrese en probar el coeficiente de estabilización de voltaje del circuito estabilizador de voltaje.
(4) Conecte el circuito de cada módulo, depure toda la máquina y mida los indicadores del sistema.
La idea de diseño general del verbo (abreviatura del verbo)
1. Idea de diseño de la fuente de alimentación regulada por CC.
(1) La potencia. La tensión de alimentación de la red es de 220 V (valor efectivo) 50 Hz. Para obtener una salida de CC de bajo voltaje, se debe utilizar un transformador de potencia para reducir el voltaje de la red y obtener el voltaje de CA requerido.
(2) El voltaje de CA reducido se convierte en CC unidireccional a través del circuito rectificador, pero su amplitud cambia mucho (es decir, el pulso es grande).
(3) El voltaje de CC de pulso grande debe convertirse en un voltaje de CC suave de pulso pequeño a través de un circuito de filtro, es decir, el componente de CA se filtra y el componente de CC se retiene.
(4) Después de que el circuito estabilizador de voltaje estabiliza el voltaje de CC filtrado, se puede obtener y proporcionar a la carga RL una salida de voltaje de CC estable que básicamente no se ve afectada por el mundo exterior.
2. Principio de la fuente de alimentación regulada por CC
La fuente de alimentación regulada por CC es un dispositivo que convierte corriente alterna de frecuencia industrial de 220 V en un voltaje de CC de salida regulada. Requiere cuatro pasos de transformación de voltaje, rectificación, filtrado y estabilización de voltaje, como se muestra en la Figura 1.
Figura 1 Diagrama de bloques de la fuente de alimentación regulada DC
Incluye:
(1) Transformador de potencia: Es un transformador reductor que convierte voltaje de 220V AC en el voltaje de CA requerido y se alimenta al circuito rectificador. La relación de transformación de un transformador está determinada por el voltaje secundario del transformador.
(2) Circuito rectificador: utiliza componentes conductores unidireccionales para convertir corriente alterna sinusoidal de 50 Hz en corriente continua pulsante.
(3) Circuito de filtro: la mayoría de los componentes de CA en el voltaje de salida del circuito rectificador se pueden filtrar, obteniendo así un voltaje de CC relativamente suave.
(4) Circuito estabilizador de voltaje: La función del circuito estabilizador de voltaje es estabilizar el voltaje CC de salida, que no cambia con los cambios en el voltaje y la carga de la red CA.
El circuito rectificador a menudo utiliza un circuito rectificador de onda completa monofásico de diodo, como se muestra en la Figura 2. Durante el semiciclo positivo de u2, los diodos D1 y D2 se encienden y D3 y D4 se apagan; durante el semiciclo negativo de u2, D3 y D4 se encienden y D1 y D2 se apagan. Hay una resistencia de carga RL y la corriente fluye en los semiciclos positivo y negativo en la misma dirección. La forma de onda de salida de este circuito se muestra en la Figura 3.
En un circuito rectificador de puente, cada diodo conduce electricidad sólo durante medio ciclo, por lo que la corriente promedio que fluye a través de cada diodo es igual a la mitad de la corriente promedio de salida, es decir. El voltaje inverso máximo de cada diodo en el circuito es (U2 es el valor efectivo del voltaje secundario del transformador).
En el diseño, las características del voltaje a través del capacitor y la corriente que fluye a través del inductor no pueden cambiar repentinamente, y el capacitor y el capacitor de carga están conectados en paralelo o el capacitor y la resistencia de carga están conectados en serie para lograr el propósito de básicamente suavizar la forma de onda de salida. Después de seleccionar el circuito de filtro del condensador, el voltaje de salida de CC es UO 1 = (1,1 ~ 1,2) U2, la corriente de salida de CC es (I2 es el valor efectivo de la corriente secundaria del transformador), y el circuito estabilizador de voltaje puede opcionalmente combinarse con el circuito estabilizador de voltaje de tres terminales integrado.
El circuito principal general se muestra en la Figura 4.
3. Introducción al método de diseño
(1) De acuerdo con los indicadores de desempeño requeridos por el diseño, seleccione un regulador de voltaje integrado de tres terminales.
Dado que se requiere que el voltaje de salida sea ajustable, se selecciona un regulador de voltaje integrado ajustable de tres terminales. Reguladores de voltaje integrados ajustables, principalmente CW317 y CW337. El regulador de voltaje de la serie 317 genera un voltaje positivo continuamente ajustable y el regulador de voltaje de la serie 337 genera un voltaje negativo ajustable. El rango ajustable es de 6 V a 13 V y la corriente de salida máxima es de 1,5 A. , el regulador de voltaje tiene un circuito de protección contra sobrecorriente y sobrecalentamiento incorporado, que es seguro y confiable, tiene un rendimiento excelente, no se daña fácilmente y es fácil de usar. Su tasa de regulación de voltaje y tasa de regulación de corriente son mejores que la fuente de alimentación regulada ajustable compuesta por un regulador de voltaje integrado fijo. Las funciones de los pines de la serie de circuitos son las mismas y el diagrama de pines y el circuito típico se muestran en la Figura 5.
Figura 5 Circuito Típico
La expresión del voltaje de salida es:
En la fórmula, 1,25 es la referencia inherente entre el extremo de salida y el extremo de ajuste del bloque regulador de voltaje integrado Voltaje. Cuando este voltaje se aplica a través de una resistencia determinada, se produce una corriente constante a través del potenciómetro de ajuste del voltaje de salida, que generalmente es un valor. Generalmente, se utiliza un potenciómetro de precisión y el condensador C conectado en paralelo con él puede reducir aún más la ondulación del voltaje de salida. Se agrega el diodo D en la figura para evitar un cortocircuito en la salida. F El condensador grande se descarga y regresa al regulador de voltaje de tres terminales, causando daños.
Rango ajustable de voltaje de salida: 1.2V ~ 37V
Corriente de carga de salida: 1.5A
Diferencia de voltaje de trabajo de entrada y salida δ u = UI-UO: 3 ~ 40V
puede cumplir con los requisitos de diseño, por lo que se selecciona un circuito estabilizador de voltaje.
(2) Seleccionar el transformador de potencia
1) Determinar el voltaje secundario U2:
Según los requisitos de rendimiento: Uomin=3V Uomax=9V.
∫UI-UO valor máximo ≥ (UI-UO) valor mínimo ≤ (UI-UO) valor máximo.
Entre ellos: (Ui-Uoin) valor mínimo = 3V, (Ui-Uo) valor máximo = 40V.
∴ 12V≤Ui≤43V
Opcional dentro de este rango: Ui=14V=Uo1.
Según UO 1 = (1.1 ~ 1.2)U2
La tensión secundaria disponible del transformador:
2) Determinar la corriente secundaria del transformador I2.
∫Io 1 = Io
Corriente secundaria I2 = (1,5 ~ 2) iO1, I = iOMAX = 800 Ma.
Entonces I2 = 1,5 * 0,8a = 1,2a.
3) Seleccione la potencia del transformador
Potencia de salida del transformador: Po gtI2U2=14.4W
(3) Seleccione el diodo en el circuito rectificador.
El voltaje secundario del transformador U2 = 12V
∴El voltaje inverso más alto que soporta el diodo en el circuito del puente rectificador es:
En el circuito del puente rectificador La corriente promedio más alta que puede soportar el diodo es:
Consulte el manual para seleccionar el diodo rectificador IN4001, sus parámetros son: voltaje de ruptura inversa UBR = 50V gt17V
Corriente rectificadora máxima si = 1a >; 0,4A
(4) Selección del condensador de filtro en el circuito de filtro
El tamaño del condensador de filtro se puede obtener mediante la fórmula.
1) Encuentre δ ui:
Según la definición de coeficiente de estabilización de voltaje del circuito estabilizador de voltaje:
Los requisitos de diseño son δ UO ≤ 15 mV, VS ≤ 0,003.
Uo= 3V~ 9V
Ui=14V
Sustituyendo en la fórmula anterior, se puede obtener δ UI.
2) Condensador de filtro c
Configurar Io=Iomax=0.8A, t=0.01S.
Entonces puedes obtener c.
La tensión más alta del condensador de filtro en el circuito es 0, por lo que la tensión soportada del condensador seleccionado debe ser superior a 17V.
Nota: Dado que los condensadores electrolíticos de gran capacidad tienen una cierta inductancia distribuida de la inductancia del devanado, que puede causar fácilmente oscilaciones autoexcitadas y formar interferencias de alta frecuencia, los extremos de entrada y salida del regulador de voltaje a menudo son Combinado con condensadores cerámicos de pequeña capacidad, compensa el efecto de inductancia y suprime las interferencias de alta frecuencia.
6. Equipos y componentes experimentales
1. Osciloscopio
3. Milivoltímetro de CA 4. Regulador de voltaje ajustable de tres terminales
7. Requisitos de prueba
1. Pruebe y registre las formas de onda de salida de cada enlace en el circuito.
2. Mida el rango de ajuste y la corriente máxima de salida de la fuente de alimentación regulada.
3. Mida la resistencia de salida Ro.
4. Mida el coeficiente de estabilización de voltaje.
Al cambiar el voltaje de CA de entrada, simular el cambio de Ui y medir el cambio correspondiente del voltaje de CC de salida, se puede calcular el coeficiente de estabilización de voltaje SV. (Nota: la potencia de CA de 220 voltios se cambia por 10 con un regulador de voltaje. Es decir, Ui = 44 V)
5. El voltaje de ondulación de CA en el voltaje de CC de salida se puede medir con un milivoltímetro, y su forma de onda se puede observar y registrar con un osciloscopio.
6. Analizar los resultados de las mediciones, discutirlos y hacer sugerencias de mejora.
8. Requisitos del informe de diseño
1.
2. Indicadores de diseño.
3. Diseño general del diagrama de bloques y explicación de las funciones de cada módulo.
4. Los módulos funcionales pueden tener múltiples soluciones, y las soluciones se pueden demostrar y comparar con explicaciones detalladas de los principios.
5. Diseño del diagrama de circuito general y explicación de principios.
6. Implementar instrumentos y herramientas.
7. Analizar los resultados de las mediciones, discutirlos y hacer sugerencias de mejora.
8. Resumen: problemas encontrados y soluciones, experiencia, opiniones y sugerencias.
9. Precauciones
1. Cada circuito del módulo funcional debe probarse por separado durante la soldadura. Si es necesario, se pueden diseñar algunos circuitos temporales para su depuración.
2. Al probar el circuito, debe asegurarse de que la soldadura sea correcta antes de encenderlo para evitar que los componentes se quemen.
4. Al soldar según el diagrama esquemático, se debe garantizar una conexión a tierra confiable.
X. Análisis de errores de este circuito
A través de un análisis integral, podemos saber que los posibles factores de error durante la prueba del circuito son:
①Al medir la salida corriente Error causado por la pequeña resistencia entre los contactos;
(2) Error causado por la resistencia interna del amperímetro en el circuito en serie;
③Error causado por el osciloscopio al medir la voltaje de ondulación;
④ Errores sistemáticos causados por la precisión de osciloscopios y multímetros;
Este circuito se puede mejorar mediante los siguientes métodos:
(1) Reducir la pequeña resistencia de los puntos de contacto;
②Los resultados de la medición se pueden corregir de acuerdo con la resistencia interna del amperímetro;
③Al medir la ondulación, el osciloscopio utiliza sincronización manual;
(4) Utilizar un instrumento más preciso para la detección;
XI. Resumen completo
A través de este diseño, podemos comprender mejor el principio de funcionamiento, los requisitos y los indicadores de rendimiento de la fuente de alimentación regulada por CC, y también reconocer los problemas en el circuito diseñado esta vez. Al trabajar continuamente en estos temas, aprendí algo resolviendo problemas de diseño. El circuito de fuente de alimentación regulada por CC que diseñamos esta vez utiliza un tubo regulador de voltaje (uA723) y un tubo regulador de voltaje (2SC3280) para lograr la regulación de voltaje. El control del circuito también se implementa mediante una microcomputadora de un solo chip (89C51) y logra multifunción. La parte estabilizadora de corriente se puede lograr con un tubo de alimentación ajustable de tres terminales con voltaje estabilizado.
Doce. Referencia
◆ lt; ltConceptos básicos de circuitos electrónicos>: gtDepartamento de Física, Universidad Normal del Este de China, editado por Wan Jiaruo y Yun, Higher Education Press.
◆ lt; ltConceptos básicos de tecnología electrónica> Departamento de Electrónica de gt, Instituto de Tecnología de Huazhong, editado por Kang, Higher Education Press.
◆ lt; lt Electronic Circuit Design>: gt (Segunda edición) editado por Xie, Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong, publicado por Prensa de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong.