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1、.4 辅助电源的设计3.4.1 需要制作的电源1运放LM324电源电压范围：单电源3V32V，双电源16V。又因为ICP传感器输出的是模拟信号，为了完整波形输出，选择双电源12V。而AD620电源电压范围：18V，所以也选用用双电源12V。2因为ICP加速度传感器的鼓励电压为18V-30V，典型值24V。+12V不够用，所以需要制作一个电压为24V的直流电源。.2 电源总体设计1根本原理变压局部 采用变压器来实现。整流局部 一般桥式整流可采用4个整流二极管接成桥式，也可以也可用二极管整流桥堆。滤波电路 采用电容滤波即可。稳压电路 可以采用集成稳压电路。2设计思想 电网供电交流电压为有效值220
2、V，频率为50Hz，为了获得低压直流，首先需要使用电源变压器进行变压，将电压降低，从而获得适宜大小的交流电压。 降压后的交流电压，通过整流电路进行整流，编程有脉动成分的直流，不过其幅值变化还是比拟大。 有较大脉动成分的直流电压须经过滤波电路进行滤波，变成平滑，脉动较小的直流电，即将交流成分滤掉，有效地保存其直流成分。 滤波后的直流电压，再通过选择合理的稳压电路进行稳压，之后便可得到较为理想的低压直流电源。3原理图图 直流稳压电源框图.3 变压局部设计电网供给的民用单相交流电只有一种电压，即有效值220V、频率50Hz的交流电压。这就需要一种器件能够进行变压，将220V的交流电变换成我们需要的交
3、流电压，再经过整流、滤波、稳压等步骤就会得到需要的直流电压。电源变压器，是专门用来改变交流电压与交流电流的器件，能够完成变压任务。也就是说，当某一个固定电压的交流电通过一个相应的电源变压器，可以变换成所需要的交流电压，之后再整流、滤波和稳压转换成所需要的直流电压。要得到符合电路要求的交流电压值，就必须使用电源变压器进行变压17。 最简单的单相变压器结构如下图。它是由初级绕组、次级绕组以及铁心三局部组成。其中，初级绕组用来输入电源的交流电压，所需要的交流电压即会输出于次级绕组。本质地讲，变压器是一种进行电-磁-电转换的器件，也就是使初级线圈的交流电转化成铁心形成的闭合交变磁场，次级线圈被磁场的磁
4、力线切割，从而产生交变的电动势,当负载被接上时，电路形成闭合回路，次级电路就有了交流电流通过15。图 单相的变压器结构图 电源变压器主要由初级线圈、次级线圈和铁心构成。它两侧的电压值正比于初、次级线圈的匝数，反比于初、次级中的电流值。实际上，变压器的初、次级线圈和铁心都会消耗一局部功率，其中包括铜损涡流损失等，也等于说，变压器的效率不会是100%。通常，如果变压器的容量越大，效率也会越高，对于功率在1000W以下的变压器效率在65%-90%之间。3.4.4 整流局部设计 整流电路是把交流电压转变为直流脉动的电压。常见的小功率整流电路，有单相半波、全波、桥式整流等。之所以能把方向和大小交变的电流
5、变换为直流电，是因为采用了具有单向导电特性的器件。在一般分析中，我们常把二极管当作理想元件处理，即正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。下面介绍采用晶体二极管搭建的各种整流电路。半波整流电路整流电路结构最简单的一种，电路如下图。它由整流二极管D、电源变压器B 和负载电阻R 组成。变压器把220V电压变换为交变电压E2 ，D 再把交流电变换为脉动的直流电。图 半波整流电路图的波形图说明了二极管整流的过程。图 半波整流波形全波整流电路是一种整流效率非常高的整流电路。下列图为原理图。e2a 、e2b两个电压是大小相等、极性相反的，构成e2a 、D1、R与e2b 、D2 、Rfz ，两个通电回路。图 全
6、波整流电路全波整流的工作原理原理，可用图所示的波形图说明。图 全波整流波形桥式整流电路是使用最为广泛的一种整流电路。它只需要用四只二极管连接成桥式结构，不仅具有了全波整流电路的优点，还同时弥补了全波整流电路的局部缺点。其电路如下图。图 桥式整流电路桥式整流电路的工作原理如下：当u20 时，D2、D4截止，D1、D3导通，。电流通路为:由+经D1RLD3-；当u2uC时，二极管导通，电源同给给负载RL供电和给电容充电，uC 增大，uo= uC。当u uC时，二极管截止，电容放电，uC按指数规律减小，uo= uC 。使用电容进行滤波时，负载变化会干扰输出电压，即带负载能力较差。因此电容滤波适用的场
7、合主要是同时满足输出电压较高、负载电流较小并且负载变化不大的场合。电感滤波是将电感与负载串联，电路如下图。整流二极管管导电角较大，峰值电流非常小小，输出特性非常平坦，适用于低电压大电流即RL较小的场合。图 电感滤波电路假设想为进一步改善滤波特性，采取多级滤波，如LC滤波电路，RC型滤波电路。根据课题实验要求，系统采用电容滤波电路。3.4.6 稳压局部设计稳压电路稳压器是为电路或负载提供稳定的输出电压的一种电子设备。电网电压、负载及环境温度的变化一般不会干扰稳压电路的输出电压。稳压器是内阻很小的电压源。其内阻越小，稳压性能越好。稳压局部可采用由稳压管组成的稳压电路。电路利用稳压管的反向击穿特性的
8、原理来稳压。鉴于稳压管陡直的反向特性，电流的变化几乎不会带来电压的改变。由稳压管组成的稳压电路如下图。图 稳压管稳压电路随着科学技术的开展,单片集成稳压电源已经被开发和广泛应用起来，具有体积较小,稳定性很高,使用方便灵活,价格廉价等优点，本恒流源系统设计稳压局部采用三端稳压器。本论文主要介绍常见的W7800和 W7900两个系列的三端集成稳压器，它们的内部是串联型的晶体管稳压电路。该组件的外形如下列图所示，稳压器的硅片封装在普通功率管的外壳内，电路内部同时具备短路环节和过热保护环节。图 W7800系列稳压器 W7900系列稳压器W7800和W7900系列具有一系列的性能特点：它们不需要外接元件
9、，内部有过热保护和过流保护，调整管设有平安工作区保护，输出电压容差为4%。并且，系列输出电压为额定值，有5V、6V、9V、12V 、15V、18V、24V等。根据课题要求，需要输出的额定值为12V，所以选用7812和7912系列。W78系列为三端集成正稳压电路,TO-220封装，当附加散热片时，输出电流可达。虽然是固定的稳压电路，但是通过使用外接元件，可以获得不同的电压和电流。其结构组成框图如下图。图 LM7812系列功能框图7812系列集成稳压器的典型应用电路如下列图所示，这是一个输出正12V直流电压的稳压电源电路。C1为输入端和滤波电容，电容值较大；C2是输出端滤波电容，电容值较小；RL为
10、负载电阻。RL两端电压为12V。 图 LM7812稳压器的应用电路7912系列同为3端正稳压电路,TO-220封装，提供-12V的电压。其内部电路如图3.32所示。图 LM7912的内部电路图对于课题，需要电路同时输出正负电压，所以电路如下图。图3.33 电路输出正负电压 电源电路图1在实际应用中，为了确保桥式整流后的电流波形平直，一般采用大小电容配合使用。如图： 图 12V双电源电路图 2同理，24V直流电源电路如下： 图 24V电源电路图3最终需要将12V电源电路和24V电源电路整合在一起，最终电路图如下：图 电源电路图 整体电路图的设计 我们采用protel软件制作电路图，设计好的完整电路图如下： 图 总电路图3.6 印制电路板PCB的制作 我们采用protel制作PCB印制电路板，因为用到的元件数量较多，选用常见的双面直插式制作，设计好的PCB见附图B和附图C。
