线性功率集成电路原理与应用
2.4 集成稳压器应用实例
更新于2009-05-25 09:24:46

2.4集成稳压器应用实例
        以下是通过几个实例说明应用集成稳压器的设计方法。


2.4.1 电子电能表5V/0.2A供电电源
        电子电能表对电源的要求主要是电能测量部分的电子电路和驱动步进电动机的电能。如果仅仅是这部分电路的需要,其负载电流仅仅为数十毫安,如果是带有继电器电路的形式,负载电流约200mA。本实例通过以为带有继电器的电子电能表电路供电的稳压电源设计来说明小功率稳压电源的基本设计方法。
1.整机完整电路
        对于这类电路的形式比较简单。从交流电网侧到输出,电路中有:整流变压器、桥式整流器、滤波电容器、集成稳压器和输出旁路电容器。电路如图2-38所示。


图2-38电子电能表供电的稳压电源电路


2.集成稳压器的选择
        在这里,由于输出电流已经大于低输出电流集成稳压器的输出电流100mA,因此需要选择输出电流500mA的中等电流输出的集成稳压器,也可以选用“标准电流”输出的集成稳压器。由于输出电压为5V同时对输出电压的精度要求不是十分高,从经济性和电路简单化角度考虑,应选择7805或78M05系列,通常为TO—220封装。7805的市场零售价可低于1元人民币。

3.整流器电路的选择
        整流器的选择首先考虑耐压问题,然后是电流额定问题。对于低压整流电路,整流器的耐压不是问题,所以在选择整流器时仅需要考虑其额定电流。一般的单相整流器为电容输入式滤波,选择整流器时额定电流应在输出电流平均值的3~10倍。
在这个实例中,整流器可以选择额定电流为1A的整流器。从经济性角度考虑,可以选择4只整流二极管组成桥式整流器,型号为1N4007,其耐压为1000V,额定电流为1A。在这里选择1N4007的原因是1N4000系列中,所有规格的价钱基本是一样的,而1N4007最容易买到。

4.整流变压器的选择
        在很多稳压电源设计中对整流变压器的选择很少介绍。为了使设计更加实用,需要对整流变压器的选择加以叙述。
对于小功率甚至微功率稳压电源用变压器为了降低变压器的成本,变压器通常按温升选择,而不是按调整率。这样的设计使变压器在运行中会出现调整率很大的问题,就变压器本身而言,这个调整率将超过30%,加上整流滤波电路,调整率将超过50%。也就是说,空载整流输出电压将超过满载时整流输出电压的2倍。所以在一般情况下,整流变压器的额定输出电压应为9V左右。
在电子电能表供电电源电路中,还需要考虑电网电压的变化,应能够在150V有效值电压条件下正常工作,故需要变压器额定输出电压为11V,如果变压器铁心不是优质的,变压器输出电压需要提高到13V。变压器的容量为3VA。

5.滤波电容器的选择
        整流滤波电容器的选择主要是电容器的额定电压和电容量。滤波电容器额定电压的选择必须考虑空载并且是最高电源电压的工作条件,这时的滤波电容器上的电压将不低于最高电源电压式变压器空载电压峰值。对应额定电压11V的变压器输出电压约为13V,其峰值电压将达到18.5V应选择额定电压25V的铝电解电容器;滤波电容器的电容量可以选择每输出1A平均值电流需要电容量4700~10000μF,在这里选择1000μF/25V铝电解电容器。

6.散热设计
        由于在正常状态下,集成稳压器7805上大约要有8V的电压降,与200mA的输出电流乘积为16W的功率耗散。需要考虑加散热器改善散热条件。可以选择加装尺寸为30mm×30mm×10mm黑化的散热器。

7.其他元件的选择
        其他元件有输入、输出旁路电容器,可以选择0.1μF的陶瓷电容器。
为电子电能表电路供电的稳压电路大多属于电子电能表电路,并安装在同一壳体内,甚至设置在同一电路板上。

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