整機供電
1.固定式線性整合穩壓電路
(a)7800系列b)7900系列
圖8.5給出三端穩壓器的應用電路。
在實用中,有時要求擴充套件輸出電壓,三端穩壓器擴壓電路如圖8.6所示。
(a)7800電阻分壓擴壓 (b)7900電阻分壓擴壓 (b)運放緩衝擴壓
圖8.6三端穩壓器擴壓電路
擴壓輸出
(8-2)
8-3)
三端穩壓器可以通過外接功率管來擴充套件輸出電流,如圖8.7所示。
(a)普通擴流電路b)具有限流保護的擴流電路
圖8.7三端穩壓器擴流電路
(a)圖中外置的pnp調整管與78mxx組成復合管,使用時應根據所需的負載電流選用適當的外接調整管。由於通過r1的電流有78mxx的空載電流和部分負載電流,故r1阻值不宜大,取3ω,同時小電阻有限流作用,當三端穩壓器電流超過1.5a時,r1上的壓降使調整管截止,電路無輸出。
2.可調式線性整合穩壓器
8-5)
可見輸出電壓由r1、rw的比值確定,rw越大,uo越高。基準電阻r1兼有限流作用,一般取,故。
(a) w117/217/317 (b) w137/237/337 (c)w117調節端的接法
圖8.8可調式三端穩壓器外形及電路符號
為消除rw的影響,可以採用穩壓管代替電阻rw,如圖8.9所示,r3用以微調輸出電壓。圖8.
10是典型應用,圖中d1、d2為保護二極體,一旦輸入短路時,c3上的電壓通過d1放電保護穩壓塊,而d2則為的c2放電通路。
圖8.9穩壓管代替rw的穩壓電路圖8.10可調穩壓電源基本電路
輸出電壓連續可調,可正、可負的穩壓電源可以用lm117和lm137來實現,如圖8.11所示。圖中的r1、r2應選精度1%的電阻,該電路輸出電壓調節範圍v,輸出電流1a。
圖8.11可調正負穩壓電源
3.流饋電電路
直流電源是向電路提供能量的裝置。實用中的直流電源有電池和穩壓電源兩種情況,以下所述的直流電源泛指穩壓電源。在電子設計與製作中,直流電源及其饋電電路的設計是很重要的內容。
通常,電子作品在除錯時可以採用外電源供電,但在作品完成後,應自帶電源,因此為作品設計乙個效能優良的供電系統,顯然是「錦上添花」的事。
3.1獨立電源供電的考慮
通常,電子系統由控制部分、訊號處理部分、輸出(驅動)部分組成,如圖8.34(a)所示。從電子系統角度看,為避免由電源串入的干擾,各部分應分級用獨立電源供電。
何為獨立電源?一般而言,設乙個變壓器有n個副邊,若每個副邊均掛整流、濾波、穩壓電路,該電源的每一路輸出均為獨立電源,如圖8.34(b)所示。
(a)一般電子系統b)n路獨立電源
圖8.34獨立電源供電
當然,亦可每路獨立電源均由單獨變壓器產生,效果更好,只是成本增加。
3.2數位電路與模擬電路供電的考慮
如果你所設計的是較簡單的系統,可以採用單路電源供電;如果你所設計的是數字、模擬、微控制器控制的混合系統,這時就要考慮採用多路電源供電,例如微控制器部分用+5v供電,數字、模擬兩部分也分別供電,而且分別設定「數字地」和「模擬地」,即數位電路「地」都接數字電源的「地」,模擬電路的「地」都接模擬電源的「地」。當然,兩個「地」最後還是要連到一起的,只不過在設計電路板時將各自的「地」集中在一起,或分成兩塊電路板。但僅有乙個共地點把「模擬地」和「數字地」連起來,如圖8.
35所示。
圖8.35電路共地
這樣可以有效地克服訊號通過電源或「地」的串擾,這種考慮又稱為可靠性設計。如果你所設計的系統既需要多路電源,還需要正、負電源,這時情況就更為複雜。這就要求在設計系統的同時,也一併考慮供電,能用單電源就不用雙電源,能用單路供電就不用多路供電,使供電盡可能簡化。
這裡提及的多路電源是指多路各自獨立的電源,並非一路電源派生出的多路。多路電源可以出自於乙個電源變壓器,乙個原邊,多路副邊,每路副邊都有整流、濾波、穩壓,這種形成的電源是各自獨立的。當然也可由多個電源變壓器來產生,效果更好。
例如訊號處理部分用乙個小功率電源變壓器,功率電路部分用乙個較大功率的電源變壓器。至於是採用線性電源還是開關電源,視情況而定,在負載較重的情況下,採用開關電源效率較高。對供電電源的要求是:
■電源的容量(輸出功率)應視負載的大小留有一定的餘量。
■電源的內阻盡量小,穩壓範圍寬。
■電源輸出電壓的紋波應盡量小。
3.3退耦濾波電路的考慮
乙個電路可能由多個單元組成,當用乙個電源為多單元電路供電時,就應設定退耦濾波器。退耦濾波器可以有效地克服各單元訊號通過電源幹線引起的相互干擾。退耦濾波器很簡單,通常由乙個電阻(或電感)與乙個電容構成,分別稱rc或lc退耦濾波器,每個退耦濾波器稱為「一節」,在供電時,視需要可設定多節退耦濾波器。
在用退耦濾波器為電路供電時,又分為串聯饋電和併聯饋電兩種情況,如圖8.36所示。
(a)串聯饋電b)併聯饋電
圖8.36退耦濾波器饋電
對退耦濾波器作幾點說明:
●圖中給出的是二節退耦濾波器給三個單元供電,通常未級(單元3)由vcc直接供電,前面各級用退耦濾波供電。
●r1c1、r2c2為退耦濾波器,一般電阻取值範圍5.1ω~100ω, c1、c2取值 100μf~470μf均可。通常在分析電路時認為vcc端子就是交流「地」,為什麼?
退耦電容c的意義不言而喻。
●有時退耦電阻可用電感l取代(特別在高頻電路中),這時串聯饋電和併聯饋電所需的l是有區別的。串聯饋電所需的電感量較小,如果電路的工作頻率在0.5mhz以下,l取1~10mh,工作頻率越高,電感量越小,如工作頻率20mhz時,l取值15~50μh。
併聯饋電l取值應遠大於單元電路中調諧迴路的電感量,取調諧迴路電感量的10~20倍或更大些。如果被供電的單元電路是普通的低頻電路,則無論串聯饋電還是併聯饋電,l取值在幾mh~十幾mh均可。l可採用現成的色碼電感,亦可用漆包線在圓柱體磁芯上或金屬膜電阻(阻值大於100kω)上亂繞而成。
使用中除了注意電感量外,對q值要求不高,還應注意工作電流較大時,退耦電感留有電流餘量,退耦電阻留有功率餘量。
有時退耦電容可與穩壓二極體併聯,特別是前端電路,對雜訊、干擾要求比較嚴格,並上穩壓管有穩壓作用。在高頻電路中,退耦電容常常用「一大一小」二個電容併聯,例如大電容用100μf,小電容用0.01μf。
為什麼這樣?是因為大電容具有電感效應,對高頻濾波不利,用小電容克服電感效應。
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