2.3电源电路设计 2.3.1电源电路的组成
电源电路是由220V电源,RC滤波电路,变压器,桥式整流电路,NPN管,稳压管,滤波电容组。
电源电路的组成如图9所示
u1u2整流u3电路滤稳
图9电源电路组成框图
本设计需要的电压为6.8V,电源电路通过变压、整流、稳压、滤波最后得到6.8V的稳定直流电源。另外在选购时,二极管额定电流应低于二倍的额定电流,并且二极管的最大反向电压应大于二倍的反向峰值电压。否则二极管容易被烧坏。
本电源电路可以采用两种方法实现,第一种方法是通过电池供电,但是考虑到需要选择合适电池的指标参数与电路相匹配,6.8V的电源很难找到,故不如利用现成的电网供电更方便。从实际使用的角度上考虑,窗帘安装的位置比较高,更换电池不方便,所以采用变压电路通过变压、整流、稳压、滤波得到直流电,供电路工作使用。
压波u4电路uo 电 路 16
图10 电源电路
如图10所示采用220V电网电源,先经过熔断器以防止电路出现短路对其他元件造成损害。然后与一个RC滤波电路相连进行第一次滤波。这是考虑到电网电压中实际上含有一定成分的高次谐波,因此先行滤波再用变压器变压。变压后经过桥式整流电路,C5电容滤波后电压相对稳定。此时经过7.5V稳压管分压,BG4的B4为7.5V,C极为12V,由此可推出BG4导通,E极为6.8V。再经过C3、C4的滤波,最终给其他电路输出一个6.8V的直流电源。
2.3.2整流电路
电源电路是由220V工频电源,RC滤波电路,变压器,桥式整流电路,NPN管,稳压管,滤波电容组成。本电源电路有三种方案可供选择。
方案一:单相半波整流电路:单相半波整流简单,使用器件少,它只对交流电的一半波形整流,只要横轴上面的半波或者只要下面的半波。但由于只利用了交流电的一半波形,所以整流效率不高,而且整流电压的脉动较大,无滤波电路时,整流电压的直流分量较小,Vo=0.45Vi,变压器的利用率低。
方案二:单相全波整流电路:使用的整流器件较半波整流时多一倍,整流电压脉动较小,比半波整流小一半。无滤波电路时的输出电压Vo=0.9Vi,变压器
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的利用率比半波整流时高。变压器二次绕组需中心抽头。整流器件所承受的反向电压较高。
方案三:单相桥式整流电路:使用的整流器件较全波整流时多一倍,整流电压脉动与全波整流相同,每个器件所承受的反向电压为电源电压峰值,变压器利用率较全波整流电路高。
图11整流电路
通过比较选择第三种方案,桥式整流电路是使用最多的一种整流电路。这种电路,只要增加两只二极管口连接成\桥\式结构,便具有全波整流电路的优点,而同时在一定程度上克服了它的缺点。
2.3.3滤波电路
图10中电容器C5是一个储存电能的仓库。在电路中,当有电压加到电容器两端的时候,便对电容器充电,把电能储存在电容器中;当外加电压失去(或降低)之后,电容器将把储存的电能再放出来。充电的时候,电容器两端的电压逐渐升高,直到接近充电电压;放电的时候,电容器两端的电压逐渐降低,直到完全消失。电容器的容量越大,负载电阻值越大,充电和放电所需要的时间越长。这种电容带两端电压不能突变的特性,正好可以用来承担滤波的任务
显然,电容量越大,滤波效果越好,输出波形越趋于平滑,输出电压也越高。但是,电容量达到一定值以后,再加大电容量对提高滤波效果已无明显作用。通常应根据负载电用和输出电说的大小选择最佳电容量。
把电容按在负载并联支路,把电感或电阻接在串联支路,可以组成复式滤波器,
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由电磁与电容组成的LC滤波器,其滤波效能很高,几乎没有直流电压损失,适用于负载电流较大、要求纹波很小的场合。但是,这种滤波器由于电感体积和重量大(高频时可减小),比较笨重,成本也较高,一般情况下使用得不多。
由电阻与电容组成的RC滤波器。这种复式滤波器结构简单,能兼起降压、限流作用,滤波效能也较高,是最后用的一种滤波器。
图12滤波电路
上述两种复式滤波器,由于成本较高,对于对电源要求不是太高的电路大多采用并联电阻来进行滤波。
2.3.4稳压电路
交流电经过整流可以变成直流电,但是它的电压是不稳定的:供电电压的变化或用电电流的变化,都能引起电源电压的波动。要获得稳定不变的直流电源,还必须再增加稳压电路
稳压管是利用反向击多区的稳压特性进行工作的,因此、稳压管在电路中要反向连接。稳压管的反向击穿电压称为稳定电压、不同类型稳压管的稳定电压也不一样,某一型号的稳压管的稳压值固定在口定范围。
在实际应用中,如果选择不到稳压值符合需要的稳压管,可以选用稳压值较低的稳压管,然后串联一办或几只硅二极管“枕垫”,把稳定电压提高到所需数值。这是利用硅二极管的正向压降为0.6~0.7伏的特点来进行稳压的。因此,二极管在电路中必须正向连接,这是与稳压管不同的。
串联型稳压电路是比较常用的一种电路。电路如图所示。
三极管BG 在电路申是调整元件,它很有“见机行事”的本领,每当由于供电或用电发生变化,电路输出电压波动欲起的时候,它都能及时地加以调节,使输出电压保持基本稳定,因此它被称做调整管口因为在电路中作为调整元件的三
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极管是与负载相串联的,所以这种电路叫串联型稳压电路。稳压管DW为调整管提供基准电压,使调整管基极电位不变。R1是DW的保护电阻,限制通过DW的电流,起保护稳压管的作用。Rfz,是负载电阻,是BG 的直流通路。
BG 和DW配合“默契”,保证电路格出稳定的用压。电路稳压过程是这佯的:如果输人电压Usr增大,使输出电压Usc 。增大时,由于Ub=Uw固定不变,调整管基棗射间电压Ube 。=Ub-Usc 将减小,基流Ib随之减小,而管压降
Uce,随之增大,从而抵消了Usc 增大的部分,使Usc ,基本稳定。如果负载电流Isc 增大,使输出电压Usc 减小时,由于Ub固定,Ube 将增大,使人增大,
Uce减小,也同样地使Usc 基本稳定。
图13稳压电路
从上面分析中可以看到,调整管既象是一个自动的可变电阻:当输出电压增大时,它的“阻值”就增大,分担了大出来的电压;当输出电压减小时,它的“阻值” 就减小,补足了小下去的电压。无论是哪种情况,都使电路保持输出一个稳定的电压。“指挥”调整管变化的是输出电压的变化量?Usc ;正是ΔUsc 控制调整管的基极电流Ib,才使得调整管随着ΔUsc 变化。换句话说,是不稳定的输出电压,驱动调整管去稳定输出电压
2.4电动机开关电路
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