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LM2596与LM2577组成的双路稳压电源

来源: 作者: 人气: 发布时间:2018-12-13
摘要:一、基本组成1、电源变压器 采用降压变压器将电网交流电压220V变换成复合需要的交流电源。此交流电压经过整流后可获得电子设备所需要的直流电压。2、整流电路
一、基本组成

1、电源变压器

       采用降压变压器将电网交流电压220V变换成复合需要的交流电源。此交流电压经过整流后可获得电子设备所需要的直流电压。

2、整流电路

       利用单相桥式整流电路把方向和大小都变化的50Hz的交流电变换为方向不变但大小仍有脉动的直流电。其优点是电压较高,纹波电压较小,整流二极管所承受的最大反向交流电流流过,变压器的利用率高。

3、滤波电路

        利用储能元件-电容C两端的电压不能突变的性质,采用RC滤波电路将整流电路输出的脉动成分大部分滤除,得到比较平滑的直流电。

4、稳压电路

        使整流滤波后的直流电压不随交流电网和负载的变化扰动而变化 ,由于采用大量高性能的集成模块,从而简化了电路的结构,突出了电源变换问题中的关键部分。通过努力的调试与检测,电路整体性能良好,可以较好的实现设计目的。本电源不仅可以单独使用,还可以置于其它电子设备中作为变压稳压或稳流源使用。

 

二、电源概述

1、电源简介
         电源是电子设备的心脏部分,其质量的好坏直接影响着电子设备的可靠性,而且电子设备的故障60%来自电源,因此作为电子设备的基础元件,电源受到越来越多的重视。现代电子设备使用的电源大致有线性稳压电源和开关稳压电源两大类。
         所谓线性稳压电源,是指在稳压电源电路中的调整管是工作在线性放大区。将220V、50Hz的工频电压经过线性变压器降压以后,经过整流、滤波和稳压,输出一个直流电压。

2、两类电源比较
       线性稳压源的优点是:电源稳定度及负载稳定度较高;输出纹波电压小;瞬态响应速度快;线路结构简单,便于维修;没有开关干扰。
       缺点是:功耗大、效率低,其效率一般只有35~60%;体积大、质量重、不能微小型化;必须有较大容量的滤波电容。
       其中,交换效率低下是线性稳压电源的重要缺点,造成了资源的严重浪费。在这种背景下,开关稳压电源应运而生。
       任何电子设备均需直流电源来供给电路工作。特别是采用电网供电的电子产品。为了适应电网电压波动和电路的工作状态变化,更需要具备适应这种变化的直流稳压电源。
       随着电子技术的发展,人们对如何提高电源的转换效率,增强对电网的适应性,缩小体积,减轻重量进入了深入的研究。开关电源应运而生。七十年代,便应用于电视机的接收,现在已经广泛用于彩电,录像机,计算机,通讯设备,医疗器械,气象等行业。
         开关稳压电源的调整管工作在开关状态,主要优越性是交换效率可高达70~95%。开关稳压电源的优越性还体现在:功耗小、效率高。晶体管在激励信号的激励下,交替的工作在导通-截止的开关状态,转换速度很快,频率一般为50kHz左右。开关晶体管的功耗很小,电源的效率可以大幅度的提高,达到80%以上。
        体积小、重量轻。开关稳压电源里没有采用笨重的工频变压器。调整管上的耗散功率大幅度降低以后,省去了较大的散热片。
        稳压范围宽。开关电源的输出电压是由激励信号的占空比来调节的,输入信号电压的变化可以通过调频或调宽来控制,在工频电网电压变化较大时,它仍能保证有效的稳定输出电压。
        开关稳压电源实现稳压的方法也较多,可以根据实际应用的要求,灵活的选用各种类型的开关稳压电源。电路形式灵活多样。
        开关稳压电源的主要问题是电路比较复杂。输出纹波电压较高,瞬态响应差,并且存在较为严重的开关干扰。当今,开关稳压电源的进一步推广应用的困难是它的制作技术难度大,维修麻烦和成本较高。
         开关稳压电源的效率是与开关管的变换速度成正比的。开关稳压电源中采用了开关变压器,使之由一组输入,得到极性,大小各不相同的多组输出。要进一步提高效率,必须提高电源的工作频率。但是,当频率提高以后,对整个电路元器件的要求,有了进一步的提高。这是需要解决的第二个问题。
         工作在线性状态的稳压电源,具有稳压和滤波的双重作用,因而串联线性稳压电源不产生开关干扰,且纹波电压输出较小。但是,在开关稳压电源中的开关管工作在开关状态,其交变电压和输出电流会通过电路中的元器件产生较强的尖峰干扰和谐振干扰。这些干扰会进入市电电网,影响邻近的电子设备的正常工作。克服这一缺点,进一步提高它的使用范围,是要解决的第三个问题。

3、本电源选择
        根据比较,我们选择线性电源。绝大多数电子电路工作时都需要直流电源,直流电源是电子电路工作状态的保证和能源的提供者。但大多数固定电源允许输出电压±10%的范围内变化,这还不能满足有些电路要求,于是我们设计了输出可调的或允许更大变化范围的电源。
        本电源的性能:采用全集成电路设计制成,具有短路过载自动保护功能, 、 两路,由两个LED分别显示两路输出。精度高,电流性能稳定,连续可调。可用于多路实验用电。
 
4、其性能指标:
(1)工作模式
         整个电流变化范围内输出电压可调节变化。本电源还可以在一定范围内工作在直流源模式。
         下面来介绍我制作的作品,首先将变压器输出18V的交流电经过一个整流滤波电路转化成20V的直流电,如下图

LM2596与LM2577组成的双路稳压电源

       然后经过LM2596-ADJ组成的可调的降压型稳压电路输出1.25至19V的电压,电路如下图调节RW1可改变输出电压,增大输入电压可以增大输出,最大供电电压 45V

LM2596与LM2577组成的双路稳压电源

      再经过LM2577组成的升压稳压电路把LM2596输出的电压升高1到11倍,也就是说如果调节RW1使LM2596输出3V的电压,通过调节LM2577中的RW2是LM2577输出3到33V的电压  如下图  改变RW2的阻值和LM2577的输入电压可以输出3到100V的电压

LM2596与LM2577组成的双路稳压电源

         改稳压电源在输入电压220V、50HZ、电压变化范围+15%~-20%条件下:输出电压可调范围为+1.25V~输入电压大小;最大输出电流为5A,电压调整率不大于0.5%,负载调整率不大于2%;最高输入电压、满载时的输出纹波电压不大于10mV
DC-DC变换器,在输入电压+2.6V~+18V条件下:
        输出电压为+2.6V到100V可调;最大输出电流为3A; 电压调整率不大于1.5%,负载调整率不大于3%;最高输入电压、满载时的输出纹波电压不大于1.2V
        该电源还具有过流及短路保护功能;排除短路故障后,自动恢复为正常状态。防反接,二极管组成电压指示灯。

1). 电感的选择(L1) 
        从图8中所列的4个厂家所列的产品号中选择一个合适的电感,最好使用磁屏蔽结构的电感器。 
2). 输出电容的选择(COUT)
A. 在大多数的应用中,低等效电阻(Low ESR)的电解电容值在82μF到820μF之间,而低等效电阻(Low ESR)的固体钽电容值在10μF到470μF之间效果最好。电容应该靠近IC,同时,电容的管脚要短,连接的覆铜线也要短,电容值不要大于820μF。(参见应用说明的输出电容部分) 
B. 电解电容的耐压至少应是输出电压的1.5倍,为了确保较低的ESR和纹波更低的输出电压,需要更高耐压值的电容器。
3). 吸纳二极管的选择(D1) 
A. 吸纳二极管的最大承受电流能力至少要为最大负载电流的1.3倍,如果设计的电源要承受连续的短路输出,则吸纳二极管的最大承受电流能力要等于LM2596的极限输出电流。对二极管来说,最坏的情况是过载或输出短路。
B. 吸纳二极管的反向耐压至少要为最大输入电压的1.25倍。 
C. 吸纳二极管必须是快恢复的且必须靠近LM2596,此二极管的管脚要短,连接的铜线也要短。由于所需的二极管开关速度快、正向压降低,所以,肖特基二极管是首选,同时,它的性能和效率都很好,特别是在低输出电压情况下更是如此。使用超快恢复或高效整流二极管效果也很好。超快恢复二极管的典型恢复时间为50ns或更快,而IN5400系列的整流二极管速度很慢,通常不用。 
4). 输入电容的选择(CIN) 
      为了防止在输入端出现大的瞬态电压,在输入端和地之间要加一个低ESR(等效电阻)的铝或钽电容作为旁路电容,这个电容要靠近IC。另外,输入电容的RMS(电流均方根值)至少要为直流负载电流的一半。要确保所选的电容的这个参数不能低于直流负载电流的一半。几个不同的铝电解电容的典型均方根电流值所对应的曲线如图13所示。对铝电解电容,其耐压值要为最大输入电压的1.5倍。必须谨慎使用固体钽电容器(见应用信息的输入电容器)。如果使用了钽电容,则它的耐压要为输入电压的2倍,推荐使用生产厂家测试过浪涌电流的电容。使用陶瓷电容为输入旁路电容时要特别小心,因为这可能会在输入脚处引起非常严重的噪声。 

 

下图是我画好的PCB以及做好的电路板

 

LM2596与LM2577组成的双路稳压电源

LM2596与LM2577组成的双路稳压电源

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