AC-DC 电压放大转换器

出处:维库电子市场网 发布于:2025-01-16 16:22:12 | 600 次阅读

  该项目的目的是创建一个 AC 到 DC 电压放大电路。我们学习了如何应用我们在以前的实验室中制作的电路,例如整流电路和稳压器。此外,我们还学会了如何将升压转换器等新电路设计实现到更大的项目中。我们使用了常见的 EE 实验室工作台设备,例如示波器。我们得到了一些规格,其中列出了我们所需的输入电压、稳压器应该输出什么以及我们设计的其他部分的一些限制。
  以下是各种电路元件的一些确切要求:
  1. 输入电压为 ±7.5 VAC,从实验室变压器获得。
  2. +10.0 VDC 至 +20.0 VDC 的连续可调输出电压,可在上述任何电压下向负载提供 0.0 至 0.5 mA 的电流。
  3. 输出电压必须通过电路中的单个电位计进行调节。
  4. 电路必须采用整流器和电容滤波器,以建立约 10 V 的未稳压直流电压,纹波小于 1.0 V。
  5. 电路必须采用升压拓扑,包括一个晶体管开关电感器和一个为输出电容器供电的箝位二极管。这四个部分都必须在其额定限制内运行。
  6. 晶体管开关必须由频率在 50 kHz 至 100 kHz 之间的函数发生器计时。
  7. 转换器的直流输出电压必须具有小于 100 mV 的纹波。
  AC-DC 转换器在行业中非常普遍,因为它们是各种消费电子充电器的支柱。
  特征
  该项目的特点包括一个全桥波整流电路,用于将交流输入转换为可读的直流电压。从那里我们有一个 555 定时器电路,它为升压转换器中的晶体管提供波形。这使得晶体管以 80% 的占空比关闭和打开。从那里我们有了升压转换器电路,它增加了电压。一旦我们增加了电路,我们就添加了一个稳压器,其中包括 4 个齐纳二极管和一个串联的电位计,用于将我们的电压调节在 10 到 20 伏之间。
  评级
  每个电路的额定值和组件详细信息如下:
  整流器:4 个 1N4007 二极管、2 个 100kΩ 电阻器、500kΩ 电阻器、4700μF 电容器、1000μF 电容器、10μF 电容器,变压器 7.5V 交流电
  时钟:LM555 定时器、2.2kΩ 电阻器、6.6kΩ 电阻器、0.01μF 电容器、1.1nF 电容器,在整流器电路的 9V 输入上
  升压转换器:2N7000 MOSFET、2 个 1MΩ 电阻器、100mH 电感器、1000μF 电容器、10μF 电容器、1N4148 二极管,来自整流器的 9V 输入,并使用时钟输出
  稳压器:10kΩ 电位器、1kΩ 电阻器、1N4744A 齐纳二极管、3 个 1N4732A 齐纳二极管,升压转换器的升压电压(约 25V)。此外,还使用了 10kΩ 电阻器和 20kΩ 电阻器作为负载。
  方框图
  图 A. AC-DC 转换器的完整框图
  我们整个电路的输入是来自 VAV Lab 变压器的 7.5V 交流电,该交流电将直接发送到整流电路。我们的整流电路是一个全波整流器,我们的输出将是一个类似直流的信号,保持几乎恒定的正值。其一致性或纹波电压的变化为 Vr 且小于 1V。该输出电压同时进入我们的 Boost Topology 和 Oscillator。振荡器接收类似直流的信号作为电源,以产生具有 80% 占空比的方波,幅度为 2V。该方波被发送到升压拓扑,用于打开或关闭 MOSFET。升压拓扑还接收来自整流电路的类似直流的信号,并将幅度增加到 20V 以上,但仍包含纹波电压。最后,在调节电路中,齐纳二极管用于设置最终输出电压的限制。这是从 10V 到 20V,由齐纳二极管控制,Vr 小于 .1V,由各种电容器控制。调节电路中的单个电位计设置要观察的输出电压,是 10V 还是 20V。
  完整原理图
  我们的电路设计大致遵循框图,即一些较小的电路来执行它们各自的功能,这些电路后来被组合成一个最终的电路。我们发现必须调整某些值才能将电压移动到所需的范围内。原理图中使用的一些值被更改以反映在实际电路中。由于可用组件与模拟的元件不匹配,因此更改了这些值。由于实际电路不如仿真理想,因此需要不同的值才能获得所需的输出,因此进行了额外的更改。原理图如下所示,描述中讨论了从初始设计到最终设计的更改。每个原理图的仿真结果如下。

  Rectifier Schematic

  图 B. 整流器原理图

  带振荡器的升压转换器原理图

  图 C. 升压拓扑示意图
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