输入20V交流整流使用7815降压到直流15伏，给MC33153供电

<think>嗯，用户想设计一个电源电路，将20V交流电整流并使用7815稳压器降压为15V直流电，为MC33153芯片供电。首先需要理解整个流程：交流转直流需要整流和滤波，然后稳压到15V。 用户提到的20V交流电是有效值，所以峰值电压应该是$20 \times \sqrt{2} \approx 28.28V$。整流后，滤波电容上的电压会接近峰值减去二极管压降，大约28V左右。7815的输入电压需要高于15V，但也不能太高，否则散热压力大。根据引用[3]中的数据，输入电压在20V左右时效率较高，但7815的压差范围是2-3V，所以输入电压在18-35V之间比较合适。这里28V在范围内，但压差13V确实有点大，需要计算功耗。 7815的最大输出电流是1.5A，但用户给MC33153供电，电流应该不大。假设芯片工作电流100mA，那么7815的功耗就是$(28V - 15V) \times 0.1A = 1.3W$。这样需要散热片，否则温度会很高。引用[3]中提到效率问题，但7815是线性稳压，效率确实不高，压差大时更明显。用户可能需要考虑散热方案，比如合适的散热片。 整流部分，用户需要四个二极管组成的桥式整流，或者整流桥模块。二极管选1N4007，耐压1000V，电流1A足够。滤波电容的计算，根据经验公式$C = \frac{I \times t}{\Delta V}$，假设负载电流100mA，纹波电压1V，周期10ms（50Hz交流的半周期），则电容需要约1000μF，选1000μF/50V的电解电容比较稳妥。 保护措施方面，引用[2]提到过压过流保护，7815自带过热和过流保护，但输入电压较高，建议在输入端加TVS二极管防止浪涌，输出端加0.1μF电容稳定电压。MC33153是电机驱动芯片，可能对电源稳定性要求较高，所以输出电容再加一个10μF的电解电容会更好。 电路结构上，变压器输出20VAC，经过整流桥，接滤波电容，然后7815的输入脚接电容，输出脚接电容，中间可能需要散热片。注意7815的引脚顺序：输入、地、输出。地引脚要可靠接地，否则稳压器无法工作。 用户可能忽略的是交流电压的波动范围。如果20V是标称值，实际可能有±10%的波动，峰值可能达到31V，这时压差更大，功耗增加。所以散热设计要考虑最坏情况。另外，整流桥的散热也要注意，如果电流较大，可能需要小散热片或者选择足够功率的整流桥。 最后，测试时建议先空载测量输出电压是否稳定在15V，再逐步加载检查稳压性能和温度。如果温度过高，可能需要加大散热片或考虑开关电源方案，但成本会增加。引用[4]提到MC34063可用于升压降压，但用户明确要求7815，所以先按线性稳压方案设计。</think>以下是基于7815稳压器的电源电路设计方案，可将20V交流电转换为15V直流电供MC33153芯片使用： ### 电路设计原理 1. **整流滤波** - 20V交流电（有效值）经全波整流后峰值电压： $$V_{peak} = 20 \times \sqrt{2} \approx 28.28V$$ - 整流后需滤波电容平滑电压波动，电容值计算公式： $$C = \frac{I_{load} \times t}{\Delta V}$$ 其中 $t$ 为半周期（10ms/50Hz），$\Delta V$ 为允许纹波电压。 2. **7815稳压关键参数** - **最小输入输出压差**：2V（典型值） - **最大输入电压**：35V - **输出电压**：15V ±4% - **最大输出电流**：1.5A（需散热片）[^4] --- ### 完整电路设计 ```mermaid graph LR AC[20V AC输入] --> BR[整流桥] BR --> C1[滤波电容] C1 --> 7815[7815稳压器] 7815 --> C2[输出电容] C2 --> MC[MC33153芯片] ``` #### 具体元件选型： 1. **整流桥** - 型号：DB107（1A/1000V） - 或4个1N4007二极管搭建 2. **滤波电容**（整流后） - 计算示例（负载电流500mA，纹波≤1V）： $$C = \frac{0.5A \times 0.01s}{1V} = 5000\mu F$$ - **实际选用**：2200μF/35V电解电容 + 100nF陶瓷电容并联 3. **7815外围电路** ```mermaid circuit LR Vin[整流后28V] --> 7815-IN 7815-IN --> C1[0.33μF陶瓷电容] 7815-GND --> GND 7815-OUT --> C2[0.1μF陶瓷电容] 7815-OUT --> MC33153-VCC ``` - **输入电容**：0.33μF（抑制高频干扰） - **输出电容**：0.1μF（提高稳定性） 4. **散热设计** - 压差损耗功率计算（负载电流$I_L$）： $$P_d = (V_{in} - V_{out}) \times I_L = (28V - 15V) \times I_L$$ - 示例：当$I_L=0.3A$时，$P_d=3.9W$ → 需加散热片（参考TO-220封装热阻） --- ### 注意事项 1. **电压波动应对** - 交流输入电压可能波动±10%，整流后峰值最高达31V - **保护措施**：在7815输入端并联36V TVS二极管（如P6KE36A）[^2] 2. **芯片供电要求** - MC33153工作电压范围：8V-18V（典型应用12-15V） - 建议在7815输出端增加10μF钽电容进一步滤波 3. **效率优化** - 线性稳压器效率：$\eta = \frac{V_{out}}{V_{in}} \times 100\% = \frac{15}{28} \approx 53.6\%$ - 若需更高效率，建议改用开关稳压方案（如MC34063）[^4] --- ### 典型电路图 ``` AC20V ┌───┐ ┌───────┐ ~~~~~~~►|~ +|-----|IN OUT|----►15V | | │ │ │ |~ -|-----┤ 7815 ├---- GND └───┘ │ │ │ │ └───────┘ │ ┌┴┐ ┌┴┐ │ │2200μF │ │10μF │ │35V │ │25V └┬┘ └┬┘ GND GND ```