直流穩(wěn)壓電源課程設(shè)計(jì)

1、模擬電子課程設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源學(xué)院 : 機(jī)電工程學(xué)院專業(yè)：應(yīng)用電子技術(shù) 班級：電子一班 學(xué)號：姓名：2010.01.05目 錄一、引言3二、設(shè)計(jì)目的4三、設(shè)計(jì)任務(wù)和要求4四、設(shè)計(jì)步驟4五、總體設(shè)計(jì)思路 5六、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及原器件 9七、測試要求9八、設(shè)計(jì)報(bào)告要求9九、注意事項(xiàng)10十、此電路的誤差分析 10十一、心得體會10十二、參考文獻(xiàn) 11十三、結(jié)束語11、引言直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器，整流濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成。變壓器把市電交流電壓變?yōu)樗枰牡蛪航涣麟?。整流器把交流電變?yōu)橹绷麟?。?jīng) 濾波后，穩(wěn)壓器再把不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓輸出。本設(shè)計(jì)主要 采用直流穩(wěn)壓構(gòu)成集成穩(wěn)壓電路，通過變

2、壓，整流，濾波，穩(wěn)壓過程將220V交流電，變?yōu)榉€(wěn)定的直流電，并實(shí)現(xiàn)電壓可在6-13V可調(diào)。關(guān)鍵詞：直流；穩(wěn)壓；變壓AbstractThe direct curre nt is steady to press the power supply gen eral from power tran sformer, commutate the an electric circuit and steady ,press the electric circuit con stitute.Tra nsformer the low-pressure alternate curre nt that electr

3、ic voltage n eed whe n cha nging into in excha nges in electricity in municipal.Commutating the machine change into the direct curre nt to the alter nate curre nt.Through the an empress, it is steady to press the machi ne cha nge into the stable direct curre nt electric voltage exportati on to the u

4、n steady direct curre nt electric voltage aga in. The main adoptio n in this desig nis steady to press the slice con stitutes togather steady to press the electric circuit, pass ing to cha nge to press, commutat ing, the wave steady ran over the dista nee an alter nate curre nt, change into the stab

5、le direct current, and realizes the electric voltage can be adjustable in the 6-13 Vs.Key words: LM317; steady press; cha nge to press二、設(shè)計(jì)目的1 學(xué)習(xí)基本理論在實(shí)踐中綜合運(yùn)用的初步經(jīng)驗(yàn)，掌握模擬電路設(shè)計(jì)的基本方法、設(shè)計(jì)步驟，培養(yǎng)綜合設(shè)計(jì)與調(diào)試能力。2 學(xué)會直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)方法和性能指標(biāo)測試方法。3 培養(yǎng)實(shí)踐技能，提高分析和解決實(shí)際問題的能力。三、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1 設(shè)計(jì)并制作一個連續(xù)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源，主要技術(shù)指標(biāo)要求： 輸出電壓可調(diào)：Uo=+6V+13V 最

6、大輸出電流：lomax=1A 輸出電壓變化量： Uo 15mV 穩(wěn)壓系數(shù)：SVC 0.0032 設(shè)計(jì)電路結(jié)構(gòu)，選擇電路元件，計(jì)算確定元件參數(shù)，畫出實(shí)用原理電路圖。3. 自擬實(shí)驗(yàn)方法、步驟及數(shù)據(jù)表格，提出測試所需儀器及元器件的規(guī)格、 數(shù)量, 交指導(dǎo)教師審核。4. 批準(zhǔn)后，進(jìn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行組裝、調(diào)試，并測試其主要性能參數(shù)。四、設(shè)計(jì)步驟1 電路圖設(shè)計(jì)(1) 確定目標(biāo)：設(shè)計(jì)整個系統(tǒng)是由那些模塊組成，各個模塊之間的信號傳輸， 并畫出直流穩(wěn)壓電源方框圖。(2) 系統(tǒng)分析：根據(jù)系統(tǒng)功能，選擇各模塊所用電路形式。(3) 參數(shù)選擇：根據(jù)系統(tǒng)指標(biāo)的要求，確定各模塊電路中元件的參數(shù)。(4) 總電路圖：連接各模塊電路。2

7、 電路安裝、調(diào)試(1) 為提高學(xué)生的動手能力，學(xué)生自行設(shè)計(jì)印刷電路板，并焊接。(2) 在每個模塊電路的輸入端加一信號，測試輸出端信號，以驗(yàn)證每個模塊能 否達(dá)到所規(guī)定的指標(biāo)。(3) 重點(diǎn)測試穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓系數(shù)。(4) 將各模塊電路連起來，整機(jī)調(diào)試，并測量該系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo)。五、總體設(shè)計(jì)思路1 直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)思路(1) 電網(wǎng)供電電壓交流220V(有效值)50Hz，要獲得低壓直流輸出，首先必須 采用電源變壓器將電網(wǎng)電壓降低獲得所需要交流電壓。(2) 降壓后的交流電壓，通過整流電路變成單向直流電，但其幅度變化大(即 脈動大)。(3) 脈動大的直流電壓須經(jīng)過濾波電路變成平滑，脈動小的直流電，即將交流成份

8、濾掉，保留其直流成份。(4) 濾波后的直流電壓，再通過穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓，便可得到基本不受外界影響的穩(wěn)定直流電壓輸出，供給負(fù)載 RL。2 直流穩(wěn)壓電源原理直流穩(wěn)壓電源是一種將220V工頻交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓輸出的直流電壓的裝置，它需要變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個環(huán)節(jié)才能完成，見圖1。圖1其中：(1) 電源變壓器：是降壓變壓器，它將電網(wǎng) 220V交流電壓變換成符合需要的 交流電壓，并送給整流電路，變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定。(2) 整流電路：利用單向?qū)щ娫?50Hz的正弦交流電變換成脈動的直流 電。(3) 濾波電路：可以將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分加以濾除，從而 得到比較平滑的直流電壓

9、。(4) 穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓電路的功能是使輸出的直流電壓穩(wěn)定，不隨交流電網(wǎng)電壓 和負(fù)載的變化而變化。整流電路常采用二極管單相全波整流電路，電路如圖2所示。在u2的正半周內(nèi)，二極管D1、D2導(dǎo)通，D3、D4截止；u2的負(fù)半周內(nèi)，D3、D4導(dǎo)通，D1、D2截止。正負(fù)半周內(nèi)部都有電流流過的負(fù)載電阻RL，且方向是一致的圖2在橋式整流電路中，每個二極管都只在半個周期內(nèi)導(dǎo)電，所以流過每個二極管的平均電流等于輸出電流的平均值的一半。在設(shè)計(jì)中，常利用電容器兩端的電壓不能突變和流過電感器的電流不能突變的 特點(diǎn)，將電容器和負(fù)載電容并聯(lián)或電容器與負(fù)載電阻串聯(lián)，以達(dá)到使輸出波形 基本平滑的目的。選擇電容濾波電路后，直流輸

10、出電壓：Uo1=（1.11.2）U2，穩(wěn)壓電路可選集成三端穩(wěn)壓器電路，如圖3。VDVD43 設(shè)計(jì)方法簡介(1) 根據(jù)設(shè)計(jì)所要求的性能指標(biāo)，選擇集成三端穩(wěn)壓器。因?yàn)橐筝敵鲭妷嚎烧{(diào)，所以選擇三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器?？烧{(diào)式集成穩(wěn)壓器，常見主要有CW317、CW337。 317系列穩(wěn)壓器輸出連續(xù)可調(diào)的正電壓，337系列穩(wěn)壓器輸出連可調(diào)的負(fù)電壓，可調(diào)范圍為6V13V，最大輸出電流 為1.5A。穩(wěn)壓內(nèi)部含有過流、過熱保護(hù)電路，具有安全可靠，性能優(yōu)良、不易損壞、使 用方便等優(yōu)點(diǎn)。其電壓調(diào)整率和電流調(diào)整率均優(yōu)于固定式集成穩(wěn)壓構(gòu)成的可調(diào)電壓穩(wěn)壓電源。電路系列的引腳功能相同，管腳圖和典型電路如圖4. 圖中加入了二

11、極管D,用于防止輸出端短路時10 yF大電容放電倒灌入三端穩(wěn)壓 器而被損壞。輸出電壓可調(diào)范圍：1.2V37V輸出負(fù)載電流：1.5A輸入與輸出工作壓差 U=Ui-Uo : 340V能滿足設(shè)計(jì)要求，故選用穩(wěn)壓電路。(2) 選擇電源變壓器1) 確定副邊電壓U2:根據(jù)性能指標(biāo)要求：Uomi n=3VUomax=9V又 T Ui-Uoma鎏(Ui -Uo)minUi- Uoin (Ui-Uo)max其中：(Ui-Uoin ) min=3V , (Ui-Uo)max=40V 12V Ui I2U2=14.4W(3) 選擇整流電路中的二極管T變壓器的副邊電壓U2=12V橋式整流電路中的二極管承受的最高反向電

12、壓為：橋式整流電路中二極管承受的最高平均電流為：查手冊選整流二極管IN4001，其參數(shù)為：反向擊穿電壓 UBR=50V17V最大整流電流IF=1A0.4A(4) 濾波電路中濾波電容的選擇1 )求：根據(jù)穩(wěn)壓電路的的穩(wěn)壓系數(shù)的定義：設(shè)計(jì)要求 ug 15mV , SVC 0.003Uo=+3V +9VUi=14V代入上式，則可求得 Ui2）濾波電容C設(shè)定 lo=lomax=0.8A ， t=0.01S則可求得C。電路中濾波電容承受的最高電壓為，所以所選電容器的耐壓應(yīng)大于17V。注意：因?yàn)榇笕萘侩娊怆娙萦幸欢ǖ睦@制電感分布電感，易引起自激振蕩，形 成高頻干擾，所以穩(wěn)壓器的輸入、輸出端常并入瓷介質(zhì)小容量

13、電容用來抵消電感效應(yīng)，抑制高頻干擾。六、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及元器件1.萬用表2.示波器3. 交流毫伏表4.三端可調(diào)的穩(wěn)壓器七、測試要求1 .測試并記錄電路中各環(huán)節(jié)的輸出波形。2 .測量穩(wěn)壓電源輸出電壓的調(diào)整范圍及最大輸出電流。3 .測量輸出電阻Ro。4 .測量穩(wěn)壓系數(shù)。用改變輸入交流電壓的方法，模擬Ui的變化，測出對應(yīng)的輸出直流電壓的變化， 則可算出穩(wěn)壓系數(shù)SV.（注意：用調(diào)壓器使220V交流改變0%。即 Ui=44V）5. 用毫伏表可測量輸出直流電壓中的交流紋波電壓大小，并用示波器觀察、記 錄其波形。6. 分析測量結(jié)果，并討論提出改進(jìn)意見。八、設(shè)計(jì)報(bào)告要求1 .設(shè)計(jì)目的。2 .設(shè)計(jì)指標(biāo)。3 總體設(shè)計(jì)框

14、圖，并說明每個模塊所實(shí)現(xiàn)的功能。4 功能模塊，可有多個方案，并進(jìn)行方案論證與比較，要有詳細(xì)的原理說明。5 總電路圖設(shè)計(jì)，有原理說明。6 實(shí)現(xiàn)儀器，工具。7 分析測量結(jié)果，并討論提出改進(jìn)意見。8 總結(jié)：遇到的問題和解決辦法、體會、意見、建議等。九、注意事項(xiàng)1 焊接時要對各個功能模塊電路進(jìn)行單個測試，需要時可設(shè)計(jì)一些臨時電路用 于調(diào)試。2 測試電路時，必須要保證焊接正確，才能打開電源，以防元器件燒壞。4. 按照原理圖焊接時必須要保證可靠接地。十、此電路的誤差分析綜合分析可以知道在測試電路的過程中可能帶來的誤差因素有： 測得輸出電流時接觸點(diǎn)之間的微小電阻造成的誤差 ； 電流表內(nèi)阻串入回路造成的誤差；

15、 測得紋波電壓時示波器造成的誤差； 示波器，萬用表本身的準(zhǔn)確度而造成的系統(tǒng)誤差；可以通過以下的方法去改進(jìn)此電路： 減小接觸點(diǎn)的微小電阻； 根據(jù)電流表的內(nèi)阻對測量結(jié)果可以進(jìn)行修正； 測得紋波時示波器采用手動同步； 采用更高精確度的儀器去檢測；十一、心得體會通過這次設(shè)計(jì)實(shí)踐。我學(xué)會了直流穩(wěn)壓電源的基本設(shè)計(jì)方法， 對直流穩(wěn)壓電 源的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在對理論的運(yùn)用中，提高了我 們的工程素質(zhì)，在沒有做實(shí)踐設(shè)計(jì)以前，我們對直流穩(wěn)壓電源的撐握都是思想 上的，對一些細(xì)節(jié)不加重視，當(dāng)我們把自己想出來的方案應(yīng)用到實(shí)踐中的時候， 問題出現(xiàn)了，不是不能測試，就是測試的結(jié)果和要求的結(jié)果不相符合。經(jīng)過解 決一個個測試中出現(xiàn)的問題，我們對直流穩(wěn)壓電源的理解得到加強(qiáng)，看到了實(shí) 踐與理論的差距。加深了我們對理論與實(shí)踐聯(lián)系的理解，促進(jìn)了我們運(yùn)用知識 解決具體問題的綜合應(yīng)用能力，特別是對直流穩(wěn)壓電源的應(yīng)用、理解上升到了 更深的一個層次。十二、參考文獻(xiàn) ,華東師范大學(xué)物理系萬嘉若，林康運(yùn)等編著，高等教育出版 社。 ,華中工學(xué)院電子學(xué)教研室編，康華光主編，高等教育出版 社。 ,（第二版）華中科技大學(xué)謝自美主編，華中科技大學(xué)出版社.