低頻數(shù)字電子線路課程設計直流穩(wěn)壓電源

1、一、任務技術指標設計一臺串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源，通過電源電路的設計、安裝和調(diào)試，掌握直流穩(wěn)壓電源的工作原理?；疽螅?.輸出直流電壓Vo=+12V。2.最大輸出電流。3.穩(wěn)壓系數(shù)。4.具有過流保護功能。二、總體設計思想1.基本原理一般的電子設備都需要直流電源的供電，所以需要把交流電轉變?yōu)橹绷麟姷闹绷鞣€(wěn)壓電源，流程一般是先經(jīng)過變壓，再整流、濾波，最后進行穩(wěn)壓，然后就基本可以達到直流輸出的要求。其中需要的是電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路。各個電路都有很多種，可以自行選擇。2.系統(tǒng)框圖根據(jù)設計的基本原理，我們可以得到電路框圖電源變壓器整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路交流輸入直流輸出三、具體設計1.總

2、體設計電路總體設計電路分為四個部分，先進行變壓，后將整流電路，濾波電路，穩(wěn)壓電路組合在一起，電路如圖1：圖1 串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源電路2.模塊設計總體設計電路分為大致三個部分。(1)整流電路如圖2：圖2 經(jīng)過變壓后的整流電路此處設計為單相橋式整流電路，在相同的變壓器副邊電壓下，對二極管的參數(shù)要求式一樣的，并且還具有輸出電壓高、變壓器利用率高、脈動小等優(yōu)點，因此在次設計中我選用單相橋式整流電路。在調(diào)整管部分，既可以采用單管調(diào)整也可以采用復合管調(diào)整，但在此設計中要求額定電流Io=500mA，如果用單管的話，可能不能達到這么大的輸出電流，因此在此設計中我選用復合管做調(diào)整管。選擇二極管要依據(jù)二極管的反向

3、耐壓VRM和正向電流IF。由于濾波電容的容量愈大，二極管導通角愈小，通過二極管脈沖電流的幅度愈大，因此，整流管的幅值電流必須加以考慮。流過整流管的平均電流=/2，=+，=+0.01A(式中為穩(wěn)壓器的輸入電流，、分別為流過、，以及調(diào)整端的電流)，則=(0.01+)2?？紤]到電容充電電流的沖擊，正向電流一般取平均電流的23倍。二極管最大反向電壓，。式中為電源變壓器次級電壓有效值，為整流輸出電壓(即穩(wěn)壓器輸入電壓)。為了保證穩(wěn)壓器LM317穩(wěn)定運行，輸入電壓與輸出電壓之差一般在515V范圍，取-=10V，得=1.2Ui=1.2(+10)=12+1.2。設計時可考慮一定的余量。(2)濾波電路如圖3：圖

4、3 濾波電路濾波電解電容的選擇原則是：取其放電時間常數(shù)大于充電周期的35倍，其耐壓值必須大于脈動電壓峰值。對于橋式整流電路來說，脈動電壓峰值為2，的充電周期等于交流電源周期T的一半，即，式中為整流后的等效負載電阻，而=/=(10+)/(0.0l+)，代入式中即可確定值。(3)穩(wěn)壓電路如圖4：圖4 穩(wěn)壓電路為保證穩(wěn)壓器在空載時也能正常工作則流過電阻的電流不能太小。一般取=510mA,故=/=1.25/(510)×10-3120240,式中為穩(wěn)壓器基準電壓。而輸出電壓與、有以下關系：=+(+)=(1+/)+(1)調(diào)節(jié)電阻，即可改變輸出電壓的大小。由于很小(只有50A)，所以式(1)可寫為

5、=(1+/)=1.25(1+/)(2)由式(2)求得=(0.8-1)。電路中保護二極管的選擇比較簡單，只要能保證滿足反向耐壓和沖擊電流這兩個要求就可以了。而的作用主要是限制三極管的基級電流，一般取12k。過流保護電路原理見圖5，為取樣小電阻。當電源工作時，穩(wěn)壓器輸出端輸出正向直流電壓，電機開始啟動。由于直流電機啟動瞬時電流較大(約為額定電流的810倍)，流過小電阻，并經(jīng)對充電。通過設定、的值，使充電時間大于電機啟動時間，V2(9013)處于截止狀態(tài)，電機啟動到穩(wěn)定狀態(tài)后，電流恢復到工作電流。一旦電機發(fā)生短路或堵轉，使電容兩端電壓達到的導通電壓，則導通，強制穩(wěn)壓器的輸出電壓降為基準電壓1.25V

6、。圖5 過流保護原理圖3.仿真及仿真結果分析(1)整流電路仿真如圖6：圖6 整流電路模擬整流后，輸出為峰值22V左右的如圖波形的電壓，單相橋式整流電路實現(xiàn)了由正弦電壓輸入變?yōu)槿鐖D所示波形，沒有了負電壓。(2)濾波電路仿真如圖7所示：圖7 濾波電路模擬濾波電路實現(xiàn)了把整流后的脈動直流電變成波形比較平滑的直流電的過程。如圖仿真結果所示，此時輸出波形較為平緩，實現(xiàn)了濾波的功能。(3)總店路輸出如圖8所示：圖8 電路輸出模擬輸出為12V直流穩(wěn)定電源。實現(xiàn)了直流穩(wěn)點電源的功能。四、結論本文完成了串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源的設計，實現(xiàn)了將220V交流電轉變?yōu)?2V直流穩(wěn)壓電源進行輸出，各個部分電路的仿真也完成了相應電路的功能，通過這次穩(wěn)壓電源的設計,使我鞏固和加深了在模擬電子技術課程中所學的理論知識，對整流電路,濾波電路,穩(wěn)壓電路等的認識更加深刻,并學會查閱相關手冊和資料，提高了分析問題，解決問題的能力。參考資料1 童詩