【專業(yè)文檔】電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)

1、電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)題目：可調(diào)直流穩(wěn)壓電源作者：學(xué)號(hào)：專業(yè)班級(jí)：學(xué)校：指導(dǎo)老師：2010年6月18日可調(diào)直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)目錄1、 設(shè)計(jì)要求2、 原理框圖及相關(guān)說明3、 電路各組成部分電路圖及相關(guān)說明1) )變壓器2) 整流及濾波電路3) 穩(wěn)壓電路4、 電路各部分元器件參數(shù)設(shè)計(jì)及元件選擇1) )穩(wěn)壓部分2) 整流及濾波部分3) 變壓器部分5、 可調(diào)直流穩(wěn)壓電源完整電路圖6、 結(jié)束語可調(diào)直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)摘要在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，主要采用交流電，但是在某些場(chǎng)合，例如電解、電鍍、蓄電池的充電、直流電動(dòng)機(jī)等，都需要用直流電源供電。止匕外，在電子線路和自動(dòng)化控制裝置中還需要用電壓非常穩(wěn)定的直流電源。為了得

2、到直流電,除了用直流發(fā)電機(jī)和干電池外，目前廣泛采用各種半導(dǎo)體直流電源。正文一、設(shè)計(jì)要求1) 輸入市電電壓為220V。2) 輸出電壓范圍為612V3) 負(fù)載功率范圍為1.8。4) 具有過流保護(hù)功能。二、原理框圖及相關(guān)說明可調(diào)直流穩(wěn)壓電源原理框圖可調(diào)直流穩(wěn)壓電源由變壓器、流流、濾波、和穩(wěn)壓電路四部分組成，其原理框圖如上。工作原理為：電網(wǎng)供給的交流電壓Ui經(jīng)電源變壓器降壓后，得到符合電路需要的交流電壓U2,然后由整流電路變換成方向不變，大小隨時(shí)間變化的脈動(dòng)電壓U3,再用濾波器濾去其交流分量，就可以得到比較平直的直流電壓U1。但這樣的直流輸出電壓還會(huì)歲交流電網(wǎng)電壓的波動(dòng)貨負(fù)載的變動(dòng)而變化。在對(duì)直流供電

3、要求較高的場(chǎng)合，還需要使用穩(wěn)壓電路，以保證輸出直流電壓,急定。三、電源各組成部分電路圖及相關(guān)說明1) 變壓器變壓器是將電網(wǎng)電壓變換為符合整流需要的電壓，同時(shí)還可以起到與電網(wǎng)隔離的作用。即將交流輸入U(xiǎn)i變換為符合整流需要的電壓U2.變壓器電路圖2) 整流及濾波電路整流電路是利用整流元件二極管具有單向?qū)щ姷奶匦詫⒔涣麟妷鹤儞Q為單向脈動(dòng)電壓。濾波器的作用是減小整流輸出電壓的脈動(dòng)程度，以適合負(fù)載的需要。整流電路輸出的單向脈動(dòng)電壓中包含交流成分和直流成分，濾波器就是將交流成分濾除，保留直流成分4個(gè)二極管接成電整流電路采用單向橋式整流器。單向橋式整流電路是由橋的形式構(gòu)成的。濾波器采用電容濾波，電容濾波器是

4、根據(jù)電容器的端電壓在電路狀態(tài)改變時(shí)不能躍變的原理制成的。整流及濾波電路圖如下。在變壓器二次側(cè)電壓U2的正半周時(shí)，設(shè)其極性為上正下負(fù)即a點(diǎn)電位高于b點(diǎn)，則二極管Di和D3導(dǎo)通，D2和D4截止，電流i的通路是從aPiRl3這時(shí)，負(fù)載電阻上得到一個(gè)上正下負(fù)的半波電壓。在電壓Ui的負(fù)半周時(shí)，變壓器二次側(cè)的極性為上負(fù)下正，即b點(diǎn)的電位高于a點(diǎn)。因此，D1和D3截止，D2和D4導(dǎo)通，電流i的通路時(shí)七Dr-RrD4-a。同樣，在負(fù)載電阻上得到一個(gè)上正下負(fù)的半波電壓。單向橋式整流電路的電壓波形圖如下。單向橋式整流電路輸入輸出電壓波形(a)輸入電壓波形，(b)輸出電壓波形在整流二極管導(dǎo)通時(shí)，電路一方面供電給負(fù)載

5、，同時(shí)又對(duì)電容器充電。忽略二極管正向壓降的情況下，充電電壓”與上升的脈沖電壓U3一致，Uc和U3同時(shí)達(dá)到最大值。而后U3和Uc都開始下降，U3按正弦規(guī)律下降，當(dāng)U3小于Uc時(shí)，二極管承受方向電壓截止，電容器對(duì)負(fù)載Rl放電，負(fù)載中仍有電流。在U3的下一個(gè)脈沖內(nèi)，當(dāng)U3大于Uc時(shí)二極管再次導(dǎo)通，電容器再次被充電，重復(fù)上述過程。濾波后的輸出電壓波形圖如下。單向橋式整流濾波電路輸出電壓波形4）穩(wěn)壓電路經(jīng)整流濾波后的電壓往往會(huì)隨交流電源電壓的波動(dòng)和負(fù)載的變化而變化。電壓的不穩(wěn)定有時(shí)會(huì)產(chǎn)生測(cè)量和計(jì)算的誤差，引起控制裝置工作不穩(wěn)定，甚至根本無法正常工作。穩(wěn)壓電路的功能是在交流電源電壓波動(dòng)或負(fù)載變動(dòng)時(shí)，使直流

6、輸出電壓穩(wěn)定。穩(wěn)壓部分為串聯(lián)負(fù)反饋型穩(wěn)壓電路，它由調(diào)整元件（晶體管）、比較放大器、取樣電路Ri、R2,基準(zhǔn)電壓電路Dz、R3和過流保護(hù)電路T3管及電阻R4、R5、R6等組成。電路如下。串聯(lián)負(fù)反饋穩(wěn)壓電路直流整個(gè)穩(wěn)壓電路是一個(gè)具有電壓串聯(lián)負(fù)反饋的閉環(huán)系統(tǒng)，其穩(wěn)壓過程為：當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)或負(fù)載變動(dòng)引起輸出電流電壓發(fā)生變化時(shí)，取樣電路取出輸出電壓的一部分送入比較放大器，并與基準(zhǔn)電壓Uz進(jìn)行比較，產(chǎn)生的誤差信號(hào)經(jīng)比較放大器放大后送至調(diào)整管的基極，使調(diào)整管改變其管壓降，以補(bǔ)償輸出電壓的變化，從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。例如，設(shè)由于電源電壓或負(fù)載電阻的變化而使輸出電壓Uo升高時(shí)，則有如下負(fù)反饋穩(wěn)壓過程：Uo

7、升高導(dǎo)致取樣電壓Uf升高，進(jìn)而使比較放大器的輸入信號(hào)增大，使輸出電壓即晶體管Ti的基極電壓Ubi降低，進(jìn)而使晶體管Ti的集電極與發(fā)射極之間的電壓Uce增大從而使負(fù)載電阻分壓減小，Uo下降，從而使輸出電壓保持穩(wěn)定。當(dāng)輸出電壓降低時(shí)，其穩(wěn)壓過程相反。由于在穩(wěn)壓電路中調(diào)整管與負(fù)載串聯(lián)，因此流過它的電流與負(fù)載電流一致。當(dāng)輸出電流過大或發(fā)生短路時(shí)，調(diào)整管會(huì)因?yàn)殡娏鬟^大或電壓過高而損害，所以需要對(duì)調(diào)整管加以保護(hù)。電路中，晶體管T2、R4、R5、R6組成減流型保護(hù)電路。此電路當(dāng)輸出電流超過設(shè)計(jì)極限時(shí)開始起保護(hù)作用，使輸出電路減小，輸出電壓下降。故障排除后電路能自動(dòng)恢復(fù)正常工作。調(diào)整R6的阻值，可設(shè)置保護(hù)電路

8、起保護(hù)作用的極限電流值。四、電路各部分元器件參數(shù)課件及元件選擇i、穩(wěn)壓部分基準(zhǔn)電壓電路中穩(wěn)壓二極管Dz選用型號(hào)為2CW54勺穩(wěn)壓二極管，其穩(wěn)壓電壓Uz為5.56.5V,穩(wěn)壓電流Iz為10mA最大穩(wěn)定電流38mA設(shè)Uz的穩(wěn)定電壓為6V,貝U由U0=(1+R11/(R12+R2)Uz輸出電壓U0的范圍為612V得R/R2=2設(shè)置R=1KQ,則R=1KQ又因?yàn)檩敵龉β史秶鸀?.86.2W所以負(fù)載電阻RL的阻值為20Q任設(shè)一個(gè)輸出電壓L0,例如設(shè)U=10V貝UR=(以-Uz)/IZ=(10-6)/10-2=400Q而R4為2.7KQ,R為620Q,R為30QCi用以抵消輸入端接線的電感效應(yīng)，防止產(chǎn)生自

9、激振蕩，接線不長時(shí)也可不用。C0是為了瞬時(shí)增減負(fù)載電流時(shí)不致引起輸出電壓有較大的波動(dòng)。C、Q一般在0.11uF之間，選用C,C0的容量為0.33uF。在實(shí)際應(yīng)用中，C和G要求用高頻性能好的無極性電容。2、整流及濾波部分因?yàn)閁i比U0大23V所以Ui的范圍為815V取Ui=15V由橋式整流及電容濾波可知Ui弋(1.11.2)U2變壓器二次側(cè)電壓有效值U2=Ui/1.2=12.5V二極管所承受的最高反向電壓URM=1.4U2=17.5V又因?yàn)檎骷盀V波的輸出電流Ii=0.52A所以流過整流二極管的電流ID=(1/2)Ii=0.26A因此可選用二極管型號(hào)為2CZ55B其最大整流電流為1A,反向工作峰值電壓為50V。對(duì)于濾波電容有t=RCA(35)(T/2)式中T為交流電源電壓的周期取t=RC=3T/2所以RC=3X0.02+2=0.03s所以C=0.03/Rl=0.03/20F=1500uF由于電容器的容量是分等級(jí)的，在計(jì)算時(shí)按式t=RCA(35)(T/2)取下限，實(shí)際選擇容量時(shí)向上靠；取C=2200uF耐