直流穩(wěn)壓電源課程設計(-部分)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)直 流 穩(wěn) 壓 電 源 設 計一、設計任務與要求1.輸出電壓在1015V之間連續(xù)可調；2.最大輸出電流；3.穩(wěn)壓系數(shù)，電源內阻；4.有過流保護環(huán)節(jié)，最大輸出電流不超過。二、方案設計與論證直流穩(wěn)壓穩(wěn)壓電源基礎功能由由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四個部分組成，如圖1所示，在這四部分基礎功能上按設計要求需要在添加上過流保護環(huán)節(jié)。 + 電 源 + 整 流 + 濾 波 + 穩(wěn) 壓 + u1 u2 u3 uI U0 _ 變壓器 _ 電 路 _ 電 路 _ 電 路 _（a

2、）穩(wěn)壓電源的組成框圖 u1 u2 u3 uI U0 0 t 0 t 0 t 0 t 0 t （b）整流與穩(wěn)壓過程圖1穩(wěn)壓電源的組成框圖及整流與穩(wěn)壓過程方案一：單相半波整流電路：單相半波整流簡單，使用器件少，它只對交流電的一半波形整流，只要橫軸上面的半波或者只要下面的半波。但由于只利用了交流電的一半波形，所以整流效率不高，而且整流電壓的脈動較大，無濾波電路時，整流電壓的直流分量較小，Vo=0.45Vi，變壓器的利用率低。 方案二：單相全波整流電路：使用的整流器件較半波整流時多一倍，整流電壓脈動較小，比半波整流小一半。無濾波電路時的輸出電壓Vo=0.9Vi，變壓器的利用率比半波整流時高。變壓器二次

3、繞組需中心抽頭。整流器件所承受的反向電壓較高。 方案三：單相橋式整流電路：使用的整流器件較全波整流時多一倍，整流電壓脈動與全波整流相同，每個器件所承受的反向電壓為電源電壓峰值，變壓器利用率較全波整流電路高。綜合3種方案的優(yōu)缺點:決定選用方案三。三、單元電路設計與參數(shù)計算整流電路采用橋式整流電路，電路如圖2所示。在u2的正半周內，二極管D1、D2導通，D3、D4截止；u2的負半周內，D3、D4導通，D1、D2截止。正負半周內部都有電流流過的負載電阻RL，且方向是一致的。電路的輸出波形如圖3所示。圖2整流電路圖3輸出波形圖在橋式整流電路中，每個二極管都只在半個周期內導電，所以流過每個二極管的平均電

4、流等于輸出電流的平均值的一半，即 。電路中的每只二極管承受的最大反向電壓為(U2是變壓器副邊電壓有效值)。在設計中，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，將電容器和負載電容并聯(lián)或電容器與負載電阻串聯(lián)，以達到使輸出波形基本平滑的目的。選擇電容濾波電路后，直流輸出電壓：Uo1=(1.11.2)U2，直流輸出電流： （I2是變壓器副邊電流的有效值。），穩(wěn)壓電路可選集成三端穩(wěn)壓器電路?？傮w原理電路見圖4。圖4 穩(wěn)壓電路原理圖31選擇集成三端穩(wěn)壓器因為要求輸出電壓可調，所以選擇三端可調式集成穩(wěn)壓器?？烧{式集成穩(wěn)壓器，常見主要有CW317、CW337、LM317、LM337。31

5、7系列穩(wěn)壓器輸出連續(xù)可調的正電壓，337系列穩(wěn)壓器輸出連可調的負電壓，可調范圍為1.2V37V，最大輸出電流為1.5A。穩(wěn)壓內部含有過流、過熱保護電路，具有安全可靠，性能優(yōu)良、不易損壞、使用方便等優(yōu)點。其電壓調整率和電流調整率均優(yōu)于固定式集成穩(wěn)壓構成的可調電壓穩(wěn)壓電源。LM317系列和LM337系列的引腳功能相同，管腳圖和典型電路如圖4和圖5.圖4管 腳圖 圖5典型電路輸出電壓表達式為:式中，1.25是集成穩(wěn)壓塊輸出端與調整端之間的固有參考電壓，此電壓加于給定電阻兩端，將產生一個恒定電流通過輸出電壓調節(jié)電位器，電阻常取值，取R1=200根據(jù)LM317輸出電壓表達式，以及輸出電壓是10-15V的

6、要求可計算得到RP1=750，且RP1需串聯(lián)一個電阻R2，R2=1.4K。我們一般使用精密電位器，與其并聯(lián)的電容器C可進一步減小輸出電壓的紋波。圖中加入了二極管D，用于防止輸出端短路時10F大電容放電倒灌入三端穩(wěn)壓器而被損壞。穩(wěn)壓器的輸出端不加電容亦能工作，由于穩(wěn)壓器在11的深度負反饋下工作，當輸出端負載為容性的某一值時，穩(wěn)壓器有可能出現(xiàn)自激現(xiàn)象。因此，在穩(wěn)壓器的輸入端接入0.1F的電容C1，輸出端接入1F的電解電容C5，提供足夠的電流供給，同時可以防止可能發(fā)生的自激振蕩以及減小高頻噪聲和改善負載的瞬態(tài)響應。當輸入端發(fā)生短路時，C5通過穩(wěn)壓器的調整管放電，C5值較大，則放電時的沖擊電流很大，電

7、壓會通過穩(wěn)壓器內部的輸出晶體管放電，可能造成輸出晶體管發(fā)射結反向擊穿。為此，在穩(wěn)壓器兩端并接二極管D2，輸入端短路時C5通過D2放電，保護穩(wěn)壓器。LM317其特性參數(shù)：輸出電壓可調范圍：1.2V37V輸出負載電流：1.5A輸入與輸出工作壓差U=Ui-Uo：340V能滿足設計要求,故選用LM317組成穩(wěn)壓電路。32選擇電源變壓器 電源變壓器的作用是將來自電網的220V交流電壓u1變換為整流電路所需要的交流電壓u2。電源變壓器的效率為：其中：是變壓器副邊的功率，是變壓器原邊的功率。一般小型變壓器的效率如表1所示：表1 小型變壓器的效率 副邊功率 效率0.60.70.80.85 因此，當算出了副邊功

8、率后，就可以根據(jù)上表算出原邊功率。由于LM317的輸入電壓與輸出電壓差的最小值，輸入電壓與輸出電壓差的最大值，故LM317的輸入電壓范圍為： 即 ， 取 變壓器副邊電流： ，取，因此，變壓器副邊輸出功率： 由于變壓器的效率，所以變壓器原邊輸入功率，為留有余地，選用功率為的變壓器。33選用整流二極管和濾波電容由于：，。IN4001的反向擊穿電壓，額定工作電流，故整流二極管選用IN4001。34濾波電容根據(jù) ，和公式可求得： 所以，濾波電容： 電容的耐壓要大于，故濾波電容C取容量為，耐壓為的電解電容。四、總原理圖及元器件清單1總原理圖元件清單元件序列型號元件參數(shù)值數(shù)量備注T1變壓器18V1實際輸入電壓大于18VD1 D2 D3 D4 D5 D6二極管1N4001，1A6也可用1N4007Q1三極管2SC1815N