可调集成直流稳压电源课程设计报告解读.docx
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可调集成直流稳压电源课程设计报告解读可调集成直流稳压电源课程设计报告解读模拟电子技术课程设计说明书可调直流稳压电源院、部:
电气与信息工程学院学生姓名:
何国前指导教师:
贾雅琼职称讲师专业:
自动化班级:
自本1001班完成时间:
2012.6.3摘要直流稳压电源一般由电源变压器,整流滤波电路及稳压电路所组成。
变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电。
整流器把交流电变为直流电。
经滤波后,稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。
本设计主要采用直流稳压构成集成稳压电路,通过变压,整流,滤波,稳压过程将220V交流电,变为稳定的直流电,并实现电压可在3-9V可调。
关键词:
直流;稳压;变压ABSTRACTDCpowersupplyisgenerallycomposedofatransformer,arectifyingfiltercircuitandavoltagestabilizingcircuit.TransformertopowerACvoltageintoaneededforlowvoltageAC.Arectifierconvertsthealternatingcurrenttodirectcurrent.Throughthefilter,regulatorthenunstableDCvoltageintoastableDCvoltageoutput.ThisdesignmainlyadoptsDCconstitutetheintegratedvoltagestabilizingcircuit,throughthetransformer,rectifier,filter,regulatorof220Valternatingcurrent,changeintothestabledirectcurrent,andrealizesthevoltagecanbe3-9Vadjustable.Keywords:
DCvoltage;voltage;transformer一绪论.1二设计要求.22.1设计一集成稳压电路要求22.2通过设计集成直流稳压电源,要求掌握2三实验原理及设计方案.33.1直流稳压电源的基本原理33.2设计方案选择4四单元电路设计与参数计算.64.1集成三端稳压器64.2选择电源变压器64.3选择整流电路中的二极管74.4滤波电路中滤波电容的选择7五总原理图及元器件清单.95.1总原理图95.2PCB图95.3元件清单10六安装与调试.116.1安装与调试11七性能测试与分析.127.1.输出电压与最大输出电流的测试127.2稳压系数的测量13八结论与心得.15致谢.16参考文献.17一绪论在本学期开设的模拟电子技术基础第十章中,我们学习了直流稳压电源,通过学习我们了解到,在电子线路中,通常都需要电压稳定的直流电源供电。
小功率稳压电源是由(图1-1)电源变压器、整流、滤波和稳压电路等四部分组成。
图1-1集成直流稳压电源结构图其中,交流电网220V的电压通过电源变压器将变为我们需要的电压值,然后通过整流电路将交流电压变成脉动的直流电压。
由于此脉动的直流电压还含有较大的纹波,必须通过滤波电路加以滤波,从而得到平滑的直流电压。
但这样的电压还是会随电网电压波动、负载和温度等的变化而变化。
因而在整流、滤波电路之后,还须接稳压电路,保证输出的直流电压稳定。
此次集成直流电源的课程设计,要求输出电压可调:
电压,最大输出电流:
,输出电压变化量:
,稳压系数:
。
全部过程(从构思设计到实物制作及性能调试)都将由我们自行完成,这就需要我们不仅熟悉了解课本上的知识,还要学会将理论知识应用到我们的实践中,并学会利用书籍资料来帮助自己。
因此,动手参与设计直流稳压电源能巩固、深化和扩展学生的理论知识与初步的专业技能,为以后的专业学习打下坚实的基础。
除此之外,通过课程设计,使学生在理论计算、查阅设计资料、标准与规范的运用和计算机应用方面的能力得到训练和提高。
通过此次课程设计,培养学生综合运用所学知识分析和解决工程实际问题的能力,培养学生正确的设计思想,理论联系实际的工作作风,严肃认真、实事求是的科学态度和勇于探索的创新精神。
二设计要求1.设计一集成稳压电路要求:
(1)输出电压可调:
(2)最大输出电流:
(3)输出电压变化量:
(4)稳压系数:
2.通过设计集成直流稳压电源,要求掌握:
(1)选择适当方案设计电路
(2)计算电源变压器的效率和功率(3)选择整流二极管及计算滤波电容(4)安装调试与测量电路性能三实验原理及设计方案1.直流稳压电源的基本原理直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电的装置,它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。
一般由电源变压器、整流滤波电路及稳压电路所组成,基本框图如下:
图3-1直流稳压电源框图及各级输出波形其中:
(1)电源变压器:
是降压变压器,它的作用是将220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压Ui。
变压器的变比由变压器的副边按确定,变压器副边与原边的功率比为P2/P1=n,式中n是变压器的效率。
(2)整流电路:
利用单向导电元件,将50HZ的正弦交流电变换成脉动的直流电。
图3-2整流电路(3)滤波电路:
可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分滤除。
滤波电路滤除较大的波纹成分,输出波纹较小的直流电压U1。
选用桥式整流滤波。
图3-3桥式整流滤波图3-4滤波后波形图(4)稳压电路:
稳压管稳压电路其工作原理是利用稳压管两端的电压稍有变化,会引起其电流有较大变化这一特点,通过调节与稳压管串联的限流电阻上的压降来达到稳定输出电压的目的。
2设计方案选择:
(1)方案一:
采用7805三端稳压器电源:
固定式三端稳压电源(7805)是由输出脚Vo,输入脚Vi和接地脚GND组成,它的稳压值为+5V,它属于CW78xx系列的稳压器,输入端接电容可以进一步的滤波,输出端也要接电容可以改善负载的瞬间影响,此电路的稳定性也比较好,只是采用的电容必须要漏电流要小的钽电容,如果采用电解电容,则电容量要比其它的数值要增加10倍,但是它不可以调整输出的直流电源;所以此方案不易采用.
(2)方案二:
采用LM317可调式三端稳压器电源:
LM317可调式三端稳压器电源能够连续输出可调的直流电压.不过它只能连续可调的正电压,稳压器内部含有过流,过热保护电路;由一个电阻(R)和一个可变电位器(RP)组成电压输出调节电路,输出电压为:
Vo=1.25(1+RP/R).由此可见此稳压器的性能和稳压稳定都比上一个三端稳压电源要好,所以此此方案可选,此电源就选用了LM317三端稳压电源,也就是方案二.四单元电路设计与参数计算1.集成三端稳压器LM317内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。
调整端使用滤波电容能得到比标准三端稳压高得多的纹波抑制比。
可调整输出电压低到1.25V,保证1.5A输出电流,过流、过热保护。
LM317特性参数:
可调范围为1.25V-37V最大输出点流为1.5A输入与输出工作压差为:
3V-40V。
输出表达式为:
其中,是集成稳压器件的输出电压,为1.25V。
如图所示,改变R2的值,Uo的值即可改变。
当R2短路时,Uo最小,为即1.25V;当R2大于零时,Uo都大于,最大可达37V,如右图所示。
图4-1LM317特性参数确定图2.选择电源变压器1)确定副边电压U2:
根据性能指标要求:
又.(4-1).(4-2)其中:
.(4-3).(4-4)此范围可任选:
根据可得变压的副边电压:
.(4-5)2)确定副边电流:
又副边电流取则.(4-6)3)选择变压器的功率变压器的输出功率:
3.选择整流电路中的二极管变压器的伏变电压桥式整流电路中的二极管承受的最高反向电压为:
.(4-7)桥式整流电路中二极管承受的最高平均电流为:
.(4-8)查手册选整流二极管IN4007,其参数为:
反向击穿电最大整流电流4.滤波电路中滤波电容的选择1)求:
根据稳压电路的稳压系数的定义:
设计要求代入上式,则可求得.(4-9)2)求滤波电容C:
设定:
所以滤波电容:
。
电路中滤波电容承受的最高电压为,所以所选电容器的耐压应大于17V.五总原理图及元器件清单1总原理图.图5-1原理图2.PCB图图5-2PCB图4元件清单表8-1元件清单原件序号型号主要参数数量备注J1变压器12V1实际输入电压大于12V电桥1B4B42,1.5A1也可用1N4001C1电容2200uF1C2电容10nF1C3电容10uF1C4电容1uF1D2D3二极管1N40011R1电阻1R2电阻1R3电位器1U三端稳压器LM317可调范围1.2537V1六安装与调试先将所设计的电路图在Multisim上进行仿真,仿真达到设计所需要求后,再在Protel上画出所设计的电路图,画出PCB图,再按PCB图制作好电路板。
安装时,先安装比较小的原件,所以先安装整流电路,再安装稳压电路,最后再装上电容。
安装时要注意,二极管和电容的极性不要接反。
检查无误后,才将电源变压器与整流滤波电路连接,通电后,用万用表检查整流后输出LM317输入端电压Ui的极性,检测无误后接通电源,调节R3的值,若输出电压满足设计指标,说明稳压电源中各级电路都能正常工作,此时就可以进行各项指标的测试。
图6-1电位器R3取最小时,Uo=8.932V图6-2电位器R3滑到最大时,Uo=3.068V电位器在0到4.8K之间,输出电压连续可调:
约为3V9V。
七性能测试与分析1.输出电压与最大输出电流的测试测试电路如图所示。
一般情况下,稳压器正常工作时,其输出电流Io要小于最大输出电流Iomax,取Io=0.7A,可算出,工作时上消耗的功率为故取额定功率为10W,阻值为的电位器。
测试时,先将,交流输入电压为220V,用数字电压测量的电压指示Uo。
然后慢慢调小,直到Uo的值下降5%。
此时流经的电流就是,记下后,要马上调大的值,以减小稳压器的功耗。
RL=15欧姆,Uo=8.932V,Io=0.621AUo下降5%时(8.52V),Io=0.69A图7-1RL=15欧姆时测试图2.稳压系数的测量在Ui=220V时,测出稳压电源的输出电压Uo,然后调节自耦变压器是输入电压Ui=198V,测出稳压电源的输出电压Uo2。
则稳压系数为:
.(7-1).(7-2)因为在调试中,无法得到自耦变压器,所以只能把电压归算到降压器的输出电压(Ui):
U1=200V,Uo=8.807VU1=220V,Uo=8.932VU1=236V,Uo=8.793V图7-2U1=200V,Uo=8.807V图7-3U1=220V,Uo=8.932V图7-4U1=236V,Ui=8.793V所以,稳压系数:
.(7-3)表8-1设计要求测试结果误差分析Uo=+3V+9V3.068V8.932V0.76%Iomax=800mA621.313mA0.001590八结论与心得经过学习与实践,我还是把我的课程设计报告完成了。
通过这一次的学习与实践,让我对模电知识更近一步的了解,对模电课程中直流稳压电源这一章所涉及的部分元件有了一定的认识;掌握了选择变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压电源,学会了用multisim仿真软件对直流稳压电源进行调试及各部件主要技术指标的测试。
本次课程设
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- 可调 集成 直流 稳压电源 课程设计 报告 解读