直流稳压电流源.docx
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直流稳压电流源
存档资料成绩:
华东交通大学理工学院
课程设计报告书
所属课程名称模拟电子技术课程设计
题目直流稳压电源设计
分院 电信分院
专业班级2009级2班
学 号20090210410223
学生姓名李欢欢
指导教师 李房云
2011年6月23日
华东交通大学理工学院
课程设计(论文)任务书
专业电子信息工程班级2班姓名李欢欢
一、课程设计(论文)题目直流稳压电源设计
二、课程设计(论文)工作:
自2011年6月20日起至2011年6月23日止。
三、课程设计(论文)的内容要求:
1、设计目的
(1)学习直流稳压电源的设计方案
(2)研究直流稳压电源设计的方案
(3)掌握直流稳压电源的稳压系数和内阻测试方法
2、设计要求
(1)如何选择变压器,整流二极管,滤波电容和调整三极管或集成稳压块
(2)合理选择电路结构,并完成电路元件参数设计,绘制电路图。
(3)短路保护实现方案。
(4)掌握直流稳压电源的调试和主要技术指标的测试方案。
(5)撰写设计。
学生签名:
( )
2011年6月22日
课程设计(论文)评阅意见
序号
项目
等 级
优秀
良好
中等
及格
不及格
1
课程设计态度评价
2
出勤情况评价
3
任务难度评价
4
工作量饱满评价
5
设计中创新性评价
6
论文书写规范化评价
7
综合应用能力评价
综合评定等级
评阅人 职称
年月日
目录
第一章系统设计方案论证及分析……………………………2
1.1设计目的………………………………………………2
1.2设计任务………………………………………………3
1.3设计要求………………………………………………4
1.4电路原理分析…………………………………………6
1.5设计方案的选择与论证………………………………7
1.6直流稳压电源的参数设计方法………………………7
第二章单元电路的设计……………………………………9
2.1电源变压器……………………………………………10
2.2整流电路………………………………………………11
2.3滤波电路………………………………………………12
2.4稳压电路………………………………………………13
第三章制作与调试……………………………………………14
3.1安装与检查………………………………………………15
3.2稳压电源各项性能指标的测试…………………………16
3.3误差分析………………………………………………18
第四章结论和心得……………………………………………19
参考文献…………………………………………………………21
第一章:
系统设计方案论证及分析
1.1设计目的
1、学习小功率直流稳压电源的设计与调试方法。
2、掌握小功率直流稳压电源有关参数的测试方法。
3、通过集成直流稳压电源的设计、安装和调试,要求学会:
(1)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;
(2)掌握直流稳压电路的调试及主要技术指标的测试方法。
(3)通过电路的设计可以加深对该课程知识的理解以及对知识的综合运用。
1.2设计任务
设计一波形直流稳压电源,满足:
(1)当输入电压在220V±10%时,输出直流电压为±12V,输出直流电流d的最大为500mA;
(2)输出纹波电压小于5mV,稳压系数小于5%,输出内阻小于0.1欧。
1.3设计要求
直流稳压电源的基本要求:
(1)合理的选择电源变压器;
(2)合理选择集成稳压器;
(3)完成全电路理论设计、计算机辅助分析与仿真、安装调试、绘制电路图;
(4)撰写设计使用说明书。
(5)稳压电源 在输入电压为220V,50HZ.电压变化范围为+10%~-10%条件下:
a.输出直流电压为+12/-12;
b. 最大输出电流为:
Iomax=500mA;
c. 纹波电压(峰-峰值)≤5mV(最低输入电压下,满载);
d. 具有过流保护及短路保护功能;
e.画出总体设计框图,以说明直流稳压电源有哪些相对独立的功能模块组成,标出各个模块之间的联系、变化,并以文字对原理作辅助说明。
设计各个功能模块的电路图,加上原理说明。
选择合适的元器件,接线验证、调试各个功能模块的电路,在接线验证时设计、选择合适的输入信号和输出方式,在充分电路正确性同时,输入信号和输出方式要便于电路的测试和故障排除。
在验证各个功能模块基础上,对整个电路
的元器件和布线,进行合理布局,进行直流稳压电源整个电路的调试。
1.4设计方案的选择与论证
小功率稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成,如图2.1所示。
(a)
u1u2u3uI
(b)整流与稳压过程
图2.1稳压电源的组成框图及整流与稳压过程
方案一:
简单的并联型稳压电源
并联型稳压电源的调整元件与负载并联,因而具有极低的输出电阻,动态特性好,电路简单,并具有自动保护功能;负载短路时调整管截止,可靠性高,但效率低,尤其是在小电流时调整管需承受很大的电流,损耗过大,因此在本实验中不适合此方案。
方案二:
输出可调的开关电源;
开关电源的功能元件工作在开关状态,因而效率高,输出功率大;且容易实现短路保护与过流保护,但是电路比较复杂,设计繁琐,在低输出电压时开关频率低,纹波大,稳定度极差,因此在本实验中不适合此方案。
方案三:
由固定式三端稳压器(7812)组成
由固定式三端稳压器(7812)输出脚V0、输入脚Vi和接地脚GND组成,它的稳压值为+12V,它属于CW78**系列的稳压器,输入端接电容可以进一步滤波,输出端接电容可以改善负载的瞬间影响,此电路比较稳定。
根据实验设计要求,本实验采用方案三。
1.5电路原理分析
直流稳压电源一般由电源变压器T、整流、滤波电路及稳压电路所组成,基本框图如图2.2所示。
各部分的作用:
图2.2
(1)电源变压器T的作用是将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压U2。
变压器副边与原边的功率比为P2/P1=η,式中η是变压器的效率。
(2)整流滤波电路:
整流电路将交流电压U1变换成脉动的直流电压。
再经滤波电路滤除较大的纹波成分,输出纹波较小的直流电压U0。
常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等,如图2.3所示。
图2.3
整流桥将交流电压U2变成脉动的直流电压,再经滤波电容C滤波纹波,输出直流电压U0。
U0与交流电压U2的有效值u2的关系为
U0=(1.1-1.2)u2
每只整流二极管承受的最大的方向电压Vrm=
U2
通过每只二极管的平均电流I=0.5Ir=0.45U2/R
式中,R为整流电路的负载电阻.它为电容C提供放电回路,RC放电时间常数应满足RLC≥(3-5)T/2
式中,T为50HZ交流电压的周期,即20ms.
(3)电压输出稳压器
由于输入电压U1发生波动、负载和温度发生变化时,滤波电路输出的直流电压UI会随着变化。
因此,为了维持输出电压UI稳定不变,还需加一级稳压电路。
稳压电路的作用是当外界因素(电网电压、负载、环境温度)发生变化时,能使输出直流电压不受影响,而维持稳定的输出。
稳压电路一般采用集成稳压器和一些外围元件所组成。
采用集成稳压器设计的稳压电源具有性能稳定、结构简单等优点。
1.6直流稳压电源的参数设计方法
稳压电源的设计,是根据稳压电源的输出电压Uo、输出电流Io、输出纹波电压ΔUop-p等性能指标要求,正确地确定出变压器、集成稳压器、整流桥和滤波电路中所用元器件的性能参数,从而合理的选择这些器件。
直流稳压电源的参数设计可以分为以下三个步骤:
根据稳压电源的输出电压Uo、最大输出电流Iomax,确定稳压器的型号及电路形式。
根据稳压器的输入电压
,确定电源变压器副边电压u2的有效值U2;根据稳压电源的最大输出电流I0max,确定流过电源变压器副边的电流I2和电源变压器副边的功率P2;根据P2,从表1查出变压器的效率η,从而确定电源变压器原边的功率P1。
然后根据所确定的参数,选择电源变压器。
确定整流桥的正向平均电流ID、整流桥的最大反向电压
和滤波电容的电容值和耐压值。
根据所确定的参数,选择整流桥和滤波电容。
设计参数如下:
⑴ 选择三端集成稳压器,确定电路形式
集成稳压器选用L7812cv(1.5A,12V)及PJ7912(1.5A,-12V),其输出电压范围为:
Uo=12V和-12V。
所确定的稳压电源电路如图1.4所示。
图1.4
⑵选择电源变压器
电源变压器有很多种:
有降压的、有升压的,在这次的设计中我用的是降压变压器,它的作用是将来自电网的220V交流电压u1变
为整流电路所需要的交流电压u2。
,其中:
是变压器副边的功率,
是变压器原边的功率。
一般小型变压器的效率如表1所示:
表1小型变压器的效率
副边功率
效率
0.6
0.7
0.8
0.85
因此,当算出了副边功率
后,就可以根据上表算出原边功率
。
U1和U2的取值决定了相关器件及参数的选择,一般情况下,U1应比U0高3V左右(太小影响稳压,太大稳压器功耗大,易受热损坏)。
故可取U1=12+3=15V,考虑电网电压10%的波动,最终取U1=16.7V,由UL=(1.1-1.2)V2,变压器次有效值u2为u2=U1/1.1=15.2V,但因本设计输出电压为12V,故变压器输出电压U2=18V,即变比为0.7,但在实际过程中,由于商家没有,选购了输出为24V的。
⑶选用整流桥和滤波电容
整流桥:
整流输出电压平值
=21.6V
二极管平均电流
=0.327A
二极管最大反向压
=33.94V
故整流桥选用2W06W(1A,50V)
保护二极管选IN4001(1A,50V)
滤波电容:
RLC≥(3-5)T/2,则C1=5T/2RL,式中T为交流电源周期,T=20ms,RL为C1右边的等效电阻,应去最小值,由于Imax=500mA,因此RL=U1/Imax=33,所以C1=C2=1515μf,可见C1的容量较大,应选电解电容,受规格限制,电容的耐压要≥25V,故滤波电容C取容量为2200uF,耐压为25V的电解电容。
发光二极管的保护电阻选用470
.
第二章:
单元电路设计
2.1电源变压器
过整流电路将交流变为脉动的直流电压。
由于此脉动的直流压含有较的纹波,必须通过滤波电路加以滤波,从而得到平滑的直流电压。
电源变压器的作用是将交流220V的电压变为所需的电压值,然后通过的电压还随电网电压波动、负载何温度的变化而变化。
因而在整流、滤波电路之后,还需接稳压电路。
稳压电路的作用是当电网电压波动、负载何温度变化时,维持输出直流电压稳定。
2.2整流电路
利用二极管的单向导电性,将交流电压(电流)变成单向脉动电压(电流)的电路,称为整流电路
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- 直流 稳压 电流
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