直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)任務(wù)書(共14頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)任務(wù)書 目錄1、 設(shè)計(jì)要求-3二、設(shè)計(jì)目的-3三、設(shè)計(jì)的具體實(shí)現(xiàn)-41.電路工作原理-42.系統(tǒng)概述-41）.直流穩(wěn)壓電源的作用-42).單元電路設(shè)計(jì)、仿真與分析-73.元件參數(shù)的計(jì)算-94.實(shí)驗(yàn)仿真電路圖-105. 測(cè)量輸出電阻值-106. 電壓的測(cè)量與穩(wěn)壓系數(shù)的計(jì)算-11四、心得體會(huì)及建議-12五、附錄 -13六、參考文獻(xiàn)-14前言直流穩(wěn)壓電源通常由變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓控制電路所組成，具有體積小，重量輕，性能穩(wěn)定好等優(yōu)點(diǎn)，電壓從零起連續(xù)可調(diào)，可串聯(lián)或關(guān)聯(lián)使用，直流輸出紋波小，穩(wěn)定度高，穩(wěn)壓穩(wěn)流自動(dòng)轉(zhuǎn)換、限流式過短路保護(hù)和自動(dòng)恢復(fù)功能，

2、是大專院校、工業(yè)企業(yè)、科研單位及電子維修人員理想的直流穩(wěn)壓電源。適用于電子儀器設(shè)備、電器維修、實(shí)驗(yàn)室、電解電鍍、測(cè)試、測(cè)量設(shè)備、工廠電器設(shè)備配套使用。幾乎所有的電子設(shè)備都需要有穩(wěn)壓的電壓供給，才能使其處于良好的工作狀態(tài)。家用電器中的電視機(jī)、音響、電腦尤其是這樣。電網(wǎng)電壓時(shí)高時(shí)低，電子設(shè)備本身耗供電造成不穩(wěn)定因家。解決這個(gè)不穩(wěn)定因素的辦法是在電子設(shè)備的前端進(jìn)行穩(wěn)壓。 直流穩(wěn)壓電源廣泛應(yīng)用于國防、科研、大專院校、實(shí)驗(yàn)室、工礦企業(yè)、電解、電鍍、充電設(shè)備等的直流供電。 總體要求:完成設(shè)計(jì)的Multisim軟件仿真，導(dǎo)出設(shè)計(jì)參數(shù)，給出元器件選型依據(jù)。一、 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求在輸入電壓22

3、0V  50HZ電壓變化范圍±10%條件下：     輸出電壓可調(diào)范圍：一路輸出直流電壓-12V；  另一路輸出-（512V）連續(xù)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源； 最大輸出電流：300mA； 輸出電壓變化量：Uo20m V. 測(cè)出設(shè)計(jì)電路的輸出電阻(輸入電壓變化范圍±10%下,滿載)。 測(cè) 出設(shè)計(jì)電路的穩(wěn)壓系數(shù)( 最低輸入電壓下,滿載)，并將穩(wěn)壓系數(shù)減到最小。 設(shè)計(jì)電路結(jié)構(gòu)，選擇電路元件，給出選擇依據(jù)，畫出電路原理圖。 自擬實(shí)驗(yàn)方法、步驟及數(shù)據(jù)表格，給出各個(gè)參數(shù)指標(biāo)的模擬值。二、設(shè)計(jì)的目的

4、1.學(xué)習(xí)基本理論在實(shí)踐中綜合運(yùn)用的初步經(jīng)驗(yàn)，掌握模擬電路設(shè)計(jì)的基本方法、設(shè)計(jì)步驟、培養(yǎng)綜合設(shè)計(jì)與調(diào)試仿真能力。2.學(xué)會(huì)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)方法和性能指標(biāo)測(cè)試方法。3.培養(yǎng)實(shí)踐技能，提高分析和解決實(shí)際問題的能力。二、 設(shè)計(jì)的具體實(shí)現(xiàn)1.電路工作原理當(dāng)220 交流電經(jīng)變壓器產(chǎn)生低壓交流電時(shí)，電流信號(hào)經(jīng)過橋堆時(shí)產(chǎn)生單向脈動(dòng)電壓，然后再經(jīng)過濾波電路的濾波輸出交流成分較少的平滑的直流電壓，最后經(jīng)過LM7812的穩(wěn)壓作用輸出固定的直流電壓12V，所以可以借鑒這的電壓，產(chǎn)生一組固定的電壓12V，另一組可調(diào)式電壓可由電阻與電位器組成的電路得到范圍為5-12的電壓。三、2.系統(tǒng)概述1）.直流穩(wěn)壓電源的作用：直流穩(wěn)

5、壓電源是電子設(shè)備能量的提供者，對(duì)直流電源要求是：輸出電壓的幅值穩(wěn)定，平滑，變換頻率高，負(fù)載能力強(qiáng)，溫度穩(wěn)定性好。直流穩(wěn)壓電源的組成框圖如下：負(fù)載交流電源變壓器整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路大小合適的交流大小不合適的交流脈動(dòng)直流不穩(wěn)定的直流穩(wěn)定直流 圖 1直流穩(wěn)壓電源的組成框圖組成應(yīng)用：由圖示可知交流電源經(jīng)過變壓器、整流、濾波和穩(wěn)壓四個(gè)環(huán)節(jié)，輸出穩(wěn)定的電源供直流負(fù)載應(yīng)用。 .變壓器部分 （將電力網(wǎng)交流電壓變換為整流所需的交流電壓，同時(shí)達(dá)到隔離交流電路與直流電路的作用。） .整流電路（將在兩個(gè)方向流動(dòng)的交流電變換為單向流動(dòng)的直流電。）a）、半波整流其原理是利用半導(dǎo)體的單向?qū)щ娦越M成的各種整流電路。U0=

6、U2=0.45U2b）、橋式整流其原理是四個(gè)二極管的合理連接 使交流電轉(zhuǎn)換成直流電，并且是全波整流。而單相橋式整流電路與半波整流電路相比，在相同的變壓器副邊電壓下，對(duì)二極管的參數(shù)要求一樣，但直流大小是半波整流的兩倍，輸出電壓高、變壓器利用率高、脈動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)，因此在次設(shè)計(jì)中選用單相橋式整流電路。 .濾波電路（去掉整流后的單向脈動(dòng)直流電中的脈動(dòng)成分,以便獲得比較平滑的直流電。）經(jīng)整流后的電壓仍具有較大的交流分量，不能直接輸出變?yōu)橹绷麟娫矗仨毻ㄟ^濾波電路將交流分量濾掉，盡量保留其輸出中的直流分量，才能獲得比較平穩(wěn)的直流分量，使之波形變得平滑，接近理想的的直流電源。因此可以利用電容兩端電壓不能突變或

7、流經(jīng)電感的電流不能突變的特點(diǎn)，將電容與負(fù)載并聯(lián)，或?qū)㈦姼信c負(fù)載串聯(lián)就能起來濾波作用。 .穩(wěn)壓電路 （利用穩(wěn)壓管或采用一些負(fù)反饋方式，可以使其電路結(jié)構(gòu)自動(dòng)調(diào)節(jié)不穩(wěn)定因素，從而得到穩(wěn)定電壓。） 由于濾波后的直流電壓Ui受電網(wǎng)電壓的波動(dòng)和負(fù)載電流變化的影響，很難保證輸出電流電壓的穩(wěn)定。所以必須在濾波電路和負(fù)載之間加上一個(gè)穩(wěn)壓電路，才能保證輸出直流電壓的進(jìn)一步穩(wěn)定。 當(dāng)交流電電流流過橋堆時(shí)，負(fù)方向的電流改變方向，以正方向的形式從橋堆中流出，從而形成如圖中的綠色部分的電流。當(dāng)這種電流經(jīng)過電容的濾波效果就形成了較為平滑的直流電流。2).單元電路設(shè)計(jì)、仿真與分析1）.變壓器：型號(hào)AIR_CORE_XFORM

8、EP。變壓器的最基本型式，包括兩組繞有導(dǎo)線的線圈，并且彼此以電感方式稱合一起。當(dāng)一交流電 (具有某一已知頻率)流于其中之一組線圈時(shí)，于另一組線圈中將感應(yīng)出具有相同頻率之交流電壓，而感應(yīng)的電壓大小取決于兩線圈耦合及磁交鏈之程度。 一般指連接交流電源的線圈稱之為一次線圈;而跨于此線圈的電壓稱之為一次電壓.。在二次線圈的感應(yīng)電壓可能大于或小于一次電壓，是由一次線圈與二次線圈間的匝數(shù)比所決定的。因此，變壓器區(qū)分為升壓與降壓變壓器兩種。 在此次實(shí)驗(yàn)中我們采用降壓變壓器，目的是將220V交流電降到我們所需的的范圍。2）.橋堆： 型號(hào) 3N247橋堆是一種電子元件，內(nèi)部由多個(gè)二極管組成.主要作用是整流，調(diào)整

9、電流方向。用橋堆整流是比較好的，首先是很方便，而且它內(nèi)部的四個(gè)管子一般是挑選配對(duì)的，所以其性能較接近，還有就是大功率的整流時(shí)，橋堆上都可以裝散熱塊 簡化，使工作時(shí)性能更穩(wěn)定，當(dāng)然使用場(chǎng)合不同也要選擇不同的橋堆，不能只看耐壓是否夠，比如高頻特性等。在實(shí)驗(yàn)中，我們的設(shè)計(jì)的是直流電源，所以我們需對(duì)降壓產(chǎn)生的交流進(jìn)行整流，故選擇此橋堆。3).三端穩(wěn)壓器： 型號(hào)LM7812 三端穩(wěn)壓器，主要有兩種，一種輸出電壓是固定的，稱為固定輸出三端穩(wěn)壓器，另一種輸出電壓是可調(diào)的，稱為可調(diào)輸出三端穩(wěn)壓器，其基本原理相同，均采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。因此在實(shí)驗(yàn)中，我們要產(chǎn)生一固定電壓-12V，故選擇型號(hào)為型號(hào)LM7812KC

10、的三端穩(wěn)壓器。 下圖為LM7812內(nèi)部原理圖：圖4. LM7812內(nèi)部原理圖4）.電容： 2個(gè)0.1uF 1個(gè)uF 1個(gè)470uF。其中470uF的電容是濾波電容，所以其值要較大。0.1uF和1uF的電容都是用于抵消長線傳輸而引起的電感，其容量一般在1uF以下。5）.電阻： 1個(gè)24 1個(gè)64。 電位器 34。6）.開關(guān)： 單刀開關(guān) 1個(gè)3、元件參數(shù)的計(jì)算由模擬電路基礎(chǔ)教程可知，W7812的輸入有效值電壓U3=19V，而經(jīng)過電容的濾波效應(yīng)，所以在經(jīng)過橋堆之前的電壓U2=U3/1.2=15.83V，由此可以算出變壓器的匝數(shù)比N1:N2約為220/15.83/1.414約為10:1。電容C1的選擇

11、，因?yàn)镃1為濾波電容，從理論上來講，濾波電容越大，放電過程越慢，輸出電壓越平滑，平均值越高。但在實(shí)際上，電容的容量越大，不但體積越大，而卻會(huì)使整流二極管流過的沖擊電流更大。根據(jù)參考文獻(xiàn)，可選擇電容C1470uf。電容C2用于抵消長線傳輸而引起的電感，其容量可選擇在1uF以下，故選擇C20.1uF;電容C3改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)，其容量可選1uF及以下。但若C3大，則會(huì)在穩(wěn)壓器輸入端斷開時(shí)，C3通過穩(wěn)壓器放電，所以選擇C3=0.1uF。同理可選擇C4=1uF。由于實(shí)驗(yàn)要求輸出電流IOm=300mA，所亦可根據(jù)固定端的電壓可確定R3=12/0.2=60，根據(jù)穩(wěn)壓器輸出端與公共端電流恒定不變電流I=12

12、/60=0.2A，設(shè)計(jì)要求的電壓范圍，當(dāng)R2接入組織為0時(shí)，I*R1=5，可以算出R1的阻值，當(dāng)R2輸入最大阻值時(shí)，有（R1+R2）=12，以及根據(jù)仿真結(jié)果可以精確算出電阻R1=24，以及電位器R2阻值的組織范圍為034。4.實(shí)驗(yàn)仿真電路圖 圖5. 圖6.5.測(cè)量輸出電阻值6.電壓的測(cè)量與穩(wěn)壓系數(shù)的計(jì)算穩(wěn)壓系數(shù)Sv=Uo/Uo/(Ui/Ui)四課程設(shè)計(jì)心得體會(huì)我們這次的實(shí)驗(yàn)是設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)用的直流穩(wěn)壓電源，電源采用LM317集成穩(wěn)壓器，用220V交流輸入。通過變壓、整流、濾波和穩(wěn)壓四步，將輸出電壓穩(wěn)定在+12V左右，方便實(shí)用。 優(yōu)點(diǎn)：具有輸出紋波小，輸出電壓穩(wěn)定，電流小等特點(diǎn)。電路中多處

13、設(shè)計(jì)有保護(hù)二極管和電阻，可以在非正常情況下保護(hù)電路的安全。 缺點(diǎn)：輸出電流不穩(wěn)定，可以根據(jù)需要再加上一部分穩(wěn)流模塊，穩(wěn)定輸出電流，會(huì)有更廣闊的應(yīng)用前景。從選題到定稿，從理論到實(shí)踐，在整整一個(gè)星期的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識(shí)。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力 通過本課程的學(xué)習(xí)，使我不僅能加深理解和鞏固理論課上所學(xué)的基本概念、基本理論和基本方法，而且能鍛煉我綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),發(fā)現(xiàn),提出，分析和解決實(shí)際問題，以及分析問題和解決問題的能力；同時(shí)對(duì)我進(jìn)行良好的獨(dú)立工作習(xí)慣和科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)，為我后參加科學(xué)研究工作打下良好的基礎(chǔ)。 五、附錄 元件清單元件名稱型號(hào)及數(shù)量橋堆3N247 1個(gè)電容0.1uF 2