串聯(lián)型二路輸出直流穩(wěn)壓正電源電路--模電課報(bào)告

1、-. z課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)課程設(shè)計(jì)名稱(chēng)：課程設(shè)計(jì)名稱(chēng)：模擬電路課程設(shè)計(jì)模擬電路課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)題目：課程設(shè)計(jì)題目：串聯(lián)型二路輸出直流穩(wěn)壓正電源電路串聯(lián)型二路輸出直流穩(wěn)壓正電源電路 學(xué)學(xué) 院院 名名 稱(chēng)：稱(chēng)： 航空大學(xué)信息工程學(xué)院航空大學(xué)信息工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)：專(zhuān)業(yè)：通信工程通信工程 班級(jí)：班級(jí)：*： ：評(píng)分：評(píng)分： 教師：教師： 20212021 年年 3 3 月月 1111 日日 模擬電路 課課程程設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)任任務(wù)務(wù)書(shū)書(shū)2021202120212021 學(xué)年第學(xué)年第 2 2 學(xué)期學(xué)期第第 1 1 周周 3 3 周周 題目題目串聯(lián)型二路輸出直流穩(wěn)壓正電源電路串聯(lián)型二路輸出直流穩(wěn)壓正電源電路

2、容及要求容及要求 一路輸出直流電壓一路輸出直流電壓 12V12V；另一路輸出；另一路輸出 5 512V12V 連續(xù)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源；連續(xù)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源； 輸出電流輸出電流 I IO Om=200mAm=200mA；穩(wěn)壓系數(shù)穩(wěn)壓系數(shù) SrSr0.050.05。進(jìn)度安排進(jìn)度安排第第 1 1 周：查閱資料，到機(jī)房學(xué)習(xí)仿真軟件，確定方案，完成原理圖設(shè)計(jì)及仿真；周：查閱資料，到機(jī)房學(xué)習(xí)仿真軟件，確定方案，完成原理圖設(shè)計(jì)及仿真；第第 2 2 周：領(lǐng)元器件、儀器設(shè)備，制作、焊接、調(diào)試電路，完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；周：領(lǐng)元器件、儀器設(shè)備，制作、焊接、調(diào)試電路，完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；第第 3 3 周：檢查設(shè)計(jì)結(jié)果、撰寫(xiě)課設(shè)

3、報(bào)告。周：檢查設(shè)計(jì)結(jié)果、撰寫(xiě)課設(shè)報(bào)告。學(xué)生：-. z摘要摘要隨著電力電子技術(shù)的迅速開(kāi)展，直流電源應(yīng)用非常廣泛，其好壞直接影響著電氣設(shè)備或控制系統(tǒng)的工作性能。這次課設(shè)完成了一個(gè)串聯(lián)型二路輸出直流穩(wěn)壓正電源，把交流電源經(jīng)過(guò)變壓器得到一個(gè)約 12V 的電壓，經(jīng)過(guò)橋堆整流以及電容的濾波之后，再通過(guò) LM7812一端輸出固定電壓，另一端接上可調(diào)電阻輸出可調(diào)電壓。LM7812 是一種三端穩(wěn)壓器，可在一端輸出固定的電壓 12V，由于實(shí)驗(yàn)中有一路需要輸出固定電壓 12V 所以選擇此穩(wěn)壓器。另一端通過(guò)可調(diào)電阻來(lái)實(shí)現(xiàn) 512V的可調(diào)。關(guān)鍵詞：可調(diào) 兩路 直流穩(wěn)壓電源目錄目錄前言前言 1 1第一章設(shè)計(jì)方案第一章設(shè)計(jì)

4、方案 2 2方案設(shè)計(jì) 2第二章電路設(shè)計(jì)第二章電路設(shè)計(jì) 3 32.1 實(shí)驗(yàn)電路原理 32.2 電路設(shè)計(jì)圖 32.3 實(shí)驗(yàn)仿真圖 4第三章單元電路分析與第三章單元電路分析與設(shè)設(shè)計(jì)計(jì) 6 63.1 單元電路分析 63.2 元件參數(shù)計(jì)算 7第四章安裝調(diào)試與結(jié)論分析第四章安裝調(diào)試與結(jié)論分析 8 84.1 安裝與調(diào)試 84.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 8附錄附錄 1010指導(dǎo)時(shí)間：周一、周三、周四下午指導(dǎo)地點(diǎn)：E 樓 311 室任務(wù)下達(dá)2021 年 2 月 25 日任務(wù)完成2021 年 3 月 15 日考核方式1.評(píng)閱 2.辯論 3.實(shí)際操作 4.其它指導(dǎo)教師系部主任-. z參考文獻(xiàn) 10-. z前言前言 電源技術(shù)是一

5、門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的工程技術(shù)，效勞于各行各業(yè)。當(dāng)今電源技術(shù)融合了電氣、電子、系統(tǒng)集成、控制理論、材料等諸多學(xué)科領(lǐng)域。隨著計(jì)算機(jī)和通訊技術(shù)開(kāi)展而來(lái)的現(xiàn)代信息技術(shù)革命，給電力電子技術(shù)提供了廣闊的開(kāi)展前景，同時(shí)也給電源提出了更高的要求。近幾年隨著科技的開(kāi)展，直流穩(wěn)壓電源的工作頻率有原來(lái)的幾十千赫開(kāi)展到現(xiàn)在的幾百千，但是和西方的興旺國(guó)家還是有一定的差距；以美國(guó)為首的幾個(gè)興旺國(guó)家在這方面的研究已經(jīng)轉(zhuǎn)向高頻下電源的拓?fù)淅碚?、工作原理、建模分析等等方面技術(shù)領(lǐng)先；因此，直流穩(wěn)壓電源的研制及應(yīng)用在此方面與之也存在很大的差距。由于電子技術(shù)的特性，電子設(shè)備對(duì)電源電路的要求就是能夠提供持續(xù)穩(wěn)定、滿(mǎn)足負(fù)載要求的電能，而且通常

6、情況下都要求提供穩(wěn)定的直流電能。提供這種穩(wěn)定的直流電能的電源就是直流穩(wěn)壓電源。直流穩(wěn)壓電源在電源技術(shù)中占有十分重要的地位。常見(jiàn)的直流穩(wěn)壓電源，大都采用串聯(lián)式反響式穩(wěn)壓原理，通過(guò)調(diào)整輸出端取樣電阻支路中的電位器來(lái)調(diào)整輸出電壓。由于電位器阻值變化的非線性和調(diào)整圍窄，使普通直流穩(wěn)壓電源難以實(shí)現(xiàn)輸出電壓的準(zhǔn)確調(diào)整。第一章第一章 設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)方案方案設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)本電路由四局部組成：變壓電路、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路。1變壓電路：本電路使用的降壓電路是單相交流變壓器，選用電壓和功率依照后級(jí)電路的設(shè)計(jì)需求而定。2整流電路：整流電路的主要作用是把經(jīng)過(guò)變壓器降壓后的交流電通過(guò)整流變成單個(gè)方向的直流電。但是這

7、種直流電的幅值變化很大。它主要是通過(guò)二極管的截止和導(dǎo)通來(lái)實(shí)現(xiàn)的。常見(jiàn)的整流電路主要有半波整流電路、橋式整流電路等。我們選取橋式整流電路實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的整流功能。-. z 半波整流：U0=U0= = =U U2 2=0.45U2=0.45U2 tdu0021 tdtu02sin2212 橋式整流：然而單相橋式整流電路與半波整流電路相比，在一樣的變壓器副邊電壓下，對(duì)二極管的參數(shù)要求式一樣的，并且還具有輸出電壓高、變壓器利用率高、脈動(dòng)小、見(jiàn)笑了輸出電壓的脈動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，因此在次設(shè)計(jì)中我選用單相橋式整流電路3濾波電路：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?，必須通過(guò)濾波電路將交流分量濾掉

8、。盡量保存其輸出中的直流分量，才能獲得比較平滑的直流分量，使之波形變得平滑，接近理想的的直流電源。 4穩(wěn)壓電路：因?yàn)橐筝敵鲭妷嚎烧{(diào)，所以選擇三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器。穩(wěn)壓部含有過(guò)流、過(guò)熱保護(hù)電路，具有平安可靠，性能優(yōu)良、不易損壞、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。其電壓調(diào)整率和電流調(diào)整率均優(yōu)于固定式集成穩(wěn)壓構(gòu)成的可調(diào)電壓穩(wěn)壓電源。第二章第二章 電路設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì)2.12.1 實(shí)驗(yàn)電路原理實(shí)驗(yàn)電路原理本實(shí)驗(yàn)電路采用輸出電壓可調(diào)且部有過(guò)載保護(hù)功能的三端集成穩(wěn)壓器LM7812 ，一端輸出固定 12V，另一端設(shè)計(jì)輸出電壓 512V 連續(xù)可調(diào)。該電路所用器件較少且組裝方便。220V 交流電壓橋堆整流電容濾波三端穩(wěn)壓器輸出12

9、V可調(diào)512V-. z2.22.2 電路設(shè)計(jì)圖電路設(shè)計(jì)圖圖 2.1 實(shí)驗(yàn)電路圖 2.32.3 實(shí)驗(yàn)仿真圖實(shí)驗(yàn)仿真圖a圖中波形為可調(diào)時(shí)的最小電壓。 圖 2.2 輸出 5V 電壓b圖中波形為可調(diào)時(shí)的最大電壓。 圖 2.3 輸出 12V 電壓c固定端輸出電壓。 圖 2.4 固定端輸出 12V 電壓第三章第三章 單元電路分析與設(shè)計(jì)單元電路分析與設(shè)計(jì)3.13.1 單元電路分析單元電路分析aa變壓電路變壓電路變壓電路由電源變壓器組成，變壓器電路原理圖及其波形變換如下列圖，變壓器的功能是交流電壓變換局部，作用將電網(wǎng)電壓變?yōu)樗璧慕涣麟妷?，即將直流電源和交流電網(wǎng)隔離。圖 3.1 變壓器原理圖(b)(b)整流電

10、路整流電路1電路圖：: 圖 3.2 整流電路原理圖2工作原理：在 V2 的正半周，D1、D3 導(dǎo)通，D2、D4 截止，通過(guò) D1、D3 給 RL提供電流，方向由上向下；在 V2 的負(fù)半周期，D2、D4D 導(dǎo)通，D1、D3 截止，通過(guò)D2、D4 給 RL 提供電流，方向由上向下。cc濾波電路濾波電路-. z電容濾波原理：電容是一個(gè)能儲(chǔ)存電荷的元件。有了電荷，兩極板之間就有電壓 UC=Q/C。在電容量不變時(shí)，要改變兩端電壓就必須改變兩端電荷，而電荷改變的速度，取決于充放電時(shí)間常數(shù)。時(shí)間常數(shù)越大，電荷改變得越慢，則電壓變化也越慢，即交流分量越小，也就“濾除了交流分量。dd三端穩(wěn)壓器：三端穩(wěn)壓器：三端

11、可調(diào)集成穩(wěn)壓器抑制了固定三端穩(wěn)壓器輸出電壓不可調(diào)的缺點(diǎn)，繼承了三端固定式集成穩(wěn)壓器的諸多優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)中，我們要產(chǎn)生一固定電壓12V，應(yīng)選擇型號(hào)為型號(hào) LM7812KC 的三端穩(wěn)壓器。關(guān)于三個(gè)管腳功能，正方從左至右一次為輸入、接地、輸出。 圖 3.3 三端穩(wěn)壓器3.23.2 元件參數(shù)計(jì)算元件參數(shù)計(jì)算電容 C1 為濾波電容，濾波電容越大，放電過(guò)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，而且會(huì)使整流二極管流過(guò)的沖擊電流更大。因此選擇 470uF 的較為適宜。電容 C2 用于抵消長(zhǎng)線傳輸而引起的電感，其容量可選擇在 1uF 以下，應(yīng)選擇 C20.1uF;電容 C3

12、改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)，其容量可選 1uF 及以下。但假設(shè) C3 大，則會(huì)在穩(wěn)壓器輸入端斷開(kāi)時(shí)，C3 通過(guò)穩(wěn)壓器放電，所以選擇 C3=0.1uF。同理可選擇 C4=1uF。實(shí)驗(yàn)要求輸出的電流 Iom=200mA，所以固定端的電阻 R3=12/0.2=60,穩(wěn)壓器的輸出端和公共端電流恒定不變 I=0.2A，當(dāng)電阻未接入時(shí) 5V=I*R1,當(dāng)電阻全接入時(shí)，12V=R1+R2*I。由此可得電阻 R1=24，R2 阻值圍 0-34。第四章第四章 安裝調(diào)試安裝調(diào)試與結(jié)論分析與結(jié)論分析4.14.1 安裝與調(diào)試安裝與調(diào)試1根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路圖標(biāo)清各元件位置。2.準(zhǔn)備好元件清單，并且檢查各元件的好壞。3.區(qū)分三端穩(wěn)壓器

13、的引腳，正確安裝三端穩(wěn)壓器。4.焊接時(shí)要對(duì)各模塊電路進(jìn)展單個(gè)測(cè)試。5.測(cè)試電路前要進(jìn)展平安檢查。6.保證元件接地。-. z7.調(diào)節(jié)電位器，測(cè)量電壓變化圍。 圖 4.1 實(shí)物圖4.24.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)結(jié)果當(dāng)輸入一端輸入 220V，50Hz 交流電壓時(shí)，用萬(wàn)用表測(cè)得固定端的輸出電壓等于12.06V，可調(diào)端的電壓圍為 3.96V10.14V。誤差分析：在測(cè)試電路過(guò)程中可能帶來(lái)誤差的因素有：1.測(cè)量時(shí)接觸點(diǎn)之間的微小電阻造成。2.萬(wàn)用表阻造成誤差。3.電阻及儀器本身的準(zhǔn)確度會(huì)造成系統(tǒng)誤差。4.元件本身參數(shù)不準(zhǔn)確。 本次完成的電路實(shí)現(xiàn)了兩路直流電壓的輸出，但是由于局部元件參數(shù)與理論有偏差，用近似元件代替的，所以可調(diào)的圍與理論計(jì)算值有一定的誤差。如果更換三端穩(wěn)壓器的值可以實(shí)現(xiàn)更大的可調(diào)圍， ，一些元件采用電位器代替的話可以實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)，便于被應(yīng)用。附錄附錄元件名稱(chēng)型號(hào)及數(shù)量橋堆3N247 1 個(gè)電容2 個(gè) 0.1uF 1 個(gè) 1uF 1 個(gè) 470uF電