直流穩(wěn)壓電源輸出版本

學(xué)期：2015-2016學(xué)年第2學(xué)期姓名：鄶育鄶育直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一直流穩(wěn)壓電源，滿足：(1)當(dāng)輸入電壓在220V±10%時(shí)，輸出電壓為±5V,±12V,±15V和從OV到15V可調(diào)，輸出電流大于1A;-3(2)輸出紋波電壓小于5MV,穩(wěn)壓系數(shù)小于5*10,輸出內(nèi)阻小于電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)共1周。第1天：選材，查資料；第2天：方案分析比較，確定設(shè)計(jì)方案：第3天：電路原理設(shè)計(jì)；第四天：電路仿真，修改設(shè)計(jì)；第5天：編寫整理設(shè)計(jì)說明書。1.畫出整體電路圖。2.對(duì)所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真，使之達(dá)到設(shè)計(jì)任務(wù)要求。3.分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，寫出設(shè)計(jì)書。指導(dǎo)老師：馬耀明時(shí)間：2016年06月29日鄶育直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)摘要當(dāng)今社會(huì)人們極大的享受著電子設(shè)備帶來的便利，但是任何電子設(shè)備都有一個(gè)共同的電路——電源電路。大到超級(jí)計(jì)算機(jī)、小到袖珍計(jì)算器，所有的電子設(shè)備都必須在電源電路的支持下才能正常工作。當(dāng)然這些電源電路的樣式、復(fù)雜程度千差萬別。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、滿足負(fù)載要求的電能，而且通常情況下都要求提供穩(wěn)定的直流電能。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。電源為單向小功率電源，它將頻率為50Hz、有效值為220V的單相交流電±15V和從OV到15V可調(diào)，輸出電流大于1A。通過以上步驟設(shè)計(jì)出電路關(guān)鍵詞：?jiǎn)蜗鄻蚴秸麟娐?；濾波電路；穩(wěn)壓電路；遼寧工程技術(shù)大學(xué)電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)遼寧工程技術(shù)大學(xué)電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)所要求的直流電壓源為單相小功率電源，它可以將頻率為50Hz、有效值為220V的單相交流電壓轉(zhuǎn)化為幅值穩(wěn)定、輸出電流為幾十安以下的直流電壓。直流穩(wěn)壓電源一般是由變壓器，整流濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成。變壓器把市電變?yōu)樗枰牡蛪航涣麟?。整流器把交流電變?yōu)橹绷麟?。?jīng)濾波后，穩(wěn)壓器再將不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓輸出，(1)電源變壓器直流電源的輸入為220V的電網(wǎng)電壓，由于所需直流電壓的數(shù)值和電網(wǎng)電壓的有效值有很大的差別，因此需要通過電源變壓器降壓后，再對(duì)交(2)整流電路變壓器副邊電壓通過整流電路從交流電壓轉(zhuǎn)化為直流電壓，即將正弦波電壓轉(zhuǎn)化為單一方向的脈動(dòng)電壓，可以通過半波整流電路和全波整流電路實(shí)現(xiàn)此功能。但是它們均含有較大的交流分量，會(huì)影響負(fù)載電路的正常(3)濾波電路為了減小電壓的脈動(dòng)，需通過低通濾波電路濾波，使輸出電壓平滑。理想情況下，應(yīng)將交流分量全部濾掉，使濾波電路的輸出電壓僅為直流電壓。但是，由于濾波電路為無源電路，所以接入負(fù)載后勢(shì)必會(huì)影響其濾波(4)穩(wěn)壓電路交流電壓通過整流、濾波后雖然變?yōu)榻涣鞣至枯^小的直流電壓，但是當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)或負(fù)載變化時(shí)，其平均值也將隨之變化。穩(wěn)壓電路的功能是使輸出的直流電壓基本不受電網(wǎng)電壓波動(dòng)和負(fù)載電阻變化的影響，從而獲得足夠高的穩(wěn)定性。鄶育直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)因?yàn)樵O(shè)計(jì)中要求可以輸出正、負(fù)穩(wěn)定電壓，則對(duì)于每一種需要固定輸出的電壓和可調(diào)電壓，都必須由輸出電壓極性相反的兩片集成穩(wěn)壓器實(shí)現(xiàn)。而兩芯片輸入端需要分別加上極性相反的電壓，所以在選擇變壓器時(shí)，有方案一：選用兩個(gè)變壓器，然后把一個(gè)變壓器的負(fù)極和另一個(gè)變壓器的正極連接起來作為參考地(即電勢(shì)為0)。如圖2.1.1所示。方案二：選用一個(gè)帶中間抽頭的變壓器，從中間抽頭引出一條線作為參考地。如圖2.1.2所示。方案比較：由于變壓器的體積比較大，所以在電路中應(yīng)盡量避免使用太多變壓器，另外帶中間抽頭的變壓器也非常常見，經(jīng)分析選用方案二。通變壓器遼寧工程技術(shù)大學(xué)電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)1)工作原理而處于導(dǎo)通狀態(tài)，電流由A經(jīng)負(fù)載電阻流到B點(diǎn)，在u2的負(fù)半周，二極2)主要參數(shù)U0(AV)?U21)工作原理單相橋式整流電路由四只二極管組成，其構(gòu)成原則就是保證在變壓器副邊電壓u2的整個(gè)周期內(nèi)，負(fù)載上的電壓和電流方向始終不變。單相橋式整流電路的電路組成如下圖所示：方案比較：?jiǎn)蜗鄻蚴秸麟娐放c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)要求是一樣的，并且還具有輸出電壓高、變壓器利用率高、脈動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)，因此本設(shè)計(jì)采用方案二--單相橋式整流電由于電容在電路中也有儲(chǔ)能的作用，并聯(lián)的電容器在電源供給的電壓升高時(shí)，能把部分能量存儲(chǔ)起來，而當(dāng)電源電壓降低時(shí)，就把能量釋放出來，使負(fù)載電壓比較平滑，也就是電容具有平波的作用。電容濾波電路簡(jiǎn)單，負(fù)載直流電壓比較高，紋波也較小，適用于負(fù)載電壓較高，負(fù)載變動(dòng)不大的場(chǎng)合，也減輕了電路設(shè)計(jì)和-4-實(shí)際焊接的工作?？梢酝ㄟ^改變RC的大小改變電容的充放電時(shí)間，從而得到較為平滑的輸出電壓曲線。圖2.3.1為電容濾波電路，圖2.3.2為RLC不同時(shí)uo的波形。圖2.3.2RLC不同時(shí)uo的波形由于電感在電路中有儲(chǔ)能的作用，在電路中可以串聯(lián)電感，當(dāng)電源供給的電流增加時(shí)，它把能量存儲(chǔ)起來，而當(dāng)電流減小時(shí)，又把能量釋放出來，使負(fù)載電流比較平滑，即電感有平波的作用。在電感濾波電路中，整流管的導(dǎo)電角較大，峰值電流很小，輸出特性比較平坦，但是由于鐵心的存在，笨重、體積大，容易引起電磁干擾。一般用只用在低電壓、大電流場(chǎng)合。圖2.3.3為電感濾波器的基本電路。鄶育直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)圖2.3.3電感濾波器電路基于以上分析，選用方案一。2.4穩(wěn)壓電路1)電路組成該電路由穩(wěn)壓二極管DZ和限流電阻R所組成的穩(wěn)壓電路使一種最簡(jiǎn)單的直流穩(wěn)壓源。其輸入電壓UI是整流濾波后的電壓，輸出電壓UO就是穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)定電壓，UZ,RL是負(fù)載電阻。圖2.4.1是其電路圖圖2.4.1穩(wěn)壓二極管組成的穩(wěn)壓電路2)穩(wěn)壓原理在穩(wěn)壓二極管所組成的穩(wěn)壓電路中，利用穩(wěn)壓管所起的電流調(diào)節(jié)作用，通過限流電阻R上的電壓或電流進(jìn)行補(bǔ)償，來達(dá)到穩(wěn)壓的目的。穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單，所用元件數(shù)量少；但是，因?yàn)槭芊€(wěn)壓管自身參數(shù)的限制，其輸出電流較小，輸出電壓不可調(diào)節(jié)，因此只適方案二：三端集成穩(wěn)壓器的組成的穩(wěn)壓電路調(diào)整管接在輸入端與輸出端之間，當(dāng)電網(wǎng)電壓或負(fù)載電流波動(dòng)時(shí)，調(diào)整自身的集—射壓降使輸出電壓基本保持不變。放大短路將基準(zhǔn)電壓與從輸出端得到的采樣電壓進(jìn)行比較，然后再放大并送到調(diào)整管的基極。放大倍數(shù)越大，則穩(wěn)定性能越好。由于三端集成穩(wěn)壓器是串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路的一種，而串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路的輸出電壓與基準(zhǔn)電壓成正比，因此，基準(zhǔn)電壓的穩(wěn)定性將直接影響穩(wěn)壓電路的輸出電壓的穩(wěn)定性。采樣電路由兩個(gè)分壓電阻組成，它將輸出電壓變化量的一部分送到放大電路的輸入端。啟動(dòng)電路的作用是在剛接通電流輸入電壓的時(shí)，使調(diào)整管、放大電路和基準(zhǔn)電源等建立起各自的工作電流，而當(dāng)穩(wěn)壓電路正常工作時(shí)啟動(dòng)電路被短開，一面影響穩(wěn)壓電路的性能。保護(hù)電路主要起到限流保護(hù)、過熱保護(hù)和綜合考慮選用方案二作為穩(wěn)壓電路。3各元器件參數(shù)計(jì)算及選擇3.1電源變壓器的選擇變壓器副邊輸出電壓：變壓器副邊輸出電流：鄶育直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)變壓器副邊輸出功率：由上分析，副邊輸出電壓可取40V,輸出電流為2A,為留有余地，一般選功率為100W的變壓器。3.2集成穩(wěn)壓器電路形式的選擇7800,7900系列集成穩(wěn)壓器由于輸出電壓決定于集成穩(wěn)壓器為使電路正常工作，要求輸入電壓U1比輸出電壓Uo至少大(2.5～3)V。輸入端電容用以抵消輸入端較長(zhǎng)接線的電感效應(yīng)，以防止自激振蕩，還可抑制電源的消除電路的高頻噪聲，同時(shí)也具有消振作用。同時(shí)會(huì)在輸入、輸出端的電容之間接保護(hù)二極管，用來防止在輸入端短路時(shí)輸出電容所存儲(chǔ)電荷通過穩(wěn)壓器放電而損壞器件。降壓整流濾波部分所輸出的正向電壓，通過集成穩(wěn)壓管LM7805、整流二極管選1N4001,其極限參數(shù)為URM?50V,而2U2?56.26V,因?yàn)榇笥?U2?56.26V。所以我們選用476?F的電容。4整體電路圖5系統(tǒng)測(cè)試行了測(cè)試。(1)YB4365雙跟蹤示波器(2)數(shù)字萬用表5.2測(cè)試指標(biāo)1)紋波電壓紋波電壓是指疊加在輸出電壓U0上的交流分量。用示波器觀測(cè)其峰-UO不是正弦波，所以用有效值衡量其紋波電壓，存在一定誤差。2)穩(wěn)壓系數(shù)穩(wěn)壓系數(shù)：在負(fù)載電流、環(huán)境溫度不變的情況下，輸入電壓的相對(duì)變化引起輸出電壓的相對(duì)變化，即Su?3)輸出電阻輸出電阻：放大器的輸出電阻相同，其值為當(dāng)輸入電壓不變時(shí)，輸出電壓量與輸出電流變化量之比的絕對(duì)值，即1)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使該直流穩(wěn)壓電路實(shí)現(xiàn)輸出+5V穩(wěn)定電壓。2)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使該直流穩(wěn)壓電路實(shí)現(xiàn)輸出+12V穩(wěn)定電壓。3)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使該直流穩(wěn)壓電路實(shí)現(xiàn)輸出+15V的穩(wěn)定電壓。鄶育直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)同時(shí)輸出±遼寧工程技術(shù)大學(xué)電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)(1)當(dāng)輸入電壓在220V±10%時(shí)，輸出電壓為±5V,±12V,±15V和從OV到15V可調(diào)，輸出電流大于1A。(2)輸出紋波電壓小于5mv,穩(wěn)壓系數(shù)小于5×10-3,輸出內(nèi)阻小于0.1歐。6課程設(shè)計(jì)心得體會(huì)通過將近一周的課程設(shè)計(jì)，使我基本掌握了直流穩(wěn)壓電源的基本組成部分：電源變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路。同時(shí)我學(xué)會(huì)了使用multisim軟件，對(duì)其中的一些原件有了一些初步的掌握，對(duì)其基本性能也回顧本次課程設(shè)計(jì)的過程，我以教材為主線，按照規(guī)定的程序進(jìn)行，針對(duì)的各功能模塊的特點(diǎn)，進(jìn)行拓整合和拓展，以設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源為目我認(rèn)為這是一次非常有意義的實(shí)踐活動(dòng)，它鍛煉了我的獨(dú)立思維能力，同時(shí)也培養(yǎng)了我與人溝通的能力和協(xié)調(diào)組織的能力，培養(yǎng)了我自主學(xué)習(xí)的能力。我們?cè)谡n堂上學(xué)習(xí)的僅僅是理論知識(shí)，而課程設(shè)計(jì)是的面對(duì)現(xiàn)實(shí)，讓我們將所學(xué)理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中。在課程設(shè)計(jì)的過程中，我查閱了很多次設(shè)計(jì)書和指導(dǎo)書。為了讓自己的設(shè)計(jì)更加完善，更加符合工程標(biāo)準(zhǔn)，我們必須一次又一次的查閱資料。所以課程設(shè)計(jì)讓我們養(yǎng)成了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，同時(shí)讓我們更加明白，工程設(shè)計(jì)一定要符合實(shí)際。在做設(shè)計(jì)的過程中我發(fā)現(xiàn)