直流穩(wěn)壓電源課程設(shè)計(jì)

電氣工程基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)班級：2010電氣2班姓名：楊詩指導(dǎo)老師：雷永鋒孫莉莉作者簡介：楊詩(1990-),男(漢族),四川廣安人，現(xiàn)就讀成都理工電氣工程基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)摘 3 41.1設(shè)計(jì)目 4 4 4第二章直流穩(wěn)壓電源組成原 5 6第四章整 84.1橋式整 8第五章濾 95.1電容濾 95.2電感濾 第六章穩(wěn) 6.1穩(wěn)壓原 2.元件清 第八章安裝與調(diào)試及性能調(diào) 作者簡介：楊詩(1990-),男(漢族),四川廣安人，現(xiàn)在就讀于成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院自動(dòng)化工程系2010級電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)2班，學(xué)號(hào)：2010203052452012年6月13日星期三2電氣工程基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)摘要在精密儀器和家用電器中，都需要穩(wěn)定的直流電壓，但是經(jīng)過整流濾電路之后，還需要接穩(wěn)壓電路。通過整流濾波電路所獲得的直流電源電壓是比較穩(wěn)定的，當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)或負(fù)載電流變化時(shí)，輸出電壓會(huì)隨之改變。電子設(shè)備一般都需要穩(wěn)定的電源電壓。如果電源電壓不穩(wěn)定，將會(huì)引起直流放大器的零點(diǎn)漂移，交流噪聲增大，測量儀表的測量精度降低等，因此必須進(jìn)行穩(wěn)壓。目前中小功率設(shè)備中廣泛采用的穩(wěn)壓電源有并聯(lián)型穩(wěn)壓電路、串聯(lián)型穩(wěn)壓電路、集成穩(wěn)壓電路及開關(guān)型穩(wěn)壓電路。這里采用穩(wěn)壓管設(shè)計(jì)穩(wěn)壓電路，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。穩(wěn)壓電源的種類很多，本課程設(shè)計(jì)介紹硅穩(wěn)壓電路的組成及工作原理。varieswiththevoltageaftervoltagerectifierfiltering,loadandtemperaturewhenthevoltagefluctuationsorwhentheloadcurrentchanges作者簡介：楊詩(1990-),男(漢族),四川廣安人，現(xiàn)在就讀于成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)2010203052452012年6月13日星期三3電氣工程基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)第一章設(shè)計(jì)目的與任務(wù)1.1設(shè)計(jì)目的通過集成直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試，要求學(xué)會(huì)：1.2設(shè)計(jì)任務(wù)(1)當(dāng)輸入電壓在220V±10%時(shí)，輸出電壓為±5v,±12v,±15v和從0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0.11.3設(shè)計(jì)要求作者簡介：楊詩(1990-),男(漢族),四川廣安人，現(xiàn)在就讀于成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院自動(dòng)化工程系2010級電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)2班，學(xué)號(hào)：2010203052452012年電氣工程基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)成源理全變選電壓器擇設(shè)做成計(jì)論壓繪制路路理第二章直流穩(wěn)壓電源組成原理穩(wěn)壓電源一般由變壓器、整流器和穩(wěn)壓器三大部分組成，即變壓器，整流濾波電路和穩(wěn)壓電路。如下圖所示。變壓器把市電交流電壓變?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)壓器再把不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓輸出。穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四個(gè)部分組成，如圖1所示。電源穩(wěn)壓變壓器電路電路電路U2圖(1)穩(wěn)壓電源的組成框圖班，學(xué)號(hào)：2010203052452012年6月13日星期三5電氣工程基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)圖(2)整流與穩(wěn)壓過程圖1穩(wěn)壓電源的組成框圖及整流與穩(wěn)壓過程各部分電路的作用1.交流電壓變換部分一般的電子設(shè)備所需的直流電壓較之交流電網(wǎng)提供的220V電壓相差值。所以，電壓變換部分的主要任務(wù)是將電網(wǎng)電壓變?yōu)樗璧慕涣麟妷海麟娐返淖饔?，是將變換后的交流電壓轉(zhuǎn)換為單方向的脈動(dòng)電壓。由于這種電壓存在著很大的脈動(dòng)成份(稱為紋波),因此一般還不能直接濾波部分的作用是對整流部分輸出的脈動(dòng)直流電進(jìn)行平滑，使之成4.穩(wěn)壓部分第三章作者簡介：楊詩(1990-),男(漢族),四川廣安人，現(xiàn)在就讀于成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院自動(dòng)化工程系2010級電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)2電氣工程基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)電源變壓器的作用是將來自電網(wǎng)的220V交流電壓u1變換為整流電路率為：變壓器的效率如表1所示：??P2P1因此，當(dāng)算出了副邊功率P2后，就可以根據(jù)上表算出原P2由于變壓器的效率??0.7,所以變壓器原邊輸入功率P?1作者簡介：楊詩(1990-),男(漢族),四川廣安人，現(xiàn)在就讀于成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院自動(dòng)化工程系2010級電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)2班，學(xué)號(hào)：2010203052452012年6月13日星期三7電氣工程基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)圖(3)變壓器原理電路圖第四章整流整流是穩(wěn)壓電源的一個(gè)重要組成部分，它的主要作用是進(jìn)行波形變換4.1橋式整流整流電路采用橋式整流電路，電路如圖2所示。在u2的正半周內(nèi)，D2截止。正負(fù)半周內(nèi)部都有電流流過的負(fù)載電阻RL,且方向是一致的。電路的輸出波形如圖3所示。圖4整流電路tt作者簡介：楊詩(1990-),男(漢族),四川廣安人，現(xiàn)在就讀于成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院自動(dòng)化工程系2010級電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)2年6月13日星期三8電氣工程基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)在橋式整流電路中，每個(gè)二極管都只在半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)電，所以流過每個(gè)二周期內(nèi)導(dǎo)電，所以流過每個(gè)二極管的平均電流等于輸出電流的平均值的一半，即。電路中的每只二極管承受的最大反向電壓為2U2(U2是變在設(shè)計(jì)中，常利用電容器兩端的電壓不能突變和流過電感器的電流不能突變的特點(diǎn)，將電容器和負(fù)載電容并聯(lián)或電容器與負(fù)載電阻串聯(lián)，以達(dá)到使輸出波形基本平滑的目的。選擇電容濾波電路后，直流輸出電壓：穩(wěn)壓電第五章濾波盡管全波整流的紋波系數(shù)較之半波整流有很大改善，但還不能直接給負(fù)載供電，需采用濾波電路進(jìn)一步減小紋波。濾波通常是利用電容或電感的能量存儲(chǔ)作用來實(shí)現(xiàn)的。濾波電路種類很多，下面介紹幾種常用的濾波5.1電容濾波電容濾波電路如下圖7所示，由于市電交流電頻率較低(50HZ),圖中電容C一般取值較大，約1000?F以上。作者簡介：楊詩(1990-),男(漢族),四川廣安人，現(xiàn)在就讀于成都班，學(xué)號(hào)：2010203052452012年6月13日星期三9電氣工程基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)不管是在正半周期還是在負(fù)半周期，電源電壓U2一方面向RL供電，另一方面對電容C進(jìn)行充電，由于充電時(shí)間常數(shù)很小(二極管導(dǎo)通電阻和變壓器內(nèi)阻很小),所以，很快充滿電荷，使電容兩端電壓UC基本接近U2m,而電容上的電壓是不會(huì)突變的。現(xiàn)假設(shè)某一時(shí)刻U2的正半周期由零開始上升，因?yàn)榇藭r(shí)電容上電壓UC基本接近U2m,因此U2<UC,D1、D2、年6月13日星期三電氣工程基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)a)RLC越大，電容放電速度越慢，負(fù)載電壓中的紋波成分越小，負(fù)載為了得到平滑的負(fù)載電壓，一般取b)RL越小輸出電壓越小。若C值一定，當(dāng)RL?一，即空載時(shí)有當(dāng)整流電路的內(nèi)阻不太大(幾?)和電阻RL電容C取值滿足式(7)時(shí)，有5.2電感濾波電感濾波電路如下圖8所示，由于市電交流電頻率較低(50HZ),圖中電感L一般取值較大，約幾H以上。作者簡介：楊詩(1990-),男(漢族),四川廣安人，現(xiàn)在就讀于成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院自動(dòng)化11工程系2010級電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)年6月13日星期三電氣工程基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)a)L越大、RL越小，輸出電壓紋波越小。c)電感濾波適用于低電壓、大電流的場合。d)工頻電感體積大，重量重，價(jià)格高，損耗大，電磁輻射強(qiáng)，因此一般少用。此外，為了進(jìn)一步減小負(fù)載電壓中的紋波，電感后面可再接一電容而構(gòu)成倒L型濾波電路或采用π型濾波電路。第六章穩(wěn)壓濾波后的輸出電壓即使紋波很小，也仍然存在穩(wěn)定性的問題。這是因因此，絕大多數(shù)直流電源都必須采用穩(wěn)壓電路進(jìn)行穩(wěn)壓。6.1穩(wěn)壓原理作者簡介：楊詩(1990-),男(漢族),四川廣安人，現(xiàn)在就讀于成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院自動(dòng)化12工程系2010級電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)年6月13日星期三電氣工程基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)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?？烧{(diào)式集器輸出連續(xù)可調(diào)的正電壓，337系列穩(wěn)壓器輸出連可調(diào)的負(fù)電壓，可調(diào)范圍為1.2V~37V,最大輸出電流IOmax為1.5A。穩(wěn)壓內(nèi)部含有過流、過熱保護(hù)電路，具有安全可靠，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。LM317系列和IM337系列的引腳功能相同，管腳圖和典型電路如圖9和圖10.圖9管腳圖圖10典型電路是集成穩(wěn)壓塊輸出端與調(diào)整端之間的固有參考電壓VREF,此電壓加于給定電阻R1兩端，將產(chǎn)生一個(gè)恒定電流通過輸出電壓調(diào)節(jié)電位1,電作者簡介：楊詩(1990-),男(漢族),四川廣安人，現(xiàn)在就讀于成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院自動(dòng)化13工程系2010級電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)2班，學(xué)號(hào)：2010203052452012年6月13日星期三電氣工程基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)阻R1常取值120?~240?,在這里，因?yàn)橹毁I到10K的電位器，再串聯(lián)般使用精密電位器，與其并聯(lián)的電容器C可進(jìn)一步減小輸出電壓的紋波。圖中加入了二極管D,用于防止輸出端短路時(shí)10μF大電容放電倒灌入三包括穩(wěn)定度、等效內(nèi)阻(輸出電阻)、紋波電壓及溫度系數(shù)等。1.穩(wěn)定性好當(dāng)輸入電壓Ui(整流、濾波的輸出電壓)在規(guī)定范能力。在同樣作者簡介：楊詩(1990-),男(漢族),四川廣安人，現(xiàn)在就讀于成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院自動(dòng)化14工程系2010級電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)2班，學(xué)號(hào)：2010203052452012年6月13日星期三負(fù)載變化時(shí)(從空載到滿載),輸出電壓UO應(yīng)基本保持不變。穩(wěn)壓電方面的性能可用輸出電阻表征。輸出電阻(又叫等效內(nèi)阻)r0表示，時(shí)輸出電壓的變化也越小。性能優(yōu)良的穩(wěn)壓電源，輸出電阻可小到1歐，甚至0.01歐。持輸出電壓穩(wěn)定，輸出電壓的漂移用溫度系數(shù)KT來表示。溫度每變化1C1.總原理圖作者簡介：楊詩(1990-),男(漢族),四川廣安人，現(xiàn)在就讀于成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院自動(dòng)化15工程系2010級電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)2班，學(xué)號(hào)：2010203052452012年6月13日星期三電氣工程基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)作者簡介：楊詩(1990-),男(漢族),四川廣安人，現(xiàn)在就讀于成都2班，學(xué)號(hào)：2010203052452012年6月13日星期三電氣工程基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)第八章安裝與調(diào)試及性能調(diào)試先安裝整流電路，再安裝穩(wěn)壓電路，最后再裝上濾波電路(電容)。安裝入端電壓UI的極性，若UI的極性為負(fù)，則說明整流電路沒有接對，此時(shí)若接入穩(wěn)壓電路，就會(huì)損壞集成穩(wěn)壓器。然后接通電源，調(diào)節(jié)RW的值，作者簡介：楊詩(1990-),男(漢族),四川廣安人，現(xiàn)在就讀于成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院自動(dòng)化17工程系2010級電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)電氣工程基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)電位器在0到10K之間，輸1.輸出電壓與最大輸出電流的測試作者簡介：楊詩(1990-),男(漢族),四川廣安人，現(xiàn)在就讀于成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院自動(dòng)化18工程系2010級電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)2班，學(xué)號(hào)：2010203052452012年6月13日星期三測試電路如圖5電路工作時(shí)RL上消耗的功率為：能指標(biāo)的測試電路20Ω的電位器。測試時(shí)，先使RL?20?,交流輸入電壓為220V,用數(shù)字電壓表測量的電壓值就是Uo。然后慢慢調(diào)小RL,直到Uo的值下降5%,此時(shí)流經(jīng)RL的作者簡介：楊詩(1990-),男(漢族),四川廣安人，現(xiàn)在就讀于成都2班，學(xué)號(hào)：2010203052452012年6月13日星期三圖16Uo下降5%(8.332V)時(shí)2.紋波電壓的測試用示波器觀察Uo的峰峰值，(此時(shí)Y通道輸入信號(hào)采用交流耦合AC),然后調(diào)節(jié)自耦變壓器使輸入電壓U1?242V,測出穩(wěn)壓電源對應(yīng)的輸出電壓Uo1;再調(diào)節(jié)自耦變壓器使輸入電壓U1?198V,測出穩(wěn)壓電源的輸出電壓Uo2。則穩(wěn)壓系數(shù)為：因?yàn)椋诒菊{(diào)試中，無法得到自耦變壓器，所以只能把電壓歸算到降壓器的輸出電壓(Ui):作者簡介：楊詩(1990-),男(漢族),四川廣安人，現(xiàn)在就讀于成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院自動(dòng)化20工程系2010級電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)2班，學(xué)號(hào)：2010203052452012年6月13日星期三作者簡介：楊詩(1990-),男(漢族),四川廣安人，現(xiàn)在就讀于成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院自動(dòng)化21工程系2010級電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)2班，學(xué)號(hào)：2010203052452