直流穩(wěn)壓課程設(shè)計(jì)--直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　題目： 直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)</p><p>　　姓 名：_ _ </p><p>　　所在學(xué)院：__ 自動(dòng)化工程學(xué)院 </p><p>　　所學(xué)專業(yè)：__ 電氣工程_ </p><p>

2、　　班 級(jí) __ 10電氣工程4班_ </p><p>　　學(xué) 號(hào) __ </p><p>　　指導(dǎo)教師：___ _ </p><p>　　完成時(shí)間：___2011-6-6 </p><p><b>　　摘要</b></p>&l

3、t;p>　　電源是各種電子，電氣工作的動(dòng)力，是自動(dòng)化部件不可缺少的主要部分，它廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究，經(jīng)濟(jì)建設(shè)，國(guó)防設(shè)施及人民生活等各個(gè)方面，是電子設(shè)備和機(jī)電設(shè)備的基礎(chǔ)。在電源的眾多類型中，直流穩(wěn)壓電源應(yīng)用最為廣泛它與國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門息息相關(guān)，特別是在實(shí)驗(yàn)室，IT也，采礦，小型電器等領(lǐng)域中應(yīng)用最為廣泛。直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器，整流濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成。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)橹绷麟姟＝?jīng)濾

4、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。其中，整流電路采用橋式整流電路，濾波器采用電容濾波電路，穩(wěn)壓電路采用三端集成的穩(wěn)壓器來(lái)穩(wěn)壓。本設(shè)計(jì)主要采用直流穩(wěn)壓構(gòu)成集成穩(wěn)壓電路，通過變壓，整流，濾波，穩(wěn)壓過程將220V交流電，變?yōu)榉€(wěn)定的直流電，并實(shí)現(xiàn)電壓可在5-15V可調(diào)。 </p><p><b>　　Abstract</b>&

5、lt;/p><p>　　The power supply is a dynamical of every kind electronics,electricity equipments work,and it is an indispensability part of automatization.it is extensive to apply to study of science ,economic deve

6、lopments,national defense facilities and people life and so on .It is base of electronic equipments and electromotors.In numerous types of powersupply,the direct current voltage-stabilized source application most for ex

7、tensive ,it is vitally related with the national economy each section,in the labor</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1.緒論4</b></p><p><b>　　2.總體設(shè)計(jì)5</b

8、></p><p>　　2.1設(shè)計(jì)目的……………………………………………………………………………….......................5 2.2任務(wù)與要求5</p><p>　　2.3方案設(shè)計(jì)的選擇與與論證5</p><p>　　3.單元電路設(shè)計(jì)6</p><p><b>　　3.1變壓器8</b>

9、;</p><p><b>　　3.2整流電路8</b></p><p>　　3.3濾波電路10</p><p>　　3.4穩(wěn)壓電路10</p><p><b>　　4.總原理圖11</b></p><p><b>　　5.心得體會(huì)12</b>

10、</p><p><b>　　6.參考文獻(xiàn)12</b></p><p><b>　　7.附錄13</b></p><p><b>　　1.緒論</b></p><p>　　直流電源穩(wěn)壓電路由電源變壓器、整流、濾波和穩(wěn)壓電路等四部分組成。</p><p&g

11、t;　　在電子電路及電子設(shè)備中，通常都需要電壓穩(wěn)定的直流電源供電，作為電子電路中必不可少的組成部分，它的作用之一是為各級(jí)電路中的三極管提供合適的偏置，其次是作為整個(gè)電子電路能量來(lái)源。常見的供電方式有兩種，一種是采用干電池、蓄電池或其他形式如光電池等向電路供電，這種供電方式是用化學(xué)能或其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能之后，向電路提供能量，其缺陷在于能量的使用要受實(shí)際條件（如電池的容量）的限制；另一種是利用電網(wǎng)向電路供電，這種供電方式是把電網(wǎng)的交流

12、電經(jīng)過降壓、整流、濾波和穩(wěn)壓之后，轉(zhuǎn)化為直流電向電路提供能量，其優(yōu)勢(shì)在于電網(wǎng)所提供的能量是源源不斷的。本文提出了一種基于集成穩(wěn)壓器的多輸出線性直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)。 2.總體設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2.1設(shè)計(jì)目的。</b></p><p>　　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

13、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)試能力。</p><p>　　2．學(xué)會(huì)直流穩(wěn)壓方法和性能指標(biāo)測(cè)試方法。</p><p>　　3．培養(yǎng)實(shí)踐技能，提高分析和解決實(shí)際問題的能力。</p><p><b>　　2.2任務(wù)與要求</b></p><p>　　1．輸出電壓可調(diào)：Uo=+5V～+15V;</p&g

14、t;<p>　　2．最大輸出電流：Iomax =1A;</p><p>　　2.3方案設(shè)計(jì)的選擇與論證</p><p><b>　　方案一：</b></p><p><b>　　單相半波整流電路：</b></p><p>　　單相半波整流簡(jiǎn)單，使用器件少，它只對(duì)交流電的一半波形整流，只

15、要橫軸上面的半波或者只要下面的半波。但由于只利用了交流電的一半波形，所以整流效率不高，而且整流電壓的脈動(dòng)較大，無(wú)濾波電路時(shí)，整流電壓的直流分量較小，Vo=0.45Vi，變壓器的利用率低。</p><p><b>　　方案二：</b></p><p><b>　　單相全波整流電路：</b></p><p>　　使用的整流器件

16、較半波整流時(shí)多一倍，整流電壓脈動(dòng)較小，比半波整流小一半。無(wú)濾波電路時(shí)的輸出電壓Vo=0.9Vi，變壓器的利用率比半波整流時(shí)高。變壓器二次繞組需中心抽頭。整流器件所承受的反向電壓較高。</p><p><b>　　方案三：</b></p><p><b>　　單相橋式整流電路：</b></p><p>　　使用的整流器件較全

17、波整流時(shí)多一倍，整流電壓脈動(dòng)與全波整流相同，每個(gè)器件所承受的反向電壓為電源電壓峰值，變壓器利用率較全波整流電路高。</p><p>　　綜合3種方案的優(yōu)缺點(diǎn):決定選用方案三。3.單元電路設(shè)計(jì)</p><p>　　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。</p><p>　　+ 電 源 + 整 流 +

18、 濾 波 + 穩(wěn) 壓 +</p><p>　　u1 u2 u3 uI U0</p><p>　　變壓器 _ 電 路 _ 電 路 _ 電 路 <

19、;/p><p>　?。╝）穩(wěn)壓電源的組成框圖</p><p>　　u1 u2 u3 uI U0 </p><p>　　0 t 0 t 0

20、t 0 t 0 t </p><p>　　（b）整流與穩(wěn)壓過程</p><p>　　圖（1）穩(wěn)壓電源的組成框圖及整流與穩(wěn)壓過程</p><p><b>　　3.1變壓器</b></p><p>　　變壓器，只需選用正確的一，二次側(cè)的匝數(shù)比。電源變壓器的作用是將來(lái)自電網(wǎng)的220V交流電

21、壓u1變換為整流電路所需要的交流電壓u2。電源變壓器的效率為：</p><p>　　其中：是變壓器副邊的功率，是變壓器原邊的功率。一般小型變壓器的效率如表所示： 因此，當(dāng)算出了副邊功率后，就可以根據(jù)上表算出原邊功率。</p><p>　　（圖2）小型變壓器的效率</p><p>　　U2=5.8V 所以選用 N1/N2=38 的變壓器。</p>

22、;<p>　　變壓器副邊電流： ，取，</p><p>　　因此，變壓器副邊輸出功率： </p><p>　　由于變壓器的效率，所以變壓器原邊輸入功率，為留有余地，選用功率為的變壓器。</p><p><b>　　3.2整流電路</b></p><p>　　整流電路采用橋式整流電路，電路如圖2所示。在u2的

23、正半周內(nèi)，二極管D1、D4導(dǎo)通，D2、D3截止；u2的負(fù)半周內(nèi)，D2、D3導(dǎo)通，D1、D4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。</p><p>　　圖（3.1）橋式整流電路</p><p>　　圖（3.2）橋式整流電路的波形圖</p><p>　　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)二極管

24、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(U2是變壓器副邊電壓有效值)。由于電容兩端的電壓U4=1.2*U2=7V,則U2=5.8V由于： 。IN4001的反向擊穿電壓，額定工作電流，故整流二極管選用IN4001。</p><p><b>　　3.3濾波電路</b></p><p>　　經(jīng)典濾波的概念，是

25、根據(jù)傅里葉分析和變換提出的一個(gè)工程概念。根據(jù)高等數(shù)學(xué)理論，任何一個(gè)滿足一定條件的信號(hào)，都可以被看成是由無(wú)限個(gè)正弦波疊加而成。換句話說(shuō)，就是工程信號(hào)是不同頻率的正弦波線性疊加而成的，組成信號(hào)的不同頻率的正弦波叫做信號(hào)的頻率成分或叫做諧波成分。只允許一定頻率范圍內(nèi)的信號(hào)成分正常通過，而阻止另一部分頻率成分通過的電路，叫做經(jīng)典濾波器或?yàn)V波電路。</p><p>　　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

26、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：Uo1=(1.1～1.2)U2，直流輸出電流：（I2是變壓器副邊電流的有效值。）。由電路原理圖可知，濾波電容兩端的電壓為2V+5V=7V, 這里為了有個(gè)更好的濾波效果，特選用35V/1000Uf 的電容。</p><p>　　圖（4）濾波電路及TLCO4引腳說(shuō)明</p>

27、<p><b>　　3.4穩(wěn)壓電路</b></p><p>　　穩(wěn)壓電路可選集成三端穩(wěn)壓器電路。</p><p>　　三端式穩(wěn)壓器由啟動(dòng)電路、基準(zhǔn)電壓電路、取樣比較放大電路、調(diào)整電路和保護(hù)電路等部分組成。下面對(duì)各部分電路作簡(jiǎn)單介紹。</p><p><b>　?。?）啟動(dòng)電路</b></p>&l

28、t;p>　　啟動(dòng)電路的作用是在剛接通直流輸入電壓時(shí)，使調(diào)整管、放大電路和基準(zhǔn)電源等部分建立起各自的工作電流。當(dāng)穩(wěn)壓電路正常工作后，啟動(dòng)電路被斷開，以免影響穩(wěn)壓電路的性能。</p><p><b>　?。?）放大電路</b></p><p>　　放大管用復(fù)合管，電路組態(tài)為共射接法，并采用有源負(fù)載，可以獲得較高的電壓放大倍數(shù)。</p><p>

29、;<b>　?。?）取樣電路</b></p><p>　　對(duì)輸出電壓進(jìn)行采樣，并送到放大電路的輸入端。</p><p><b>　　（4）調(diào)整管</b></p><p>　　調(diào)整管由兩個(gè)三極管組成的復(fù)合管組成。這種結(jié)構(gòu)要求放大電路用比較小的電流即可驅(qū)動(dòng)調(diào)整管發(fā)射極回路中較大的輸出電流，而且提高了調(diào)整管的輸入電阻。</

30、p><p><b>　　（5）保護(hù)電路</b></p><p>　　可以使用限流保護(hù)電路、過熱保護(hù)電路和過壓保護(hù)電路。</p><p>　　在這里，我選用 w7805三端集成穩(wěn)壓器，并串聯(lián)可變電阻，實(shí)現(xiàn)可調(diào)。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)式集成穩(wěn)壓器，常見主要有CW317、CW337、LM317、LM337。317系列穩(wěn)壓

31、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lM337系列的引腳功能相同，但是這里我們采用的是w7805,并且串聯(lián)以電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)可調(diào)。</p><p>　　因?yàn)轭}目要求輸出電壓為5到1

32、5 v，所以選用w7805.其輸出電壓為5v，最小壓差為2v，峰值電流為2.2A，輸出電流為1.5A，正好可以滿足要求。</p><p><b>　　圖（5）LM317</b></p><p>　　LM317作為輸出電壓可變的集成三端穩(wěn)壓塊，是一種使用方便、應(yīng)用廣泛的集成穩(wěn)壓塊。317系列穩(wěn)壓塊的型號(hào)很多：例如LM317HVH、W317L等。電子愛好者經(jīng)常用317穩(wěn)壓

33、塊制作輸出電壓可變的穩(wěn)壓電源。 </p><p>　　穩(wěn)壓電源的輸出電壓可用下式計(jì)算，Vo＝1.25（1＋R2/R1）。僅僅從公式本身看，R1、R2的電阻值可以隨意設(shè)定。然而作為穩(wěn)壓電源的輸出電壓計(jì)算公式，R1和R2的阻值是不能隨意設(shè)定的。 </p><p>　　首先317穩(wěn)壓塊的輸出電壓變化范圍是Vo＝1.25V—37V（高輸出電壓的317穩(wěn)壓塊如LM317HVA、LM317HVK等，其

34、輸出電壓變化范圍是Vo＝1.25V—45V），所以R2/R1的比值范圍只能是0—28.6。 </p><p>　　其次是317穩(wěn)壓塊都有一個(gè)最小穩(wěn)定工作電流，有的資料稱為最小輸出電流，也有的資料稱為最小泄放電流。最小穩(wěn)定工作電流的值一般為1.5mA。由于317穩(wěn)壓塊的生產(chǎn)廠家不同、型號(hào)不同，其最小穩(wěn)定工作電流一般不大于5mA。當(dāng)317穩(wěn)壓塊的輸出電流小于其最小穩(wěn)定工作電流時(shí)，317穩(wěn)壓塊就不能正常工作。當(dāng)317穩(wěn)

35、壓塊的輸出電流大于其最小穩(wěn)定工作電流時(shí)，317穩(wěn)壓塊就可以輸出穩(wěn)定的直流電壓。如果用317穩(wěn)壓塊制作穩(wěn)壓電源時(shí)，沒有注意317穩(wěn)壓塊的最小穩(wěn)定工作電流，那么你制作的穩(wěn)壓電源可能會(huì)出現(xiàn)下述不正常現(xiàn)象：穩(wěn)壓電源輸出的有載電壓和空載電壓差別較大。在應(yīng)用中，為了電路的穩(wěn)定工作，在一般情況下，還需要接二極管作為保護(hù)電路，防止電路中的電容放電時(shí)的高壓把317燒壞。</p><p><b>　　圖（6）穩(wěn)壓電路圖&l

36、t;/b></p><p><b>　　4.總原理圖</b></p><p><b>　　圖（7）原理圖</b></p><p>　　W7805的主要參數(shù)</p><p>　　最大輸出電流1.5A《想要穩(wěn)壓后得到更大的電流就要加三極管放大》最大輸入電壓30V最小輸入電壓8V最高溫度100

37、度 5.心得體會(huì)</p><p>　　上個(gè)星期拿到這個(gè)題目后，一點(diǎn)頭緒都沒有，經(jīng)過了幾天的網(wǎng)上查詢，逐漸的對(duì)此有所了解。我們組建了一個(gè)小團(tuán)隊(duì)。經(jīng)過了一個(gè)多星期的努力，我們終于完成了。Protel還是頭一次應(yīng)用，后來(lái)通過上網(wǎng)搜查，通過不斷的摸索，終于畫出了電路圖。 </p><p>　　本次的模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)，培養(yǎng)了我們綜合應(yīng)

38、用課本理論解決實(shí)際問題的能力；我覺得本次課程設(shè)計(jì)對(duì)我們的腦力操作和動(dòng)手能力的提高是很大的，它需要我們將學(xué)過的理論知識(shí)與實(shí)際系統(tǒng)地聯(lián)系起來(lái)，加強(qiáng)我們對(duì)學(xué)過的知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用能力！在設(shè)計(jì)的過程中還培養(yǎng)出了我們的團(tuán)隊(duì)精神，互相學(xué)習(xí)，互相幫助，同學(xué)們共同協(xié)作，解決了許多個(gè)人無(wú)法解決的問題，如果一個(gè)人單獨(dú)投入設(shè)計(jì)和創(chuàng)作的話，花去的時(shí)間、精力是非常大的；在今后的學(xué)習(xí)過程中我們會(huì)更加努力和團(tuán)結(jié)。</p><p>　　這一個(gè)多星期

39、過得很快，我們也是有壓力，苦與樂并重，我們團(tuán)隊(duì)一起走過。</p><p>　　但是我們的水平還是有限，我們的課程設(shè)計(jì)難免會(huì)有一些錯(cuò)誤和誤差，希望望老師批評(píng)指正。</p><p><b>　　6.參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 王淑娟，蔡惟錚 ，模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)， 北京 ，高等教育出版社，2006</p><p&

40、gt;　　[2] 朱青慧，張鳳蕊，翟天嵩，王志奎 ,Proteus教程，北京，清華大學(xué)出版社,2008</p><p>　　[3] 夏路易 石宗義 ,電路原理圖與電路板設(shè)計(jì)教程，北京，北京希望電子出版社，2002</p><p>　　[4] 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程（第三版）</p><p>　　[5] 《電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》，梁宗善 編，武漢：華中理工大學(xué)出版社

41、，1995</p><p>　　[6] 《電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)》第二版，國(guó)防科技大學(xué) 高吉祥主編</p><p>　　[7] 《電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)—電子電路實(shí)驗(yàn).設(shè)計(jì).仿真》第二版，華中理工大學(xué) 陳 大欽主編7.附錄</p><p>　　1 常用穩(wěn)壓二極管技術(shù)參數(shù)</p><p>　　致 謝</p>&l