可調(diào)直流穩(wěn)壓電源課程設計報告

1、<p>　　可調(diào)的直流穩(wěn)壓電源電路設計</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　一、設計目的2</b></p><p>　　二、設計任務及要求2</p><p>　　三、實驗設備及元器件3</p><p><b>　　四

2、、設計步驟3</b></p><p>　　1．電路圖設計方法3</p><p>　　2、設計的電路圖3</p><p>　　五、總體設計思路4</p><p>　　1．直流穩(wěn)壓電源設計思路4</p><p>　　2．直流穩(wěn)壓電源原理4</p><p>　　1、直流穩(wěn)壓電源

3、4</p><p><b>　　2、整流電路5</b></p><p>　　3、濾波電路——電容濾波電路6</p><p><b>　　4、穩(wěn)壓電路7</b></p><p>　　5、設計的電路原理圖8</p><p>　　3．設計方法簡介8</p>

4、<p>　　六、 課程設計報告總結10</p><p><b>　　一、設計目的</b></p><p>　　1、學習基本理論在實踐中綜合運用的初步經(jīng)驗，掌握模擬電路設計的基本方法、設計步驟，培養(yǎng)綜合設計與調(diào)試能力。</p><p>　　2、學會直流穩(wěn)壓電源的設計方法和性能指標測試方法。</p><p>　

5、　3、培養(yǎng)實踐技能，提高分析和解決實際問題的能力。</p><p><b>　　二、設計任務及要求</b></p><p>　　1、設計一個連續(xù)可調(diào)的直流穩(wěn)壓電源，主要技術指標要求：</p><p>　?、?輸入（AC）：U=220V，f=50HZ；</p><p>　　② 輸出直流電壓：U0=9→12v；</p&

6、gt;<p>　?、?輸出電流：I0<=1A；</p><p>　?、?紋波電壓：Up-p<30mV；</p><p>　　2、設計電路結構，選擇電路元件，計算確定元件參數(shù)，畫出實用原理電路圖。</p><p>　　3、自擬實驗方法、步驟及數(shù)據(jù)表格，提出測試所需儀器及元器件的規(guī)格、數(shù)量。</p><p>　　4、在實

7、驗室MultiSIM8-8330軟件上畫出電路圖，并仿真和調(diào)試，并測試其主要性能參數(shù)。</p><p>　　三、實驗設備及元器件</p><p>　　1、 裝有multisim電路仿真軟件的PC</p><p>　　2、三端可調(diào)的穩(wěn)壓器 LM317一片 </p><p>　　3、電壓表、滑動變阻器、二極管、變壓器</p><

8、;p><b>　　四、設計步驟</b></p><p><b>　　1．電路圖設計方法</b></p><p>　?。?）確定目標：設計整個系統(tǒng)是由那些模塊組成，各個模塊之間的信號傳輸，并畫出直流穩(wěn)壓電源方框圖。</p><p>　?。?）系統(tǒng)分析：根據(jù)系統(tǒng)功能，選擇各模塊所用電路形式。</p><

9、;p>　　（3）參數(shù)選擇：根據(jù)系統(tǒng)指標的要求，確定各模塊電路中元件的參數(shù)。</p><p>　?。?）總電路圖：連接各模塊電路。</p><p>　?。?）將各模塊電路連起來，整機調(diào)試，并測量該系統(tǒng)的各項指標。</p><p>　?。?）采用三端集成穩(wěn)壓器電路，用輸出電壓可調(diào)且內(nèi)部有過載保護的三端集成穩(wěn)壓器，輸出電壓調(diào)整范圍較寬，設計一電壓補償電路可實現(xiàn)輸出電

10、壓從 0 V起連續(xù)可調(diào)，因要求電路具有很強的帶負載能力，需設計一軟啟動電路以適應所帶負載的啟動性能。該電路所用器件較少，成本低且組裝方便、可靠性高。</p><p><b>　　2、設計的電路圖</b></p><p>　　圖1 可調(diào)的直流穩(wěn)壓電源</p><p><b>　　五、總體設計思路</b></p>

11、<p>　　1．直流穩(wěn)壓電源設計思路</p><p>　?。?）電網(wǎng)供電電壓交流220V(有效值)50Hz，要獲得低壓直流輸出，首先必須采用電源變壓器將電網(wǎng)電壓降低獲得所需要交流電壓。</p><p>　?。?）降壓后的交流電壓，通過整流電路變成單向直流電，但其幅度變化大（即脈動大）。</p><p>　?。?）脈動大的直流電壓須經(jīng)過濾波電路變成平滑，

12、脈動小的直流電，即將交流成份濾掉，保留其直流成份。</p><p>　　（4）濾波后的直流電壓，再通過穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓，便可得到基本不受外界影響的穩(wěn)定直流電壓輸出，供給電壓表。</p><p>　　2．直流穩(wěn)壓電源原理</p><p><b>　　1、直流穩(wěn)壓電源</b></p><p>　　直流穩(wěn)壓電源是一種將220V工頻

13、交流電轉換成穩(wěn)壓輸出的直流電壓的裝置，它需要變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個環(huán)節(jié)才能完成。</p><p><b>　　直流穩(wěn)壓電源方框圖</b></p><p>　　圖2 直流穩(wěn)壓電源的方框圖</p><p><b>　　其中：</b></p><p>　?。?）電源變壓器：是降壓變壓器，它將電網(wǎng)220

14、V交流電壓變換成符合需要的交流電壓，并送給整流電路，變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定。</p><p>　?。?）整流電路：利用單向導電元件，把50Hz的正弦交流電變換成脈動的直流電</p><p>　　（3）濾波電路：可以將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分加以濾除，從而得到比較平滑的直流電壓。</p><p>　?。?）穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓電路的功能是使輸出的直流電

15、壓穩(wěn)定，不隨交流電網(wǎng)電壓和負載的變化而變化。</p><p><b>　　2、整流電路</b></p><p>　?。?）直流電路常采用二極管單相全波整流電路，電路如圖3所示。</p><p>　　圖3 單相橋式整流電路</p><p><b>　?。?）工作原理</b></p>&l

16、t;p>　　設變壓器副邊電壓u2=√2U2sinωt，U2為有效值。</p><p>　　在u2的正半周內(nèi)，二極管D1、D2導通，D3、D4截止；u2的負半周內(nèi)，D3、D4導通，D1、D2截止。正負半周內(nèi)部都有電流流過的負載電阻RL，且方向是一致的。如圖4</p><p>　　圖4單相橋式整流電路簡易畫法及波形圖</p><p>　　在橋式整流電路中，每個二極

17、管都只在半個周期內(nèi)導電，所以流過每個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 (U2是變壓器副邊電壓有效值)。</p><p>　　3、濾波電路——電容濾波電路</p><p>　　采用濾波電路可濾除整流電路輸出電壓中的交流成分，使電壓波形變得平滑。常見的濾波電路有電容濾波、電感濾波和復式濾波等。 </p><p>　　

18、在整流電路的輸出端，即負載電阻RL兩端并聯(lián)一個電容量較大的電解電容C，則構成了電容濾波電路，如圖5所示電路，由于濾波電容與負載并聯(lián)，也稱為并聯(lián)濾波電路。</p><p>　　圖5單相橋式整流電容濾波電路</p><p>　　從圖4可以看出，當u2為正半周時, 電源u2通過導通的二極管VD1、VD3向負載RL供電，并同時向電容C充電（將電能存儲在電容里，如t1～t2），輸出電壓uo＝uc ≈

19、 u2；uo達峰值后u2減小，當uo≥u2時，VD1、VD3提前截止，電容C通過RL放電，輸出電壓緩慢下降（如t2～t3），由于放電時間常數(shù)較大，電容放電速度很慢，當uC下降不多時u2已開始下一個上升周期，當u2＞uo時，電源u2又通過導通的VD2、VD4向負載RL供電，同時再給電容C充電（如t3～t4），如此周而復始。電路進入穩(wěn)態(tài)工作后，負載上得到如圖中實線所示的近似鋸齒的電壓波形，與整流輸出的脈動直流（虛線）相比，濾波后輸出的電壓平

20、滑多了。</p><p>　　顯然，放電時間常數(shù)RLC越大、輸出電壓越平滑。若負載開路（RL=∞），電容無放電回路，輸出電壓將保持為u2的峰值不變。</p><p>　?。?）輸出電壓的估算</p><p>　　顯然，電容濾波電路的輸出電壓與電容的放電時間常數(shù)τ=RLC有關，τ應遠大于u2的周期T，分析及實驗表明，當 </p><p>　　τ

21、=RLC≥（3～5）T /2</p><p>　　時，濾波電路的輸出電壓可按下式估算，即</p><p>　　UO≈1.2U2 </p><p>　?。?）整流二極管導通時間縮短了，存在瞬間的浪涌電流，要求二極管允許通過更大的電流，管子參數(shù)應滿足 </p><p>　　IFM＞2IV=IO </p><p&g

22、t;　?。?）在已知負載電阻RL的情況下，根據(jù)式子選擇濾波電容C的容量，即</p><p>　　C≥（3～5） T /2RL</p><p>　　若容量偏小，輸出電壓UO將下降，一般均選擇大容量的電解電容；電容的耐壓應大于u2的峰值，同時要考慮電網(wǎng)電壓波動的因素，留有足夠的余量。</p><p>　　電容濾波電路的負載能力較差，僅適用于負載電流較小的場合。<

23、/p><p><b>　　4、穩(wěn)壓電路</b></p><p>　　在設計中，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，將電容器和負載電容并聯(lián)或電容器與負載電阻串聯(lián)，以達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），穩(wěn)壓電路可選集成三端穩(wěn)壓器電路。穩(wěn)壓電路

24、原理電路見圖6</p><p>　　圖6 穩(wěn)壓電路原理圖</p><p>　　5、設計的電路原理圖</p><p>　　圖7 可調(diào)（2.5V——36V）的直流穩(wěn)壓電源</p><p><b>　　3．設計方法簡介</b></p><p>　　（1）根據(jù)設計所要求的性能指標，選擇集成三端穩(wěn)壓器

25、。</p><p>　　因為要求輸出電壓可調(diào)，所以選擇三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器，可調(diào)式集成穩(wěn)壓器，常見主要有CW317、CW337、LM317、LM337。317系列穩(wěn)壓器輸出連續(xù)可調(diào)的正電壓，337系列穩(wěn)壓器輸出連可調(diào)的負電壓，可調(diào)范圍為2.5V~36V，最大輸出電流 為1.5A。穩(wěn)壓內(nèi)部含有過流、過熱保護電路，具有安全可靠，性能優(yōu)良、不易損壞、使用方便等優(yōu)點。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)壓構成的可調(diào)

26、電壓穩(wěn)壓電源。</p><p><b>　　輸出電壓表達式為：</b></p><p>　　式中，1.25是集成穩(wěn)壓塊輸出端與調(diào)整端之間的固有參考電壓 ，此電壓加于給定電阻兩端，將產(chǎn)生一個恒定電流通過輸出電壓調(diào)節(jié)電位器 ， 一般使用精密電位器，與其并聯(lián)的電容器C可進一步減小輸出電壓的紋波。</p><p>　　輸出電壓可調(diào)范圍：2.5V～36V

27、</p><p>　　輸出負載電流：1.5A</p><p>　　能滿足設計要求,故選用LM317組成穩(wěn)壓電路。</p><p>　?。?）選擇電源變壓器</p><p>　　1）確定副邊電壓U2:</p><p>　　根據(jù)性能指標要求：Uomin=3V Uomax=9V</p><p>　　又

28、 ∵ Ui-Uomax≥(Ui-Uo)min Ui-Uoin≤(Ui-Uo)max</p><p>　　其中：（Ui-Uoin）min=3V，(Ui-Uo)max=40V</p><p>　　∴ 12V≤Ui≤43V</p><p>　　此范圍中可任選 ：Ui=14V=Uo1</p><p>　　根據(jù) Uo1=(1.1～1.2)U2</

29、p><p>　　可得變壓的副邊電壓：</p><p>　　2）確定變壓器副邊電流I2</p><p><b>　　∵ Io1=Io</b></p><p>　　又副邊電流I2=(1.5～2)IO1 取IO=IOmax=800mA</p><p>　　則I2=1.5*0.8A=1.2A</p>

30、;<p>　　3）選擇變壓器的功率</p><p>　　變壓器的輸出功率：Po>I2U2=14.4W</p><p>　?。?）選擇整流電路中的二極管</p><p>　　查手冊選整流二極管IN4001，其參數(shù)為：反向擊穿電壓UBR=50V>17V</p><p>　　最大整流電流IF=1A>0.4A</

31、p><p>　?。?）濾波電路中濾波電容的選擇</p><p>　　濾波電容的大小可用下式求得。</p><p><b>　　1）求ΔUi:</b></p><p>　　根據(jù)穩(wěn)壓電路的的穩(wěn)壓系數(shù)的定義：</p><p>　　設計要求ΔUo≤15mV ，SV≤0.003</p><p

32、>　　Uo=+3V～+9V</p><p><b>　　Ui=14V</b></p><p>　　代入上式，則可求得ΔUi</p><p><b>　　2）濾波電容C</b></p><p>　　設定Io=Iomax=0.8A，t=0.01S</p><p><b

33、>　　則可求得C。</b></p><p>　　電路中濾波電容承受的最高電壓為 ，所以所選電容器的耐壓應大于17V。</p><p>　　注意： 因為大容量電解電容有一定的繞制電感分布電感，易引起自激振蕩，形成高頻干擾，所以穩(wěn)壓器的輸入、輸出端常 并入瓷介質(zhì)小容量電容用來抵消電感效應，抑制高頻干擾。</p><p><b>　　課程設計報

34、告總結</b></p><p>　　通過此次課程設計，使我更加扎實的掌握了有關模擬電子技術方面的知識，在設計過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足。實踐出真知，通過親自動手操作，使我們掌握的知識不再是紙上談兵。 過而能改，善莫大焉。在課程設計過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷改正，不斷領悟，不斷獲取

35、。最終的檢測調(diào)試環(huán)節(jié)，本身就是在踐行“過而能改，善莫大焉”的知行觀。這次課程設計終于順利完成了，在設計中遇到了很多問題，最后在老師的指導下，終于游逆而解。在今后社會的發(fā)展和學習實踐過程中，一定要不懈努力，不能遇到問題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問題所在，然后一一進行解決，只有這樣，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荊斬棘，而不是知難而退，那樣永遠不可能收獲成功，收獲喜悅，也永遠不可能得到社會及他人對你的認可！