直流穩(wěn)壓電源的課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　課程設(shè)計(jì)名稱(chēng)： 電力電子技術(shù) </p><p>　　題 目： 直流穩(wěn)壓電源的課程設(shè)計(jì) </p><p>　　專(zhuān) 業(yè)：電力自動(dòng)化</p><p><b>　　班 級(jí)： </b></p><p><b

2、>　　姓 名： </b></p><p><b>　　學(xué) 號(hào)： </b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一 、簡(jiǎn)介.....................................................................

3、..3</p><p>　　二 、設(shè)計(jì)目的................................................................4</p><p>　　三 、設(shè)計(jì)任務(wù)和要求.....................................................5</p><p>　　四 、設(shè)計(jì)步驟.....

4、...........................................................6</p><p>　　1．電路圖設(shè)計(jì)........................................................6</p><p>　　2. 電路安裝、調(diào)試........................................

5、...........6</p><p>　　五、總體設(shè)計(jì)思路..................................7</p><p>　　1．直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)思路.................................7</p><p>　　2．直流穩(wěn)壓電源原理.....................................7&l

6、t;/p><p>　　3．設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介.........................................8</p><p>　　六、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及原器件..................................................11</p><p>　　七、注意事項(xiàng)...................................

7、.............................12</p><p>　　八、此電路的誤差分析..................................................13</p><p>　　九、心得體會(huì).............................................................14</p>

8、<p>　　十、參考文獻(xiàn).............................................................15</p><p><b>　　一 簡(jiǎn)介</b></p><p>　　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)濾波后，穩(wěn)

9、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。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(guò)變壓，整流，濾波，穩(wěn)壓過(guò)程將220V交流電，變?yōu)榉€(wěn)定的直流電，并實(shí)現(xiàn)電壓可在6-13V可調(diào)。 </p><p><b>　　二 設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　1．學(xué)習(xí)基本理論在實(shí)踐中

10、綜合運(yùn)用的初步經(jīng)驗(yàn)，掌握模擬電路設(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)壓電源的設(shè)計(jì)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(wèn)題的能力。</p><p><b>　　三 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求</b></p><p>　　1．設(shè)計(jì)并制作一個(gè)連

11、續(xù)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源，主要技術(shù)指標(biāo)要求：</p><p>　?、?輸出電壓可調(diào)：Uo=+6V～+13V</p><p>　?、?最大輸出電流：Iomax=1A</p><p>　　③ 輸出電壓變化量：ΔUo≤15mV</p><p>　?、?穩(wěn)壓系數(shù)：SV≤0.003</p><p>　　2．設(shè)計(jì)電路結(jié)構(gòu)，選擇電路元件，

12、計(jì)算確定元件參數(shù)，畫(huà)出實(shí)用原理電路圖。</p><p>　　3．自擬實(shí)驗(yàn)方法、步驟及數(shù)據(jù)表格，提出測(cè)試所需儀器及元器件的規(guī)格、數(shù)量，交指導(dǎo)教師審核。</p><p>　　4.批準(zhǔn)后，進(jìn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行組裝、調(diào)試，并測(cè)試其主要性能參數(shù)。</p><p><b>　　四 設(shè)計(jì)步驟</b></p><p><b>　　1．

13、電路圖設(shè)計(jì)</b></p><p>　?。?）確定目標(biāo)：設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)是由那些模塊組成，各個(gè)模塊之間的信號(hào)傳輸，并畫(huà)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><p>　?。?）參數(shù)選擇：根據(jù)系統(tǒng)指標(biāo)的要求，確定各模塊電路中元件的參數(shù)。</p><p>　　（4）總電路

14、圖：連接各模塊電路。</p><p><b>　　2．電路安裝、調(diào)試</b></p><p>　?。?）為提高學(xué)生的動(dòng)手能力，學(xué)生自行設(shè)計(jì)印刷電路板，并焊接。</p><p>　?。?）在每個(gè)模塊電路的輸入端加一信號(hào)，測(cè)試輸出端信號(hào)，以驗(yàn)證每個(gè)模塊能否達(dá)到所規(guī)定的指標(biāo)。</p><p>　　（3）重點(diǎn)測(cè)試穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓系

15、數(shù)。</p><p>　?。?）將各模塊電路連起來(lái)，整機(jī)調(diào)試，并測(cè)量該系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo)。</p><p><b>　　五 總體設(shè)計(jì)思路</b></p><p>　　1．直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)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

16、要交流電壓。</p><p>　?。?）降壓后的交流電壓，通過(guò)整流電路變成單向直流電，但其幅度變化大（即脈動(dòng)大）。</p><p>　?。?）脈動(dòng)大的直流電壓須經(jīng)過(guò)濾波電路變成平滑，脈動(dòng)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(guò)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，供給負(fù)載RL。</p

17、><p>　　2．直流穩(wěn)壓電源原理</p><p>　　直流穩(wěn)壓電源是一種將220V工頻交流電轉(zhuǎn)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(gè)環(huán)節(jié)才能完成，見(jiàn)圖1。</p><p><b>　　圖1</b></p><p><b>　　其中：</b></p><p&g

18、t;　?。?）電源變壓器：是降壓變壓器，它將電網(wǎng)220V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?qū)щ娫?0Hz的正弦交流電變換成脈動(dòng)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&

19、gt;　　（4）穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓電路的功能是使輸出的直流電壓穩(wěn)定，不隨交流電網(wǎng)電壓和負(fù)載的變化而變化。</p><p>　　整流電路常采用二極管單相全波整流電路，電路如圖2所示。在u2的正半周內(nèi)，二極管D1、D2導(dǎo)通，D3、D4截止；u2的負(fù)半周內(nèi)，D3、D4導(dǎo)通，D1、D2截止。正負(fù)半周內(nèi)部都有電流流過(guò)的負(fù)載電阻RL，且方向是一致的。</p><p><b>　　圖2</b

20、></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(guò)每個(gè)二極管的平均電流等于輸出電流的平均值的一半。</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(guò)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：Uo1=(1.1～1.2)U2，穩(wěn)壓電路可選集成

21、三端穩(wěn)壓器電路，如圖3。</p><p><b>　　圖3</b></p><p><b>　　3．設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介</b></p><p>　　（1）根據(jù)設(shè)計(jì)所要求的性能指標(biāo)，選擇集成三端穩(wěn)壓器。</p><p>　　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(jiàn)主要有CW

22、317、CW337。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(fù)電壓，可調(diào)范圍為6V~13V，最大輸出電流 為1.5A。穩(wěn)壓內(nèi)部含有過(guò)流、過(guò)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。電路系列的引腳功能相同，管腳圖和典型電路如圖4.</p><p>　　圖中加入了二極管D，用于防止輸出端短路時(shí)10

23、1;F大電容放電倒灌入三端穩(wěn)壓器而被損壞。</p><p>　　輸出電壓可調(diào)范圍：1.2V～37V</p><p>　　輸出負(fù)載電流：1.5A</p><p>　　輸入與輸出工作壓差ΔU=Ui-Uo：3～40V</p><p>　　能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求,故選用穩(wěn)壓電路。</p><p>　　（2）選擇電源變壓器</p&

24、gt;<p><b>　　確定副邊電壓U2:</b></p><p>　　根據(jù)性能指標(biāo)要求：Uomin=3V Uomax=9V</p><p>　　又 ∵ Ui-Uomax≥(Ui-Uo)min Ui-Uoin≤(Ui-Uo)max</p><p>　　其中：（Ui-Uoin）min=3V，(Ui-Uo)max=4

25、0V</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</p><p>　　可得變壓的副邊電壓： </p><p>　　確定變壓器副邊電流I2</p><p><b>　

26、　∵ 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><p>　?。?）選擇變壓器的功率</p><p>　　變壓器的輸出功率：Po>I2U2=14.4W</p><p>

27、　　選擇整流電路中的二極管</p><p>　　∵ 變壓器的副邊電壓U2=12V</p><p>　　∴ 橋式整流電路中的二極管承受的最高反向電壓為： </p><p>　　橋式整流電路中二極管承受的最高平均電流為： </p><p>　　查手冊(cè)選整流二極管IN4001，其參數(shù)為：反向擊穿電壓UBR=50V>17V</p>

28、<p>　　最大整流電流IF=1A>0.4A </p><p>　　（4）濾波電路中濾波電容的選擇</p><p><b>　　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(shè)計(jì)要求ΔUo≤15mV ，SV≤0.003</p><p&g

29、t;　　Uo=+3V～+9V</p><p><b>　　Ui=14V</b></p><p>　　代入上式，則可求得ΔUi</p><p><b>　　濾波電容C</b></p><p>　　設(shè)定Io=Iomax=0.8A，t=0.01S</p><p><b>

30、　　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(yīng)大于17V。</p><p>　　六 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及元器件</p><p><b>　　七 注意事項(xiàng)</b></p><p>　　1．焊接時(shí)要對(duì)各個(gè)功能模塊電路進(jìn)行單個(gè)測(cè)試，需要時(shí)可設(shè)計(jì)一些臨時(shí)電路用于調(diào)試。&l

31、t;/p><p>　　2．測(cè)試電路時(shí)，必須要保證焊接正確，才能打開(kāi)電源，以防元器件燒壞。</p><p>　　4. 按照原理圖焊接時(shí)必須要保證可靠接地。</p><p>　　八 此電路的誤差分析</p><p>　　綜合分析可以知道在測(cè)試電路的過(guò)程中可能帶來(lái)的誤差因素有:</p><p>　?、?測(cè)得輸出電流時(shí)接觸點(diǎn)之間的

32、微小電阻造成的誤差; </p><p>　?、?電流表內(nèi)阻串入回路造成的誤差;</p><p>　　③ 測(cè)得紋波電壓時(shí)示波器造成的誤差;</p><p>　?、?示波器, 萬(wàn)用表本身的準(zhǔn)確度而造成的系統(tǒng)誤差;</p><p>　　可以通過(guò)以下的方法去改進(jìn)此電路:</p><p>　?、?減小接觸點(diǎn)的微小電阻;</

33、p><p>　?、?根據(jù)電流表的內(nèi)阻對(duì)測(cè)量結(jié)果可以進(jìn)行修正;</p><p>　　③ 測(cè)得紋波時(shí)示波器采用手動(dòng)同步;</p><p>　?、?采用更高精確度的儀器去檢測(cè);</p><p><b>　　九 心得體會(huì)</b></p><p>　　通過(guò)這次設(shè)計(jì)實(shí)踐。我學(xué)會(huì)了直流穩(wěn)壓電源的基本設(shè)計(jì)方法，對(duì)直流

34、穩(wěn)壓電源的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在對(duì)理論的運(yùn)用中，提高了我們的工程素質(zhì)，在沒(méi)有做實(shí)踐設(shè)計(jì)以前，我們對(duì)直流穩(wěn)壓電源的撐握都是思想上的，對(duì)一些細(xì)節(jié)不加重視，當(dāng)我們把自己想出來(lái)的方案應(yīng)用到實(shí)踐中的時(shí)候，問(wèn)題出現(xiàn)了，不是不能測(cè)試，就是測(cè)試的結(jié)果和要求的結(jié)果不相符合。經(jīng)過(guò)解決一個(gè)個(gè)測(cè)試中出現(xiàn)的問(wèn)題，我們對(duì)直流穩(wěn)壓電源的理解得到加強(qiáng)，看到了實(shí)踐與理論的差距。加深了我們對(duì)理論與實(shí)踐聯(lián)系的理解，促進(jìn)了我們運(yùn)用知識(shí)解決具體問(wèn)題的綜合應(yīng)用能

35、力，特別是對(duì)直流穩(wěn)壓電源的應(yīng)用、理解上升到了更深的一個(gè)層次。</p><p><b>　　十 參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1、<<電子線(xiàn)路基礎(chǔ)>>,華東師范大學(xué)物理系萬(wàn)嘉若,林康運(yùn)等編著,高等教育出版社。</p><p>　　2、<<電子技術(shù)基礎(chǔ)>>,華中工學(xué)院電子學(xué)教研室編,康華光主編