直流穩(wěn)壓課程設計--直流穩(wěn)壓電源設計

1、<p><b>　　課程設計</b></p><p>　　題目： 直流穩(wěn)壓電源設計</p><p>　　姓 名：_ _ </p><p>　　所在學院：__ 自動化工程學院 </p><p>　　所學專業(yè)：__ 電氣工程_ </p><p>

2、　　班 級 __ 10電氣工程4班_ </p><p>　　學 號 __ </p><p>　　指導教師：___ _ </p><p>　　完成時間：___2011-6-6 </p><p><b>　　摘要</b></p>&l

3、t;p>　　電源是各種電子，電氣工作的動力，是自動化部件不可缺少的主要部分，它廣泛應用于科學研究，經濟建設，國防設施及人民生活等各個方面，是電子設備和機電設備的基礎。在電源的眾多類型中，直流穩(wěn)壓電源應用最為廣泛它與國民經濟各個部門息息相關，特別是在實驗室，IT也，采礦，小型電器等領域中應用最為廣泛。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牡蛪航涣麟姟Ｕ髌靼呀涣麟娮優(yōu)橹绷麟?。經濾

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)壓器來穩(wěn)壓。本設計主要采用直流穩(wěn)壓構成集成穩(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，并實現電壓可在5-15V可調。 </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.總體設計5</b

8、></p><p>　　2.1設計目的……………………………………………………………………………….......................5 2.2任務與要求5</p><p>　　2.3方案設計的選擇與與論證5</p><p>　　3.單元電路設計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12</b>

10、</p><p><b>　　6.參考文獻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電路中的三極管提供合適的偏置，其次是作為整個電子電路能量來源。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能或其他形式的能量轉化為電能之后，向電路提供能量，其缺陷在于能量的使用要受實際條件（如電池的容量）的限制；另一種是利用電網向電路供電，這種供電方式是把電網的交流

12、電經過降壓、整流、濾波和穩(wěn)壓之后，轉化為直流電向電路提供能量，其優(yōu)勢在于電網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)壓電源的設計。 2.總體設計</p><p><b>　　2.1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驗，掌握模擬電

13、路設計的基本方法、設計步驟，培養(yǎng)綜合設計與調試能力。</p><p>　　2．學會直流穩(wěn)壓方法和性能指標測試方法。</p><p>　　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>　　2.2任務與要求</b></p><p>　　1．輸出電壓可調：Uo=+5V～+15V;</p&g

14、t;<p>　　2．最大輸出電流：Iomax =1A;</p><p>　　2.3方案設計的選擇與論證</p><p><b>　　方案一：</b></p><p><b>　　單相半波整流電路：</b></p><p>　　單相半波整流簡單，使用器件少，它只對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較大，無濾波電路時，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、較半波整流時多一倍，整流電壓脈動較小，比半波整流小一半。無濾波電路時的輸出電壓Vo=0.9Vi，變壓器的利用率比半波整流時高。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、波整流時多一倍，整流電壓脈動與全波整流相同，每個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:決定選用方案三。3.單元電路設計</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>　?。╞）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的匝數比。電源變壓器的作用是將來自電網的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，當算出了副邊功率后，就可以根據上表算出原邊功率。</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，二極管D1、D4導通，D2、D3截止；u2的負半周內，D2、D3導通，D1、D4截止。正負半周內部都有電流流過的負載電阻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，每個二極管都只在半個周期內導電，所以流過每個二極管

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>　　經典濾波的概念，是

25、根據傅里葉分析和變換提出的一個工程概念。根據高等數學理論，任何一個滿足一定條件的信號，都可以被看成是由無限個正弦波疊加而成。換句話說，就是工程信號是不同頻率的正弦波線性疊加而成的，組成信號的不同頻率的正弦波叫做信號的頻率成分或叫做諧波成分。只允許一定頻率范圍內的信號成分正常通過，而阻止另一部分頻率成分通過的電路，叫做經典濾波器或濾波電路。</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

26、電流不能突變的特點，將電容器和負載電容并聯或電容器與負載電阻串聯，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。）。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)壓器由啟動電路、基準電壓電路、取樣比較放大電路、調整電路和保護電路等部分組成。下面對各部分電路作簡單介紹。</p><p><b>　?。?）啟動電路</b></p>&l

28、t;p>　　啟動電路的作用是在剛接通直流輸入電壓時，使調整管、放大電路和基準電源等部分建立起各自的工作電流。當穩(wěn)壓電路正常工作后，啟動電路被斷開，以免影響穩(wěn)壓電路的性能。</p><p><b>　　（2）放大電路</b></p><p>　　放大管用復合管，電路組態(tài)為共射接法，并采用有源負載，可以獲得較高的電壓放大倍數。</p><p>

29、;<b>　?。?）取樣電路</b></p><p>　　對輸出電壓進行采樣，并送到放大電路的輸入端。</p><p><b>　　（4）調整管</b></p><p>　　調整管由兩個三極管組成的復合管組成。這種結構要求放大電路用比較小的電流即可驅動調整管發(fā)射極回路中較大的輸出電流，而且提高了調整管的輸入電阻。</

30、p><p><b>　?。?）保護電路</b></p><p>　　可以使用限流保護電路、過熱保護電路和過壓保護電路。</p><p>　　在這里，我選用 w7805三端集成穩(wěn)壓器，并串聯可變電阻，實現可調。因為要求輸出電壓可調，所以選擇三端可調式集成穩(wěn)壓器?？烧{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)可調的正電壓，337系列穩(wěn)壓器輸出連可調的負電壓，可調范圍為1.2V~37V，最大輸出電流為1.5A。穩(wěn)壓內部含有過流、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。其電壓調整率和電流調整率均優(yōu)于固定式集成穩(wěn)壓構成的可調電壓穩(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,并且串聯以電阻來實現可調。</p><p>　　因為題目要求輸出電壓為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、應用廣泛的集成穩(wěn)壓塊。317系列穩(wěn)壓塊的型號很多：例如LM317HVH、W317L等。電子愛好者經常用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定。然而作為穩(wěn)壓電源的輸出電壓計算公式，R1和R2的阻值是不能隨意設定的。 </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)壓塊的生產廠家不同、型號不同，其最小穩(wěn)定工作電流一般不大于5mA。當317穩(wěn)壓塊的輸出電流小于其最小穩(wěn)定工作電流時，317穩(wěn)壓塊就不能正常工作。當317穩(wěn)

35、壓塊的輸出電流大于其最小穩(wěn)定工作電流時，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，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)壓電源可能會出現下述不正?，F象：穩(wěn)壓電源輸出的有載電壓和空載電壓差別較大。在應用中，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電路，防止電路中的電容放電時的高壓把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</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</p><p>　　上個星期拿到這個題目后，一點頭緒都沒有，經過了幾天的網上查詢，逐漸的對此有所了解。我們組建了一個小團隊。經過了一個多星期的努力，我們終于完成了。Protel還是頭一次應用，后來通過上網搜查，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課程設計，培養(yǎng)了我們綜合應

38、用課本理論解決實際問題的能力；我覺得本次課程設計對我們的腦力操作和動手能力的提高是很大的，它需要我們將學過的理論知識與實際系統(tǒng)地聯系起來，加強我們對學過的知識的實際應用能力！在設計的過程中還培養(yǎng)出了我們的團隊精神，互相學習，互相幫助，同學們共同協(xié)作，解決了許多個人無法解決的問題，如果一個人單獨投入設計和創(chuàng)作的話，花去的時間、精力是非常大的；在今后的學習過程中我們會更加努力和團結。</p><p>　　這一個多星期

39、過得很快，我們也是有壓力，苦與樂并重，我們團隊一起走過。</p><p>　　但是我們的水平還是有限，我們的課程設計難免會有一些錯誤和誤差，希望望老師批評指正。</p><p><b>　　6.參考文獻</b></p><p>　　[1] 王淑娟，蔡惟錚 ，模擬電子技術基礎， 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，清華大學出版社,2008</p><p>　　[3] 夏路易 石宗義 ,電路原理圖與電路板設計教程，北京，北京希望電子出版社，2002</p><p>　　[4] 模擬電子技術基礎簡明教程（第三版）</p><p>　　[5] 《電子技術基礎課程設計》，梁宗善 編，武漢：華中理工大學出版社

41、，1995</p><p>　　[6] 《電子技術基礎實驗與課程設計》第二版，國防科技大學 高吉祥主編</p><p>　　[7] 《電子技術基礎實驗—電子電路實驗.設計.仿真》第二版，華中理工大學 陳 大欽主編7.附錄</p><p>　　1 常用穩(wěn)壓二極管技術參數</p><p>　　致 謝</p>&l