多路輸出直流穩(wěn)壓電源的課程設計.doc

本科生課程設計 論文 I 遼遼 寧寧 工工 業(yè)業(yè) 大大 學學 模擬電子技術基礎模擬電子技術基礎 課程設計 論文 課程設計 論文 題目 題目 多路輸出直流穩(wěn)壓電源多路輸出直流穩(wěn)壓電源 院 系 院 系 專業(yè)班級 專業(yè)班級 學學 號 號 學生姓名 學生姓名 指導教師 指導教師 起止時間 起止時間 2012 7 22012 7 2 2012 7 152012 7 15 本科生課程設計 論文 II 課程設計 論文 任務及評語課程設計 論文 任務及評語 院 系 電子與信息工程學院 教研室 電子信息 注 成績 平時20 論文質量60 答辯20 以百分制計算 學 號學生姓名專業(yè)班級 課程設計 題目 多路輸出直流穩(wěn)壓電源 課程設計 論文 任務 設計參數(shù) 1 設計并制作一臺多路輸出支流穩(wěn)壓電源 2 輸出直流電壓 VVo5 V12 V15 3 最大輸出電流mAILM500 4 具有過流保護功能 設計要求 1 分析設計要求 明確性能指標 必須仔細分析課題要求 性能 指標及應 用環(huán)境等 廣開思路 構思出各種總體方案 繪制結構框圖 2 確定合理的總體方案 對各種方案進行比較 以電路的先進性 結構的繁 簡 成本的高低及制作的難易等方面作綜合比較 并考慮器件的來源 敲定可行 方案 3 設計各單元電路 總體方案化整為零 分解成若干子系統(tǒng)或單元電路 逐 個設計 4 組成系統(tǒng) 在一定幅面的圖紙上合理布局 通常是按信號的流向 采用左 進右出的規(guī)律擺放各電路 并標出必要的說明 進度計劃 1 布置任務 查閱資料 理解掌握系統(tǒng)的控制要求 1 天 2 確定穩(wěn)壓電源 設計勵磁自動控制系統(tǒng)接線圖 2 天 3 建立多路輸出直流穩(wěn)壓電源各個環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)及框圖 2 天 4 繪制傳遞函數(shù)框圖 并在空載點對傳遞函數(shù)進行線性化 2 天 5 對系統(tǒng)進行仿真 確定 PID 控制參數(shù) 分析系統(tǒng)性能 2 天 6 撰寫 打印設計說明書 1天 指導教師評語及成績 平時 論文質量 答辯 總成績 指導教師簽字 年 月 日 本科生課程設計 論文 III 摘 要 控制系統(tǒng)一般由直流變壓器 整流電路 濾波過程和穩(wěn)壓過程 直流變壓 器主要是將交流電網(wǎng) 220 伏電壓通過電流變壓器變?yōu)樾枰碾妷褐?整流電路主 要事將交流電壓變?yōu)槊}沖電壓 由于此脈沖電壓有較大的波動必須通過濾波電路 加以濾波 從而得到平滑的直流電壓 但這樣的電壓隨電網(wǎng)的波動 負載和溫度 的變化而變化 因而在濾波之后還需接穩(wěn)壓電路保證輸出穩(wěn)定的直流電壓 本次 試驗從電源出發(fā) 利用學過的個中點知識和有關經(jīng)驗 提出一項簡單實用的多路 直流電源設計方案 關鍵詞 濾波 變壓器 二極管 穩(wěn)壓輸出 整流橋 本科生課程設計 論文 IV 目 錄 摘 要 III 第 1 章 設計內(nèi)容及要求 1 1 1 設計的目的及主要任務 1 1 1 1 設計目的 1 1 1 2 設計的主要任務及性能指標 1 1 2 設計思想 1 1 3 總體方案設計框圖及分析 1 第 2 章 方案設定 2 2 1 直流穩(wěn)壓電源設計思路 2 第 3 章 單元電路 4 3 1 電源變壓器 4 3 2 整流電路 4 3 3 濾波電路 5 3 4 穩(wěn)壓電路 5 第 4 章 計算及器件選擇 7 4 1 集成穩(wěn)壓器的選擇 7 4 2 電源變壓器的選擇 7 4 3 整流二極管及濾波電容的選擇 7 第 5 章 電路圖的設計 8 第 6 章 參考文獻 8 第 7 章 附錄 10 7 1 器件 10 7 2 電路圖 11 第 8 章 設計體會 11 本科生課程設計 論文 1 第 1 章 設計內(nèi)容及要求 1 1 設計的目的及主要任務 1 1 1 設計目的 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)綜合設計與調試能力 學會直流穩(wěn)壓電源的設計方法和性能指標 測試方法 1 1 2 設計的主要任務及性能指標 要求設計制作一個多路輸出直流穩(wěn)壓電源 可將 220V 50Hz 交流電轉 換為多路直流穩(wěn)壓電源 輸出 12V 1A 5V 1A 一組可調正電壓 3 18V 1A 選擇電路方案 完成對確定方案電路的設計 計算電路元件參數(shù)與元 件選擇 并畫出總體電路原理圖 闡述基本原理 選做 用 PSPICE 或 EWB 軟件完成仿真 安裝調試并按規(guī)定格式寫出課程設計報告書 1 2 設計思想 首先根據(jù)已學知識進行理論計算和電路圖的繪制 完成電路仿真檢查錯誤及 改正最后得出正確的參數(shù)及電路圖 焊接完成后進行參數(shù)的檢測最后寫出報告 1 3 總體方案設計框圖及分析 交流電網(wǎng) 220V 的電壓通過電流變壓器變?yōu)樾枰碾妷褐?然后通過整流濾 波變化因而在整流濾波之后電路還需要穩(wěn)壓電路保證輸出溫度直流電壓 本科生課程設計 論文 2 穩(wěn)壓電路濾波器 整流電路電源變壓器電 網(wǎng) 電 壓 負 載 圖 1 電路的總體框圖 第 2 章 方案設定 12V 直流穩(wěn)壓電源的設計 LM317 型穩(wěn)壓器電源能夠輸出可調的直流正電壓 它內(nèi)部含有過流 過熱保護 輸入電壓為正負 15V 輸出為 1 25 1 Rp R 可 輸出 1 2 37V 電壓 CW7812 CW7805 分別可以輸出正 12V 和正 5V 電壓 CW7912 CW7905 分別可 以輸出負 12V 和負 5V 電壓 有以上可知可以將 LM317 級 CW 系列的穩(wěn)壓器并聯(lián)達到同時輸出正負 12V 正 負 5V 及可調電壓的要求 2 1 直流穩(wěn)壓電源設計思路 1 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 2 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 3 脈動大的直流電壓須經(jīng)過濾波電路變成平滑 脈動小的直流電 即將 本科生課程設計 論文 3 交流成份濾掉 保留其直流成份 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 供給負載 RL 其中 1 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 2 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 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 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) 電壓和負載的變化而變化 本科生課程設計 論文 4 第 3 章 單元電路 圖 2 穩(wěn)壓電源的構成圖 3 1 電源變壓器 電源變壓器是將輸入的 220V 交流電壓 U1 轉變?yōu)檎麟娐匪枰慕涣麟妷?U2 但是變壓器有一定的功耗所以它的輸出功率要小于輸入功率即 P2 P1 P2 是變壓器的副邊的功率 P1 是變壓器原邊的功率 因為至此時輸出 多端所以選擇中間抽頭的多路輸出變壓器 輸出 12V 和 24V 對應于 78 79 系列 和 LM317 系列 4 3 2 整流電路 單相橋式整流電路如下圖 四肢整流二極管 D1 D4 形成電橋 在 V2 正半周 電流從變壓器副邊線圈上端流出 只經(jīng)過 D1 流向 RL 在由 D3 留回變壓器 所以 D1 D3 正向導通 D2 D4 反偏截止 在負載上產(chǎn)生一個極性 為上正下負的輸出電壓 電流通路用實線箭頭表示 正下負的輸出電壓 電流通路如圖的虛線箭頭表示 綜上可知輸入端經(jīng)變壓器后在副邊得到了一個單向的脈動電壓 本科生課程設計 論文 5 圖3整流電路 3 3 濾波電路 經(jīng)過整流的脈沖電壓紋波很大要經(jīng)過濾波電路的濾波作用 在這里選擇用電 容濾波 適合小電流負載 圖 4 濾波電路 3 4 穩(wěn)壓電路 由于輸出地直流電壓會隨著穩(wěn)壓電路的波動 負載和溫度發(fā)生變化而變化 所以 為了維持輸出直流電壓穩(wěn)定不變 還要加上穩(wěn)壓電路 集成穩(wěn)壓器在使用中普遍使用的是三端穩(wěn)壓器 可以分為固定式和可調式 按正負的輸出電壓還可分為 CW317 CW337 LM317 LM337 其中 317 系列穩(wěn)壓器 可以連續(xù)輸出可調正電壓 337 系列則是可調負電壓 它們的可調范圍為 1 2 37V 最大輸出電流為 1 5A 三端集成穩(wěn)壓器還有 78 79 系列分別對應正電壓輸出和負電壓輸出 79 系列和 78 系列的外形相似但是連接不同 79 的 1 端接地 2 端接負的輸 入 3 端接輸出 本科生課程設計 論文 6 圖 5 穩(wěn)壓電路 CW78XX 系列的引腳圖及應用電路 其中 C1 0 33uF C1 C0 采用漏電流的 電容 圖 6 CW79XX 系列的引腳圖及應用電路 其中 C1 2 2uF C0 1uF 圖 7 可調式三端穩(wěn)壓器的引腳圖級應用電路 本科生課程設計 論文 7 第 4 章 計算及器件選擇 4 1 集成穩(wěn)壓器的選擇 選擇穩(wěn)壓器型號為 LM7805 LM7812 LM7905 LM7912 和 LM317 78 系列分 別輸出正 5V 和正 12V 79 系列分別輸出負 5V 和 12V 317 系列則輸出 1 2 37V 的可變電壓 最大輸出電流為 1 5A 4 2 電源變壓器的選擇 Uomax Ui Uomin Ui Uomin Ui Uo max 18V 3V Ui 3V 40V 21V Ui 43V U2 Uimin 1 1 21 1 1 19 09V 取 U2 20 則 P 20W 所以選取 24V 25W 的變壓器即可 4 3 整流二極管及濾波電容的選擇 由于 Urm 1 414 24 33 936V I 1A 的反向擊穿電壓 Urm V 額定工作電流 ID 1A 所以整流二極管選擇 I 1A T 0 02s 電路中濾波電容承受的最高電壓時 1 414 24 33 936V 所以 選擇電容的耐壓值應該大于 34V 所以選擇 1000uF 50V 的電容 因為大容量電解電容有一定的繞制電感分布 易引起自激振蕩 形成高頻干 擾 所以穩(wěn)壓器的輸入斷腸并入辭職小容量電容來抵消電感效應 一直高頻干擾 本科生課程設計 論文 8 第 5 章 電路圖的設計 圖 8 圖多路輸出直流穩(wěn)壓電源電路 第 6 章 參考文獻 1 陳堂等編著 配電系統(tǒng)及其自動化技術 中國電力出版社 2004 8 本科生課程設計 論文 9 2 趙晶 主編 Prote199 高級應用 人民郵電出版社 2000 18 25 3 何仰贊等 編著 電力系統(tǒng)分析 武漢 華中理科技學出版社 2002 3 4 于海生 編著 微型計算機控制技術 清華大學出版社 2003 4 5 王士政主編 電網(wǎng)調度自動化與配網(wǎng)自動化技術 中國水利水電出版社 2007 3 6 梅麗鳳等編著 單片機原理及接口技術 清華大學出版社 2009 7 7 許建安 編著 電力系統(tǒng)微機繼電保護 中國水利水電出版社 2003 6 8 劉修文 編著 使用電子電路設計制作 300 例 中國電力出版社 9 孟貴華 編著 電子原件選用入門 機械工程出版社 10 張延琪 編著 常用電子電路 280 中國電力出版社 本科生課程設計 論文 10 第 7 章 附錄 7 1 器件 名稱型號數(shù)量備注 變壓器 二極管 電解電容 和 各 穩(wěn)壓集成 器 和 各 電阻及電 阻器 導線焊錫白色導線及焊錫若干 本科生課程設計 論文 11 7 2 電路圖 圖 9 多路輸出直流穩(wěn)壓電源電路 第 8 章 設計體會 在設計完后認識到 首先需要通過翻閱復習以前學過的知識確立了實驗總體設計方案 然后逐步 細化進行各模塊的設計 其次 在電路仿真的過程中總會出現(xiàn)一些問題 需要我 們細心解決 所以這兩周下來 我對電路故障的排查能力有了很大的提高 再次 通過此次課程設計 我對設計所用到的軟件有了更加深刻地了解 這對我們以后 的工作和學習的幫助都很有用處 這次的設計相對來說耗材成本較大 還有就是沒有能找到合適的變阻器和電 本科生課程設計 論文 12 阻來搭配可調電壓部分 結果是輸出的可調電壓在 3 30V 左右 沒