直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)十點(diǎn)多.

1、模擬電子課程設(shè)計(jì)（論文）遼寧工業(yè)大學(xué)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)（論文）院（系）：電氣工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)：電氣102班學(xué)號(hào):100303061學(xué)生姓名：朱倬立指導(dǎo)教師：（簽字）起止時(shí)間：2012.07.02 2012.07.15課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語(yǔ)院（系）：電子與信息工程學(xué)院教研室：電子信息工程號(hào) 學(xué)課程設(shè)計(jì) （論文） 題目直課程設(shè)計(jì)論文任務(wù)筆 本 。的競(jìng) 成 計(jì)旳八 、定 一 H 向 気 諭!B敲W流 瀝 性 進(jìn)，或旳 現(xiàn) J 先源灘號(hào) 壓 求 的來(lái)系亠一口眈M卅抒是 直 利3O以禍席怫 ) 析圖、，慮成通 hES on 、幺一 “ 連鮎00必繪r比妒m明 (+1=5。 。，方合整上說(shuō) =

2、5 標(biāo)案種綜化紙的 聯(lián) M Q 。 指方各作案越要 串VVXW能 能體對(duì)面方就必 臺(tái)篆等總幅標(biāo) 作電電 保 明各方易。定并 制流出數(shù)流 ，出體難MC一 ， 并直輸系過(guò) 求田總的電甘路 計(jì)出大任有 賣構(gòu)的作元。電 :設(shè)輸最穩(wěn)具：計(jì)，理制單統(tǒng)各 數(shù) 求設(shè)路合及各系放 糾1 2 3 4 5要析酗定低計(jì)鳩般 計(jì) 計(jì)分開確高設(shè)組律 設(shè) 設(shè)1廣2的34規(guī)進(jìn)程計(jì)劃天 天 1 2 z( z( o o 、一K, 匕匕 p? 厶冃 妻性 計(jì)天統(tǒng) 設(shè) 3 系 的析 源 分 電 ， 壓。數(shù) 穩(wěn)路參 流電件天 直計(jì)器 2 握設(shè)定流 、 定直寫 布確對(duì)撰 、 、 、 、 12 3 4指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)及成績(jī)?nèi)赵履?辯 導(dǎo) 客指

3、 :責(zé) 時(shí) 成 平 總注：成績(jī)：平時(shí)20% 論文質(zhì)量60% 答辯20%以百分制計(jì)算本文介紹了直流穩(wěn)壓電源的工作原理，它是一種簡(jiǎn)易直流穩(wěn)壓電源，主要是采 用一些簡(jiǎn)單的電子元件即可它是采用由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電 路四個(gè)核心部分組成，整流電路是采用橋式全波整流（1N4001整流管）；濾波電路 是以電容（1000uF/35v）濾波；穩(wěn)壓電路是采用集成穩(wěn)壓器（CW781型號(hào)）。變壓 電路用變壓器將交流電路變成所需的電壓。整流電路用二極管對(duì)交流進(jìn)行整流。濾 波電路由電容器將脈動(dòng)電流變成直流。穩(wěn)壓電路是把直流輸出電壓穩(wěn)定化。本設(shè)計(jì) 也可以用其它的方案實(shí)現(xiàn)。關(guān)鍵詞：直流穩(wěn)壓電源；降壓變壓器；

4、橋式整流電路；極性電容緒論.第2章系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案論證及分析22. 1設(shè)計(jì)目的22. 2設(shè)計(jì)任務(wù)2 2. 3設(shè)計(jì)要求2. 4電路原理分析32. 4. 1直流穩(wěn)壓電源的基本原理 32. 4.2三端集成固定電壓輸出穩(wěn)壓器 42. 5設(shè)計(jì)方案的選擇與論證 42.5.1電源變壓器的選擇 52.5.2整流電路 52.5.3穩(wěn)壓電路 62.6直流穩(wěn)壓電源的參數(shù)設(shè)計(jì)方法 63.1電路的基本知識(shí)73. 1. 1電源變壓器 83.1.2整流電路83.1.3濾波電路83.1.4穩(wěn)壓電路83.2穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)及對(duì)穩(wěn)壓電源的要求 93. 2. 1電路的安裝與調(diào)試 93. 2. 2穩(wěn)壓電源各項(xiàng)性能指標(biāo)的測(cè)試 9參考文獻(xiàn)

5、12附錄A:總電路圖12附錄B:元器件清單 114 Q診殳竽模擬電子課程設(shè)計(jì)（論文）第i章緒論直流穩(wěn)壓電源具有體積小、重量輕、效率高、對(duì)電網(wǎng)電壓及頻率的變化適應(yīng)性強(qiáng)、 輸出電壓保持時(shí)間長(zhǎng)、有利于計(jì)算機(jī)信息保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于以電子計(jì)算機(jī)為主 導(dǎo)的各種終端設(shè)備、通信設(shè)備，是當(dāng)今電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的一種電源。電子設(shè)備中都需要穩(wěn)定的直流電源，功率較小的直流電源大多數(shù)都是將 50HZ的 交流電經(jīng)過(guò)電源變壓器，整流，濾波和穩(wěn)壓這四個(gè)基本部分后獲得。 整流電路用來(lái)將 交流電壓變換為單向脈動(dòng)的直流電壓；濾波電路用來(lái)濾除整流后單向脈動(dòng)電壓中的交 流成分，使之成為平滑的直流電壓；穩(wěn)壓點(diǎn)路的作用是將當(dāng)

6、輸入交流電源電壓的波動(dòng)、 負(fù)載和溫度的變化時(shí)，維持輸出直流電壓的穩(wěn)定。由于集成穩(wěn)壓器具有體積小、重量輕、使用方便和工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用越來(lái)越 廣泛。國(guó)產(chǎn)的穩(wěn)壓器種類很多，主要分為兩大類。穩(wěn)壓器中的調(diào)整元件工作在線性放 大狀態(tài)的稱為線性穩(wěn)壓器，調(diào)整元件工作在開關(guān)狀態(tài)的稱為開關(guān)穩(wěn)壓器。在電子儀器 儀表中，經(jīng)常要求有穩(wěn)定的直流電源，所以在整流濾波后面，通常需要接直流穩(wěn)壓電 路。一切電子設(shè)備都離不開電源，沒(méi)有電源或電源出了故障，整個(gè)電路就要停止工作， 所以說(shuō)電源是電子設(shè)備的核心。 電子設(shè)備不但需要電源，還需要考慮電源的性能，因 為電源的性能在很大的程度上決定了現(xiàn)代電子設(shè)備的性能。電源是現(xiàn)代電子技術(shù)的重

7、 要基礎(chǔ)之一。直流穩(wěn)壓電源是電源的基礎(chǔ)技術(shù)，是最基本的穩(wěn)壓電路。1I 5劈模擬電子課程設(shè)計(jì)(論文)第2章系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案論證及分析2. 1設(shè)計(jì)目的(1) 選擇變壓器、整流二極管、濾波電容及集成穩(wěn)壓器來(lái)設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源；(2) 掌握直流穩(wěn)壓電路的調(diào)試及主要技術(shù)指標(biāo)的測(cè)試方法。(3) 通過(guò)電路的設(shè)計(jì)可以加深對(duì)該課程知識(shí)的理解以及對(duì)知識(shí)的綜合運(yùn)用。2. 2設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一波形直流穩(wěn)壓電源，滿足：(1) 當(dāng)輸入電壓在220V 10%寸，輸出直流電壓為12V,輸出直流電流大于500mA輸出紋波電壓小于5mV穩(wěn)壓系數(shù)小于5X10-3，輸出內(nèi)阻小于0.1歐。2. 3設(shè)計(jì)要求直流穩(wěn)壓電源的基本要求：(1) 合理的選

8、擇電源變壓器；(2) 合理選擇集成穩(wěn)壓器；(3) 完成全電路理論設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助分析與仿真、安裝調(diào)試、繪制電路圖，自 制印刷板；(4) 撰寫設(shè)計(jì)使用說(shuō)明書。(5) 穩(wěn)壓電源 在輸入電壓為220V. 50HZ.電壓變化范圍為+10%-10條件下：1) 輸出直流電壓為+12V;2) 最大輸出電流為：lmax = 500mA;3) 紋波電壓(峰-峰值)5mV(最低輸入電壓下，滿載);4) 效率40%(輸出電壓為+12V，輸入電壓為220V下，滿載);5) 具有過(guò)流保護(hù)及短路保護(hù)功能(6) 畫出總體設(shè)計(jì)框圖，以說(shuō)明直流穩(wěn)壓電源有哪些相對(duì)獨(dú)立的功能模塊組成，標(biāo)出各個(gè)模塊之間的聯(lián)系、變化，并以文字對(duì)原理作

9、輔助說(shuō)明。設(shè)計(jì)各個(gè)功能模塊的 電路圖，加上原理說(shuō)明。選擇合適的元器件，接線驗(yàn)證、調(diào)試各個(gè)功能模塊的電路， 在接線驗(yàn)證時(shí)設(shè)計(jì)、選擇合適的輸入信號(hào)和輸出方式， 在充分電路正確性同時(shí)，輸入 信號(hào)和輸出方式要便于電路的測(cè)試和故障排除。在驗(yàn)證各個(gè)功能模塊基礎(chǔ)上，對(duì)整個(gè)電路的元器件和布線，進(jìn)行合理布局，進(jìn)行直流穩(wěn)壓電源整個(gè)電路的調(diào)試。2. 4電路原理分析2. 4. 1直流穩(wěn)壓電源的基本原理直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器 T、整流、濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成，基本框 圖如下。各部分的作用：jirKz.圖2.1-濫波電踣3(1) 電源變壓器T的作用是將電網(wǎng)220V的交流電壓變換成整流濾波電路所需要 的交流電壓Ui

10、。變壓器副邊與原邊的功率比為 P2/ P1= n,式中n是變壓器的效率。(2) 整流濾波電路：整流電路將交流電壓Ui變換成脈動(dòng)的直流電壓。再經(jīng)濾波 電路濾除較大的紋波成分，輸出紋波較小的直流電壓U1。常用的整流濾波電路有全 波整流濾波、橋式整流濾波等。圖2.2各濾波電容C滿足RC=(35) T/2，式中T為輸入交流信號(hào)周期，R為整流濾波電路的等效負(fù)載電阻。圖2.3I 5劈模擬電子課程設(shè)計(jì)（論文）2. 4.2三端集成固定電壓輸出穩(wěn)壓器由于輸入電壓ui發(fā)生波動(dòng)、負(fù)載和溫度發(fā)生變化時(shí)，濾波電路輸出的直流電壓 Ui會(huì)隨著變化。因此，為了維持輸出電壓 Ui穩(wěn)定不變，還需加一級(jí)穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓 電路的作用是

11、當(dāng)外界因素(電網(wǎng)電壓、負(fù)載、環(huán)境溫度)發(fā)生變化時(shí)，能使輸出直流 電壓不受影響，而維持穩(wěn)定的輸出。穩(wěn)壓電路一般采用集成穩(wěn)壓器和一些外圍元件所 組成。采用集成穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)的穩(wěn)壓電源具有性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。2. 5設(shè)計(jì)方案的選擇與論證小功率穩(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。ui(a)穩(wěn)壓電源的組成框圖(b )整流與穩(wěn)壓過(guò)程圖2.4UI圖穩(wěn)壓電源的組成框圖及整流與穩(wěn)壓過(guò)程方案一：簡(jiǎn)單的并聯(lián)型穩(wěn)壓電源并聯(lián)型穩(wěn)壓電源的調(diào)整元件與負(fù)載并聯(lián)，因而具有極低的輸出電阻，動(dòng)態(tài)特性好, 電路簡(jiǎn)單，并具有自動(dòng)保護(hù)功能；負(fù)載短路時(shí)調(diào)整管截止，可靠性高，但效率低，尤 其是在小

12、電流時(shí)調(diào)整管需承受很大的電流，損耗過(guò)大，因此在本實(shí)驗(yàn)中不適合此方案。方案二：輸出可調(diào)的開關(guān)電源；開關(guān)電源的功能元件工作在開關(guān)狀態(tài)， 因而效率高，輸出功率大；且容易實(shí)現(xiàn)短路保護(hù)與過(guò)流保護(hù)，但是電路比較復(fù)雜，設(shè)計(jì)繁瑣，在低輸出電壓時(shí)開關(guān)頻率低， 紋波大，穩(wěn)定度極差，因此在本實(shí)驗(yàn)中不適合此方案。方案三：由固定式三端穩(wěn)壓器（7812）組成由固定式三端穩(wěn)壓器（7812）輸出腳V）、輸入腳V和接地腳GND組成，它的穩(wěn)壓 值為+12V,它屬于CW78*S列的穩(wěn)壓器，輸入端接電容可以進(jìn)一步濾波，輸出端接 電容可以改善負(fù)載的瞬間影響，此電路比較穩(wěn)定。根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求，本實(shí)驗(yàn)采用方案三。2. 5. 1電源變壓器的

13、選擇電源變壓器有很多種：有降壓的、有升壓的，在這次的設(shè)計(jì)中我用的是降壓變壓器，它的作用是將來(lái)自電網(wǎng)的220V交流電壓ui變?yōu)檎麟娐匪枰慕涣麟妷?U2。二艮，其中：P2是變壓器副邊的功率，Pi是變壓器原邊的功率。一般小型變壓器 的效率如表1所示：表1小型變壓器的效率副邊功率25V,額定工作電流ID = 1A lmax ,故整流二極管 選1N4001。所以，濾波電容：C (3s5)/R=1000s2016uF電容的耐壓要25V,故濾波電容C取容量為1000uF,耐壓為25V的電解電容第3章系統(tǒng)各部分原理3.1電路的基本知識(shí)在電子電路中，通常都需要電壓穩(wěn)定的直流穩(wěn)壓電源供電， 小功率的穩(wěn)壓電源

14、是由電源變壓器，整流電路，濾波電路和穩(wěn)壓電路等四部分組成。3. 1. 1電源變壓器過(guò)整流電路將交流變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓。由于此脈動(dòng)的直流壓含有較的紋波， 必須通過(guò)濾波電路加以濾波，從而得到平滑的直流電壓。電源變壓器的作用是將交流 220V的電壓變?yōu)樗璧碾妷褐?，然后通過(guò)的電壓還隨電網(wǎng)電壓波動(dòng)、負(fù)載何溫度的 變化而變化。因而在整流、濾波電路之后，還需接穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路的作用是當(dāng)電 網(wǎng)電壓波動(dòng)、負(fù)載何溫度變化時(shí)，維持輸出直流電壓穩(wěn)定。因本設(shè)計(jì)輸出電壓為12V， 故變壓器輸出電壓 V2=18V，即變比為0.7。3. 1. 2整流電路直流電路的任務(wù)是將交流電壓變?yōu)橹绷麟妷骸?完成這一任務(wù)主要是靠二極管

15、的單 向?qū)щ娮饔?。因此二極管是整流電路的關(guān)鍵元件。 本設(shè)計(jì)采用單相橋式整流電路，我 們采用的是1N4001整流二集管。3. 1. 3濾波電路濾波電路用于濾去輸出電壓中的紋波，一般由電抗元件組成（如：電感 電溶元件）。由于電抗元件在電路中有儲(chǔ)能作用，并聯(lián)的電容C在電源供給的電壓升高時(shí)，能把部分能量存儲(chǔ)起來(lái)，而當(dāng)電壓降低時(shí)，就能把能量釋放出來(lái)，使負(fù)載電壓比較平 滑，即C具有平波作用；與負(fù)載串聯(lián)的電感 L,當(dāng)電源供給的電流增加時(shí)，它能把能 量存儲(chǔ)起來(lái)，而當(dāng)電流減小時(shí)又能把能量釋放出來(lái)， 使負(fù)載電流比較平滑，即電感也 具有平波作用。3. 1. 4穩(wěn)壓電路在這里我們采用串聯(lián)集成式穩(wěn)壓電路。三端集成穩(wěn)壓器

16、是我們最常用的一種穩(wěn)壓 器。它的類型很多，在小功率穩(wěn)壓電源中，普遍使用的是三端穩(wěn)壓器。按輸出電壓類 型可分為固定式和可調(diào)式，此外又可分為正電壓輸出或負(fù)電壓輸出兩種類型。它的作用是由于輸入電壓U1發(fā)生波動(dòng)、負(fù)載和溫度發(fā)生變化時(shí)，濾波電路輸出的直流電壓 UI會(huì)隨著變化。因此，為了維持輸出電壓 U穩(wěn)定不變，還需加一級(jí)穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電 路的作用是當(dāng)外界因素（電網(wǎng)電壓、負(fù)載、環(huán)境溫度）發(fā)生變化時(shí)，能使輸出直流電 壓不受影響，而維持穩(wěn)定的輸出。穩(wěn)壓電路一般采用集成穩(wěn)壓器和一些外圍元件所組 成調(diào)整管T1與負(fù)載電阻RL相串聯(lián)，組成串聯(lián)式穩(wěn)壓電路。T2與穩(wěn)壓管DZ組成采樣比 較放大電路，當(dāng)穩(wěn)壓器的輸出負(fù)載變化時(shí)

17、，輸出電壓VO應(yīng)保持不變，穩(wěn)壓過(guò)程如下：9模擬電子課程設(shè)計(jì)(論文)設(shè)輸出負(fù)載電阻R-變化，使V4 ，則I B1VcE1 f133.2穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標(biāo)及對(duì)穩(wěn)壓電源的要求3. 2. 1電路的安裝與調(diào)試先裝集成穩(wěn)壓電路，在裝整流濾波電路，最后安裝變壓器。安裝一級(jí)測(cè)試一級(jí)。 對(duì)于穩(wěn)壓電路則主要測(cè)試集成穩(wěn)壓器是否能正常工作。其輸入端加直流電壓35V V 12.5V，使輸出電壓V)隨之變化，說(shuō)明穩(wěn)壓電路正常工作，整流濾波電路主要是檢 測(cè)整流二極管是否接反，安裝前用萬(wàn)用表測(cè)量其正，反向電阻。接入電源變壓器，整 流輸出電壓V應(yīng)為正。斷開交流電源，將整流濾波電路與穩(wěn)壓電路相連接，在接通 電源，輸出電壓 Vo為

18、規(guī)定值，說(shuō)明各級(jí)電路均正常工作，可以進(jìn)行各項(xiàng)性能指標(biāo)的 測(cè)試。其中l(wèi)o=5OOmA,R=3O歐。3. 2. 2穩(wěn)壓電源各項(xiàng)性能指標(biāo)的測(cè)試任務(wù)1 ：電路的調(diào)試與檢測(cè)1. 靜態(tài)調(diào)試當(dāng)連好電路板的線路時(shí)，先不要急著通電，而因該從以下幾個(gè)方面進(jìn)行檢測(cè)：(1) 對(duì)照原理圖，用萬(wàn)用表一一檢查線路的各個(gè)接口是否接通，是否有短路、 斷路或漏接的現(xiàn)象，如果有，因該及時(shí)改好電路連線。(2) 對(duì)照原理圖，檢查各元件是否接正確。2. 動(dòng)態(tài)調(diào)試接通220V的電源，用數(shù)字萬(wàn)用表對(duì)所設(shè)計(jì)的電路實(shí)物進(jìn)行測(cè)試，得到正電源輸出電壓為+11.95V。任務(wù)2:技術(shù)指標(biāo)測(cè)量及誤差分析1 .技術(shù)指標(biāo)測(cè)量(1) 測(cè)量穩(wěn)壓系數(shù)，先調(diào)節(jié)自藕變

19、壓器使輸入的電壓增加 10%，即Vi=242V,測(cè) 量此時(shí)對(duì)應(yīng)的輸出電壓 Vo1;再調(diào)節(jié)自藕變壓器使輸入減少10%，即Vi=198,測(cè)量此 時(shí)對(duì)應(yīng)的輸出電壓Vo2,然后測(cè)量出Vi=220V時(shí)對(duì)應(yīng)的輸出電壓Vo,則穩(wěn)壓系數(shù)Vo/Vo220V01 _Vo2Sv=.-Vi/Vi 242 198VoViVoIomaxSv220V11.95v25.34mA3%(2)輸出電壓與最大輸出電流的測(cè)試測(cè)試電路如圖5所示。自耦變壓器 一般情況下，穩(wěn)壓器正常工作時(shí)，其輸出電流I o要小于最大輸出電流 lomax，220V被測(cè)穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路取Io =0.5A，可算出Rl=30Q, 工作時(shí)Rl上消耗的功率為：P=6W

20、故Rl取額定功率為8W，阻值為30 Q的圖5穩(wěn)壓電源性能指標(biāo)的測(cè)試電路電位器U。然后慢慢調(diào)小Rl，直到Uo的值下降5%,此時(shí)流經(jīng)Rl的電流就是I記下Iomax測(cè)試時(shí)，先使Rl=30Q ,交流輸入電壓為220V,用數(shù)字電壓表測(cè)量的電壓值就是后，要馬上調(diào)大rl的值，以減小穩(wěn)壓器的功耗(3) 穩(wěn)壓系數(shù)的測(cè)量按圖5所示連接電路， 在6 = 220/時(shí)，測(cè)出穩(wěn)壓電源的輸出電壓 Uo。然后調(diào) 節(jié)自耦變壓器使輸入電壓U242V，測(cè)出穩(wěn)壓電源對(duì)應(yīng)的輸出電壓 Uoi ;再調(diào)節(jié)自 耦變壓器使輸入電壓Ui =198V，測(cè)出穩(wěn)壓電源的輸出電壓 Uo2。則穩(wěn)壓系數(shù)為：Sv220 U1 5242 198 Uo輸出電阻的測(cè)量按圖5所示連接電路，保持穩(wěn)壓電源的輸入電壓 6 =2207 ,在不接負(fù)載Rl時(shí)測(cè) 出開路電壓Uoi，此時(shí)Ioi=0，然后接上負(fù)載Rl，測(cè)出輸出電壓Uo2和輸出電流Io2, 則輸出電阻為：r = Uoi - Uo2 _ Uoi -U 02I o1 1 Io2I o2(5) 紋波電壓的測(cè)試用示波器觀察Uo的峰峰值，(此時(shí)丫通道輸入信號(hào)采用交流耦合 AC,測(cè)量 Up-p 的值(約幾mV。(6) 紋波因數(shù)的測(cè)量4纟三診殳竽模擬電子課程設(shè)計(jì)（論文）用交流毫伏表測(cè)出穩(wěn)壓電源輸出電壓交流分量的有效值，用萬(wàn)用表（或數(shù)字萬(wàn)用 表）的直流電壓檔測(cè)量穩(wěn)壓電源輸出電壓的直流分量。則紋波因數(shù)為：輸出電