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文檔簡介
1、學(xué) 號: 課 程 設(shè) 計題 目開關(guān)電源設(shè)計學(xué) 院自動化專 業(yè)自動化班 級姓 名指導(dǎo)教師朱國榮年月日課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名: 專業(yè)班級: 自動化班 指導(dǎo)教師: 朱國榮 工作單位: 自動化學(xué)院 題 目: 開關(guān)電源設(shè)計初始條件:輸入交流電源:單相220v,頻率50hz。要求完成的主要任務(wù): (包括課程設(shè)計工作量及其技術(shù)要求,以及說明書撰寫等具體要求)1、輸出兩路直流電壓:12v,5v。2、直流最大輸出電流1a。3、完成總電路設(shè)計和參數(shù)設(shè)計。時間安排:課程設(shè)計時間為兩周,將其分為三個階段。第一階段:復(fù)習(xí)有關(guān)知識,閱讀課程設(shè)計指導(dǎo)書,搞懂原理,并準備收集設(shè)計資料,此階段約占總時間的20%。第二階段:根據(jù)
2、設(shè)計的技術(shù)指標要求選擇方案,設(shè)計計算。第三階段:完成設(shè)計和文檔整理,約占總時間的40%。指導(dǎo)教師簽名: 年 月 日系主任(或責(zé)任教師)簽名: 年 月 日 目錄摘要21方案設(shè)計31.1設(shè)計要求31.2設(shè)計方案32部分電路設(shè)計42.1電源變壓器單元電路的設(shè)計42.2 整流單元電路的設(shè)計42.3濾波單元電路的設(shè)計62.4穩(wěn)壓器單元電路的選擇62.5整體電路的參數(shù)確定72.5.1輸入電壓:72.5.2濾波部分72.5.3穩(wěn)壓部分72.5.4其他部分82.6整體電路設(shè)計圖8結(jié)束語9參考文獻10 摘要開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù),控制開關(guān)管開通和關(guān)斷的時間比率,維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源,開關(guān)電源一般由
3、脈沖寬度調(diào)制(pwm)控制ic和mosfet構(gòu)成4。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新,使得開關(guān)電源技術(shù)也在不斷地創(chuàng)新。目前,開關(guān)電源以小型、輕量和高效率的特點被廣泛應(yīng)用幾乎所有的電子設(shè)備,是當今電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的一種電源方式。隨著電力電子技術(shù)的高速發(fā)展,電力電子設(shè)備與人們的工作、生活的關(guān)系日益密切,而電子設(shè)備都離不開可靠的電源,進入80年代計算機電源全面實現(xiàn)了開關(guān)電源化,率先完成計算機的電源換代,進入90年代開關(guān)電源相繼進入各種電子、電器設(shè)備領(lǐng)域,程控交換機、通訊、電子檢測設(shè)備電源、控制設(shè)備電源等都已廣泛地使用了開關(guān)電源,更促進了開關(guān)電源技術(shù)的迅速發(fā)展。關(guān)鍵詞:開關(guān)電源 電力電子 pw
4、m mosfet1方案設(shè)計1.1設(shè)計要求初始條件:輸入交流電源:單相220v,頻率50hz。要求完成的主要任務(wù): 1、輸出兩路直流電壓:12v,5v。2、直流最大輸出電流1a。3、完成總電路設(shè)計和參數(shù)設(shè)計。1.2設(shè)計方案 要得到12v(5v)、1a的直流穩(wěn)壓電源,首先應(yīng)使用變壓器,將220v的電壓降到合適的值。再通過整流電路將正弦波變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓。再通過濾波及穩(wěn)壓電路,將整流過后的電壓進行濾波穩(wěn)壓,最終得到滿足要求的直流電源,通過接上負載電阻滿足輸出電流為1a的要求。濾波電容c的容量比較大,對于引入的各種高頻干擾的抑制能力很差。所以在電容c旁并聯(lián)小容量電容器c1、c2,來抑制高頻干擾。另外
5、,穩(wěn)壓器由于分布參數(shù)的影響,有可能產(chǎn)生自激。輸出端接入電容器c3、c4、c5、c6,是為了改善瞬態(tài)負載響應(yīng)特性和減小高頻輸出阻抗。整理電路變壓器交流電源負載穩(wěn)壓電路濾波電路 圖1.1 開關(guān)電源流程圖2部分電路設(shè)計2.1電源變壓器單元電路的設(shè)計源變壓器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。電源變壓器的功能是功率傳送、電壓變換和絕緣隔離,作為一種主要的軟磁電磁元件,在電源技術(shù)中和電力電子技術(shù)中得到廣泛的應(yīng)用。根據(jù)傳送功率的大小,電源變壓器可以分為幾檔:10kva以上為大功率,10kva0.5kva為中功率,0.5kva25va為小功率,25va以下為微功率。 圖2.
6、1電源變壓器電源變壓器的功能是功率傳送、電壓變換和絕緣隔離,作為一種主要的軟磁電磁元件,在電源技術(shù)中和電力電子技術(shù)中得到廣泛的應(yīng)用。2.2 整流單元電路的設(shè)計 整流電路的任務(wù)是將交流電變換成直流電。二極管是構(gòu)成整流電路的關(guān)鍵元件。在小功率(1kw以下)整流電路中,常見的幾種整流電路有單相半波、全波、橋式和倍壓整流電路3。 圖2.2 單相橋式整流電路 圖2.3 單相橋式整流電路電壓、電流波形橋式整流電路的工作原理如下:正半周時,對d1、d3加正向電壓,dl、d3導(dǎo)通;對d2、d4加反向電壓,d2、d4截止。電路中構(gòu)成e2、d1、rfz 、d3通電回路,在rfz 上形成上正下負的半波整流電壓,負半
7、周時,對d2、d4加正向電壓,d2、d4導(dǎo)通;對d1、d3加反向電壓,d1、d3截止。電路中構(gòu)成e2、d2、rfz 、d4通電回路,同樣在rfz 上形成上正下負的另外半波的整流電壓。 如此重復(fù)下去,便得到全波整流電壓。因此,與全波整流一樣,在一個周期內(nèi)的正負半周都有電流流過負載,而且始終是同一方向。2.3濾波單元電路的設(shè)計濾波電路作用是盡可能減小脈動的直流電壓中的交流成分,保留其直流成分,使輸出電壓紋波系數(shù)降低,波形變得比較平滑2。濾波電路常用于濾去整流輸出電壓中的紋波,一般由電抗元件組成,如在負載電阻兩端并聯(lián)電容器c,或與負載串聯(lián)電感器l,以及由電容,電感組成而成的各種復(fù)式濾波電路。 圖2.
8、4 c型濾波電路常用的濾波電路有無源濾波和有源濾波兩大類1。若濾波電路元件僅由無源元件(電阻、電容、電感)組成,則稱為無源濾波電路。無源濾波的主要形式有電容濾波、電感濾波和復(fù)式濾波(包括倒l型、lc濾波、lc型濾波和rc型濾波等)。若濾波電路不僅由無源元件,還由有源元件(雙極型管、單極型管、集成運放)組成,則稱為有源濾波電路。2.4穩(wěn)壓器單元電路的選擇w7812為三端固定正12v輸入的集成穩(wěn)壓器。7812主要參數(shù)有:輸出直流電壓 u012v,輸出電流 l:0.1a,m:0.5a,電壓調(diào)整率 10mv/v,輸出電阻 r00.15,輸入電壓ui的范圍1517v 。因為一般ui要比 u0大35v ,
9、才能保證集成穩(wěn)壓器工作在線性區(qū)。 圖2.5 三端穩(wěn)壓器7812引腳圖及外形圖2.5整體電路的參數(shù)確定2.5.1輸入電壓:u2太低則穩(wěn)壓器性能將受影響,甚至不能正常工作;u2太高則穩(wěn)壓器功耗增大,會導(dǎo)致電源效率下降,使最大輸出電流有所降低。所以u2的選擇原則是:在滿足穩(wěn)壓器正常工作的前提下,u2越小越好。由任務(wù)書技術(shù)指標要求可確定u2的值,取變壓器輸出的u2=16v顯然采用整流橋,設(shè)計要求中要求最大輸出il為1a 于是:最大允許流經(jīng)每個二極管的 id = 0.5 il = 0.5 *1000 = 500 ma而每個二極管所承受的最大反向電壓為:vrm = = 22.63 v負載電壓vl的平均值為
10、: vl = = 0.9v2 (2.3.2)直流電流為: il = (2.3.3)整流元件參數(shù)的計算:在橋式整流電路中,二級管是兩兩輪流導(dǎo)通,所以流經(jīng)每個二極管的電流為: id = 0.5il = 2.5.2濾波部分:濾波電容c可由下式估算: c = 2.5.3穩(wěn)壓部分:穩(wěn)壓部分采用集成穩(wěn)壓器w7812,最大輸出電流io 1.5 a,最大耗散。2.5.4其他部分 為了防止自激振蕩,在穩(wěn)壓器的輸入端并聯(lián)了一個大小為0.33uf的電容。 為了消除高頻噪聲和改善輸出的瞬態(tài)特性,輸出端接了一個1uf的電容。2.6整體電路設(shè)計圖 直流電源的輸入為220v的電網(wǎng)電壓,所需直流電壓的數(shù)值和電網(wǎng)電壓的有效值相
11、差較大,因而需要通過電源變壓器降壓。再通過整流電路將正弦波電壓轉(zhuǎn)換為單一方向的脈動電壓。為了減小電壓的脈動,需通過低通濾波電路濾波,使輸出電壓平滑。理想情況下是可以將交流分量全部濾掉,但是因為受負載影響,加之濾波電路并不能達到理想效果。還需要加入穩(wěn)壓電路,使輸出直流電壓基本不受電網(wǎng)電壓波動和負載電阻變化的影響。 圖2.6 總電路圖結(jié)束語隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新月異,電力電子技術(shù)在現(xiàn)代社會生產(chǎn)中占據(jù)著非常重要的地位,電力電子技術(shù)在生活中無處不在。而作為一名自動化的學(xué)生掌握電力電子技術(shù)十分重要。通過本次課程設(shè)計,我鞏固和加深所學(xué)電力電子基本理論知識。能綜合運用相關(guān)關(guān)課程的基本知識,培養(yǎng)了我的獨立思考
12、能力,認識到了查閱和占有技術(shù)資料的重要性,了解了專業(yè)工程設(shè)計的特點、思路、以及具體的方法和步驟,掌握了專業(yè)課程設(shè)計中的設(shè)計計算、軟件編制,硬件設(shè)計及整體調(diào)試,還有等等。同時,在設(shè)計的過程中我遇到了各種各樣的問題,也發(fā)現(xiàn)了自己的許多不足之處,在解決這些問題的過程中我也慢慢在改正自己的缺點,發(fā)現(xiàn)自己的優(yōu)點,鍛煉了自己的能力??傊?,通過本次電力電子的課程設(shè)計,我學(xué)習(xí)到了很多東西,為以后參加工作打下了良好的基礎(chǔ)。參考文獻1王兆安.電力電子技術(shù)(第五版).機械工業(yè)出版社.20092曹豐文.電力電子技術(shù)基礎(chǔ).中國電力出版社.20073唐建新.電力電子技術(shù)試驗教程.機械工業(yè)出版社.20074沙占友.開關(guān)穩(wěn)壓器計算機輔助設(shè)計與仿真軟件的應(yīng)用.機械工業(yè)出版社.2008年本科生課程設(shè)計成績評定表姓 名 性 別 男專業(yè)、班級 自動化學(xué)院自動化班課程設(shè)計題目:開關(guān)電源設(shè)計課程設(shè)計答辯或質(zhì)疑記錄:1在電容c旁并聯(lián)一只小容量電容器的作用?答:濾波電容c的容量比較大,本身就存在著較大的等效電感,因此對于引入的各種高頻干擾的抑制能力很差。為了解決這個問題, 在電容c旁并聯(lián)一只小容量電容器c1、c2,就可有效地抑制高頻干擾。2輸出端接入電容器的作用?答:穩(wěn)壓器在開環(huán)增益較高、負載較重的狀態(tài)下時,由于分布參數(shù)的影響,有可能產(chǎn)生自激,c1、c2則兼有抑制高頻振蕩的作用。輸出端接入電容器c3、
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