直流穩(wěn)壓電源說明書

1、直流穩(wěn)壓電源說明書一.直流穩(wěn)壓電源的設計過程概述:1.電路圖設計(1確定目標:設計整個系統(tǒng)是由那些模塊組成,各個模塊之間的信號傳輸,并畫出直流穩(wěn)壓電源方框圖。(2系統(tǒng)分析:根據(jù)系統(tǒng)功能,選擇各模塊所用電路形式。(3參數(shù)選擇:根據(jù)系統(tǒng)指標的要求,確定各模塊電路中元件的參數(shù)。(4總電路圖:連接各模塊電路。2.電路安裝、調(diào)試(1自行設計電路板,并焊接電路。(2在電路的輸入端加一電壓,測試輸出端電壓,以驗證每個模塊能否達到所規(guī)定的指標。(3將各模塊電路連起來,整機調(diào)試,并測量該系統(tǒng)的各項指標。二.總體設計思路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

2、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。2.直流穩(wěn)壓電源原理直流穩(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)壓四個環(huán)節(jié)才能完成,見圖1。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

3、定。(2整流電路:利用單向?qū)щ娫?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。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導通,D3、D4截止;u2的負半周內(nèi),D3、D4導通,D1、D2截止。正負半周內(nèi)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。在橋式整流電路中,每個二極管都只在半個周期內(nèi)導電,所以流過每個二極管的平均電流等于輸出電流的平均值的一半

4、,即。電路中的每只二極管所要承受的最大向電壓為0.5U2V(U2是變壓器副邊電壓有效值。在設計中,利用電容器兩端的電壓不能突變和流過電感器的電流不能突變的特點,將電容器和負載電容并聯(lián)或電容器與負載電阻串聯(lián),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=(1.11.2U2,直流輸出電流:(I2是變壓器副邊電流的有效值。,穩(wěn)壓電路選集成三端穩(wěn)壓器電路?？傮w原理電路見圖4。3.設計方法簡介(1根據(jù)設計所要求的性能指標,選擇集成三端穩(wěn)壓器。因為要求輸出電壓可調(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,常見主要有CW317、CW337、LM317、LM337。LM317

5、系列穩(wěn)壓器輸出連續(xù)可調(diào)的正電壓,LM337系列穩(wěn)壓器輸出連可調(diào)的負電壓,可調(diào)范圍為1.2V37V,最大輸出電流為1.5A。穩(wěn)壓內(nèi)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(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。LM317系列和LM337系列的引腳功能相同,管腳圖和典型電路如圖4和圖5.圖4管腳圖圖5典型電路輸出電壓表達式為:式中,1.25是集成穩(wěn)壓塊輸出端與調(diào)整端之間的固有參考電壓,此電壓加于給定電阻兩端,將產(chǎn)生一個恒定電流通過輸出電壓調(diào)節(jié)電位器,電阻常取值,與其并聯(lián)的電容器C可進一步減小輸出電壓的紋波。圖中加入了二極管D,用于防止

6、輸出端短路時10µF大電容放電倒灌入三端穩(wěn)壓器而被損壞, 加入了二極管D,用于防止輸入端短路時10µF大電容放電倒灌入三端穩(wěn)壓器而被損壞。LM317其特性參數(shù):輸出電壓可調(diào)范圍:1.2V37V輸出負載電流:1.5A輸入與輸出工作壓差U=Ui-Uo:340V能滿足設計要求,故選用LM317組成穩(wěn)壓電路。(2選擇電源變壓器1確定副邊電壓U2:根據(jù)性能指標要求:Uomin=3V Uomax=9V又Ui-Uomax(Ui-Uomin Ui-Uoin(Ui-Uomax其中:(Ui-Uoinmin=3V,(Ui-Uomax=40V12VUi43V此范圍中可任選:Ui=23V=Uo1根據(jù)

7、Uo1=(1.11.2U2可得變壓的副邊電壓:U2 =20V。2確定變壓器副邊電流I2Io1=Io又副邊電流I2=(1.52IO1 取IO=IOmax=800mA3選擇變壓器的功率變壓器的輸出功率:Po>I2U2=14.4W(3選擇整流電路中的二極管變壓器的副邊電壓U2=20V橋式整流電路中的二極管承受的最高反向電壓為:橋式整流電路中二極管承受的最高平均電流為:查手冊選整流二極管IN4007,其參數(shù)為:反向擊穿電壓UBR=1000V>17V最大整流電流IF=1A>0.4A(4濾波電路中濾波電容的選擇濾波電容的大小可用式求得。1求Ui:根據(jù)穩(wěn)壓電路的的穩(wěn)壓系數(shù)的定義:設計要求Uo15mV ,SV0.003Uo=+3V+9VUi=20V代入上式,則可求得Ui2濾波電容C設定Io=Iomax=0.8A,t=0.01S則可求得C。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大于28.8V。因為大容量電解電容有一定的繞制電感分布電感,易引起自激振蕩,形成高頻干擾,所以穩(wěn)壓器的輸入、輸出端常并入小容量電容用來抵消電感效應,抑制高頻干擾。三、注意事項1.焊接時要對各個功能模塊電路進行單個測試,需要時可設計一些臨時電路用于調(diào)試。2.測試電路時,必須要保證焊接正確,才能打開電源,以防元器件燒壞。3.注意LM317芯片的輸入輸出管腳和橋式整流電路中二極管的極