直流穩(wěn)流電源設(shè)計報告

PAGE5PAGE3 直流穩(wěn)流電源設(shè)計報告系別電子信息與電氣工程系專業(yè)電氣信息類專業(yè)班級姓名完成時間2011年3月11日目錄TOC\o"1-3"\h\u26976目錄 121131一、引言 2283731.1基本要求 2284181.2發(fā)揮部分 26667二、方案設(shè)計 2220662.1設(shè)計思路 3271732.2直流穩(wěn)壓電源的基本組成 352502.2.1電源變壓器 3257272.2.2整流濾波電路 3169612.2.3穩(wěn)流電路 3202202.3電路安裝與分析 4187432.3.1電路安裝 45022.3.2電路分析 418792.3.3系統(tǒng)測試 6139622.3.4示波器測試 616478三、總結(jié)心得 67245參考文獻(xiàn) 77469附錄 76581附錄一、元器件附錄表 712053附錄二、儀器設(shè)備使用清單 729880附錄三、電路原理圖 8摘要：在電子電路中，通常都需要電穩(wěn)流定的直流電源供電。穩(wěn)流電源由電源變壓器、整流、濾波和穩(wěn)穩(wěn)流電路等四部分組成。電源變壓器是將電網(wǎng)220V的電壓變?yōu)樗枰碾妷褐?，然后通過整流電路將交流電壓變成脈動的直流電壓。由于此脈動的直流電壓還含有較大的紋波，必須通過濾波電路加以濾除，從而得到平滑的直流電壓。但這樣的電壓還隨電網(wǎng)電壓波動、負(fù)載和溫度的變化而變化。因而在整流、濾波電路之后，還需接穩(wěn)流電路。穩(wěn)流電路的作用是當(dāng)電網(wǎng)電壓波動、負(fù)載和溫度變化時，維持輸出直流電流穩(wěn)定。關(guān)鍵字：直流穩(wěn)流電源；LM317一、引言電源作為電路的能量來源，在電路中起著關(guān)鍵作用。隨著電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展，直流電源應(yīng)用非常廣泛，其好壞直接影響著電氣設(shè)備或控制系統(tǒng)的工作性能。1.1基本要求（1）輸出電流范圍：200mA~1A；（2）改變負(fù)載電阻，輸出電壓在10V以內(nèi)變化時，要求輸出電流變化的絕對值<=輸出電流值的1%=5mA；（3）紋波電流<=1mA；（4）自制電源。1.2發(fā)揮部分可設(shè)置并顯示輸出電流給定值，要求輸出電流與給定值偏差的絕對值<=給定的1%+10mA；（2）具有“+”、“-”步進(jìn)調(diào)整功能，步進(jìn)<=10mA；輸出電流范圍20mA~1000mA，步進(jìn)1mA；設(shè)計、制作測量并顯示輸出電流的裝置（可同時或交替顯示電流的給定值和實(shí)測值），測量誤差的絕對值小于等于測量值的0.1%+3個字；改變負(fù)載電阻，輸出電壓在10v以內(nèi)變化時，要求輸出電流變化的絕對值<=輸出電流的0.1%+1mA；紋波電流<=0.2mA其他。二、方案設(shè)計2.1設(shè)計思路將220V，50Hz交流電經(jīng)過變壓器降壓后，送入全橋整流組件，進(jìn)行整流濾波后，輸入到LM317中，再用另一只LM317采用調(diào)整端接地，在輸出端與調(diào)整端之間形成1．25V穩(wěn)定電壓[1]．利用LM317的分壓特性，在LM317，120Q電阻，100～200Q多圈電位器與負(fù)載形成的并聯(lián)回路中，調(diào)整端與輸出端之間有穩(wěn)定電壓1．25V，因此在LM317回路中有恒定電流約為10mA，且電阻保持不變，則電流保持不變．從而使輸出電流穩(wěn)定不變。系統(tǒng)框圖如下圖所示：電源變壓器穩(wěn)流電路濾波電路整流電路電源變壓器穩(wěn)流電路濾波電路整流電路濾波電路濾波電路 圖1總系統(tǒng)框架圖2.2直流穩(wěn)壓電源的基本組成2.2.1電源變壓器電源變壓器的作用是將電網(wǎng)220V的交流電壓V1變換成整流濾波器電路所需要的交流電壓V2。η為變壓器的效率。2.2.2整流濾波電路整流二極管D1-D4組成的單相橋式整流電路，將交流電壓V2變成脈動的直流電壓，再經(jīng)濾波電容C濾除紋波，輸出直流電壓Vi。Vi與交流電壓V2的有效值v2的關(guān)系為Vi=（1.1~1.2）v2。橋式整流電路的優(yōu)點(diǎn)是輸出電壓高，紋波電壓較小，管子所承的最大反向電壓較低，同時因電源變壓器在正、負(fù)半周內(nèi)都有電流供給負(fù)載，電源變壓器得到充分的利用，效率較高。電容濾波電路簡單，負(fù)載直流電壓較高，紋波也較小，它的缺點(diǎn)是輸出特性較差，故適用于負(fù)載電壓較高，負(fù)載變動不大的場合。2.2.3穩(wěn)流電路維持輸出直流電流的基本穩(wěn)定。經(jīng)過濾波電路后的電壓的穩(wěn)定性比較差，且電壓受溫度、負(fù)載、電網(wǎng)電壓波動等因素的影響較大。單片集成穩(wěn)壓器是把穩(wěn)壓電路的調(diào)整管、誤差放大器、取樣電路、啟動電路、保護(hù)電路等集成在一個芯片上的專用集成電路。廣泛使用的是固定輸出的三端集成穩(wěn)壓器。我們采用LM317系列穩(wěn)壓器輸出連續(xù)可調(diào)的正電壓，穩(wěn)壓器內(nèi)部含有過流、過熱保護(hù)電路。2.3電路安裝與分析2.3.1電路安裝先裝集成穩(wěn)流電路，再裝整流濾波電路，最后安裝變壓器。安裝一級測試一級。對于穩(wěn)流電路則主要測試集成穩(wěn)壓器是否能正常工作。整流濾波電路主要是檢查整流二極管是否接反，安裝前用萬用表測量其正、反向電阻。接入電源變壓器。整流兩輸出端電壓Vi應(yīng)分別為（LW317）和地。斷開交流源，將整流濾波電路與穩(wěn)流電路相連接，再接通電源，輸出電流為規(guī)定值，說明各級電路均正常工作，可以進(jìn)行各項性能指標(biāo)的測試。2.3.2電路分析在變壓器主線圈兩端加220V，50Hz的交流電，經(jīng)變壓器降壓后加載于橋式整流電路2個輸入端，整流后送入由2200uF和100uF耐壓50V的2個濾波電容。經(jīng)電容濾波后，電壓波形平緩，最大幅值為33V，最小幅值為29V。達(dá)到了三端穩(wěn)壓器件LM317的輸入電壓要求，此時LM317正常工作。LM317工作參量如下：參考電壓V2一1．25V，輸入電壓≤38V，輸出電流1．5A，輸出電壓1．2～37V(由精密可調(diào)多圈電位器的接入電阻Rx調(diào)節(jié))，1)直流穩(wěn)流原理的推導(dǎo)在圖l中，根據(jù)LM317輸出端和調(diào)整端在正常工作時，兩端間電壓為穩(wěn)定值，約為1．25V．由這一條件可知，流經(jīng)電阻的電流為I2=1.25/R2+IADVR=(I2一IAD)RXVR1=1.25-VRx=1.25(R2-RX)/R2I2=VR1/R1=1.25(RX-R2)/R1R2圖1電路原理圖根據(jù)基爾霍夫定律及電荷守恒原理，流經(jīng)負(fù)載回路的電流為Il=I1-Ix=1.25(R2-RX)/R1R2-(I2一IAD)當(dāng)Rx(即精密可調(diào)多圈電位器)連人LM317可調(diào)端和輸出端部分的阻值一定時，則Il恒定不變，形成穩(wěn)定電流。2)從上述推導(dǎo)可以得出的結(jié)論a．由RX調(diào)節(jié)Il的大小，Il與Rl無關(guān)這表明負(fù)載電阻的變化不會引起通過負(fù)載的電流的變化。這就是穩(wěn)流原理；b．R的取值范圍由LM317的輸出特性可以估算如下10mA<I1<1.5A10mA<1.25(R2-RX)/R1R2<1.5A可得76.8Ω<RX<12OΩ由此，可以選定精密可調(diào)多圈電位器．2.3.3系統(tǒng)測試測試條件和測試儀器設(shè)備系統(tǒng)容易受到溫度和強(qiáng)磁場的干擾，測試時必須在室溫且無強(qiáng)磁場干擾的條件下進(jìn)行，并要確保供電電源的穩(wěn)定性，測試使用的儀器設(shè)備如下表1所示。表1測試使用的儀器設(shè)備序號名稱、型號、規(guī)格數(shù)量1220v電源12數(shù)字萬用表UT58E13高頻毫伏表AS1053A12.3.4示波器測試用220V交流電源經(jīng)電源變壓器在輸入端提供輸入信號，用示波器測試各級輸出信號，最終結(jié)果如下表輸出電流可調(diào)范圍（A）200mA—1A輸出電壓可調(diào)范圍（v）微波范圍（uf）120總結(jié)心得經(jīng)過將近一個星期的努力，我們這一組終于把這次試驗完成。在這一個星期內(nèi)，我們學(xué)到了很多，感觸也很多。從一開始拿到題目，研究電路的結(jié)構(gòu)，然后計算電路中所用的器件，上網(wǎng)查詢相關(guān)資料。這一路走來，我們感覺真的不容易。我們開始腦袋什么都沒有，大量的搜集資料，循著線索一點(diǎn)點(diǎn)找，不斷完善設(shè)計思路，最終達(dá)成共識實(shí)現(xiàn)電路。在團(tuán)隊合作方面，我們也深刻的感受到了團(tuán)隊力量的重要性，發(fā)現(xiàn)只有共同討論，各抒己見才能更好的完成電路連接。對電路的每一段都需要不斷檢測，處處小心，只有保證了每一個模塊的正確才能保證最后整體系統(tǒng)的成功。這幾天讓我們深刻的發(fā)現(xiàn)了自己在知識和動手能力方面的不足，許多問題堆積在我們面前，有些迷茫，不知道從何入手，通過自己的探索和學(xué)長的指導(dǎo)才完成到今天的程度，很感謝他們！在今后的學(xué)習(xí)中，我相信我們?nèi)齻€肯定會更用心的學(xué)習(xí)課程，學(xué)以致用，充分利用好學(xué)校的資源，不斷積累自己的經(jīng)驗，能夠更科學(xué)的分析電路，設(shè)