模拟电子 课程设计 直流稳压电源的设计
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直流稳压电源的设计实验报告直流稳压电源的设计实验报告引言:直流稳压电源是电子设备中常用的一种电源,它能够将交流电转换为稳定的直流电,并能够在负载变化时保持输出电压的稳定性。
本实验旨在设计并测试一台直流稳压电源,以验证其性能和稳定性。
一、设计原理:直流稳压电源的设计基于电压调节器的原理,其主要部分包括变压器、整流器、滤波器和稳压器。
变压器将交流电转换为所需电压的交流电,整流器将交流电转换为脉动的直流电,滤波器对直流电进行滤波以去除脉动,稳压器则通过反馈控制来保持输出电压的稳定性。
二、实验装置:本实验所使用的实验装置包括变压器、整流器、滤波器、稳压器、负载电阻、示波器等。
三、实验步骤:1. 连接实验装置:将变压器的输入端与交流电源相连,将变压器的输出端与整流器的输入端相连,再将整流器的输出端与滤波器的输入端相连,最后将滤波器的输出端与稳压器的输入端相连。
2. 设计稳压器:根据所需输出电压和电流,选择合适的稳压器电路,并进行元件的选取和计算。
3. 调整稳压器:根据设计的稳压器电路,进行电路连接和调整,确保输出电压的稳定性。
4. 连接负载电阻:将负载电阻与稳压器的输出端相连,以模拟实际负载情况。
5. 测试输出电压:使用示波器测量稳压器输出端的电压,并记录下来。
6. 测试负载变化:通过改变负载电阻的值,观察输出电压的变化情况,并记录下来。
7. 分析实验数据:根据实验数据,分析直流稳压电源的性能和稳定性。
四、实验结果与分析:通过实验测试,我们得到了直流稳压电源的输出电压随负载变化的曲线。
根据实验数据,我们可以计算出稳压电源的输出电压稳定度和负载调整率等性能指标。
同时,我们还可以分析实验数据,探讨直流稳压电源的稳定性和适用范围。
五、实验总结:通过本次实验,我们深入了解了直流稳压电源的设计原理和实验过程。
通过实验数据的分析,我们可以得出结论,直流稳压电源在负载变化时能够保持输出电压的稳定性,并且具有较好的性能指标。
课程设计直流稳压电源设计
直流稳压电源的设计是电子技术领域的重要内容。
由于它在家庭、工厂及其他环境中
的广泛使用,所以设计稳压电源具有重要的意义,从而确保电源正常的工作。
设计直流稳压电源的基本原则是确保输出电压的稳定性,即改变输入电源电压时输出
电压也不会有太大变化。
传统的直流稳压电源是由稳压接收器、整流器、变压器组成,通
过调节稳压接收器的工作状态来提供稳定的输出电压。
当前直流稳压电源的一项最新的技术就是开关稳压供电技术,这是基于脉宽调制技术
的改进和发展,使用此技术可以实现输出电压和电流相对稳定,同时对输出参数调节具有
良好的动态响应性。
开关稳压供电技术能够比传统的模拟电子技术实现更低的噪声,更高
的效率和低成本,适用于需要较大功率和稳定电流源的设备。
此外,还可以使用控制电路技术来设计直流稳压电源。
它使用一些控制电路,如放大器、多晶硅滤波电路等器件,实现输入电压和输出电压的高稳定性以及调节输出电压的范
围是更广。
对于直流电源发展到今天,采用器件的稳压技术是更为安全、可靠的电源规范。
总的来说,设计稳压电源需要考虑多种因素,其中包括分析多种方案,进行选择和比较,以便最后确定最适合自己的电源系统设计方案,确保安全、稳定、低成本和高效率。
此外,还必须考虑电压调节的精度和响应时间,以及使用的主要元器件等,确保系统的可
靠性。
自控原理课程设计报告课题: 直流稳压电源的设计班别: 10电气2组员: (学号)020103一、设计目的熟悉自控原理的基本理论, 在实践的综合运用中加深理解, 掌握电路设计的基本方法、设计步骤, 培养综合设计与调试能力。
2.学会直流稳压电源的设计方法和性能指标测试方法。
3、培养实践技能, 提高分析和解决实际问题的能力。
4、加强组员之间的协调合作的意识, 提高组员合作的能力。
二、设计任务及要求1.设计一个连续可调的直流稳压电源, 主要技术指标要求:①输入(AC):U=220V, f=50HZ;②输出直流电压: U0=1.27→12.24v;③输出电流: I0<=1A;④纹波电压: Up-p<30mV;2.设计电路结构, 选择电路元件, 计算确定元件参数, 画出实用原理电路图。
3、自拟实验方法、步骤及数据表格, 提出测试所需仪器及元器件的规格、数量。
4、在实验室MultiSIM8-8330软件上画出电路图, 并仿真和调试, 并测试其主要性能参数。
三、实验设备及元器件1. 装有multisim电路仿真软件的PC2.三端可调的稳压器LM317一片3.电压表、焊电路板的工具4.滑动变阻器、二极管、变压器、电阻、电容、整流桥四、电路图设计方法(1)确定目标: 设计整个系统是由那些模块组成, 各个模块之间的信号传输, 并画出直流稳压电源方框图。
(2)系统分析:根据系统功能, 选择各模块所用电路形式。
(3)参数选择: 根据系统指标的要求, 确定各模块电路中元件的参数。
(4)总电路图: 连接各模块电路。
(5)将各模块电路连起来, 整机调试, 并测量该系统的各项指标。
五、总体设计思路1. 直流稳压电源设计思路(1)电网供电电压交流220V(有效值)50Hz, 要获得低压直流输出, 首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。
(2)降压后的交流电压, 通过整流电路变成单向直流电, 但其幅度变化大(即脉动大)。
直流稳压电源设计方案2篇【直流稳压电源设计方案(一)】随着电子设备的广泛应用,直流稳压电源的需求在不断增加。
直流稳压电源能够将交流电转换为稳定的直流电,并根据需要提供不同电压和电流的输出。
本篇将介绍直流稳压电源的设计方案以及其应用。
直流稳压电源的设计方案首先需要确定电源输出的电压和电流。
根据实际需求,我们选择了输出电压为12V,电流为3A的直流稳压电源。
为了确保输出电压的稳定性,我们选择采用稳压模块进行电压调节。
稳压模块是一种能够实现电压稳定输出的电子元件。
常见的稳压模块有线性稳压模块和开关稳压模块。
线性稳压模块成本低、实现简单,但效率较低;开关稳压模块效率高,但成本相对较高。
根据需求和经济性,我们选择了线性稳压模块。
接下来,我们需要选取适当的稳压模块以及其他所需的电子元件。
首先,选择一款符合要求的线性稳压模块。
通过对市面上的产品进行比较和测试,我们选择了一款额定输入电压为24V的线性稳压模块,该模块具有良好的稳定性和可靠性。
其次,我们还需要选择输入电压为24V的电源适配器,用于提供输入电源。
适配器的选取需要考虑电源输出电压的稳定性和适配器的质量可靠性。
我们选择了一款质量可靠、输入电压稳定的适配器。
除了稳压模块和电源适配器外,我们还需要选择其他电子元件,如滤波电容、电位器等。
这些元件的选择需要根据实际需求和设计要求来确定。
设计好电路原理图后,我们还需要进行模拟仿真和实际测试,以验证电路的稳定性和性能。
在模拟仿真中,我们可以通过电路仿真软件进行电路分析,并对电路进行优化。
在实际测试中,我们可以通过连接实际元件并进行电路调试来验证电路的性能。
最后,我们需要对电路进行封装和外壳设计,以保护电路和电子元件。
电路封装的设计需要考虑元件布局的合理性和电路的散热性能。
外壳设计则需要考虑美观性和产品的使用便捷性。
【直流稳压电源设计方案(二)】直流稳压电源广泛应用于各类电子设备和实验设备中,其设计方案多样化。
本篇将继续介绍直流稳压电源的设计方案以及其应用。
_新疆大学课程设计报告所属院系:电气工程学院专业:自动化课程名称:电子技术基础A设计题目:直流稳压电源的设计班级:自动化091学生姓名:xx x学生学号:2009xxxxxxx指导老师: xxxx完成日期:2011.7.7直流稳压电源的设计直流稳压电源的设计要求是比较基本的设计,设计要求电源输出三档可调直流电压。
设计中包括电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路四个部分。
通过四部分的组合将220V交流电压转变为设计要求直流电压。
并且用仿真软件进行仿真分析。
一、设计方案1.拟定系统方案框图直流稳压电源由四部分组成。
四部分分别为:电源变压器,整流电路,滤波电路,稳压电路。
系统方框图如下图1。
图1 稳压电源的系统组成框图图2 直流稳压电源的方框图采用LM7812和LM7912固定式三端稳压器共同组成稳压电路。
固定式三端稳压器LM7812和LM7912组装电路可对称输出±12v,其电路图如图所示。
该电路的特点是它们共用一组整流、滤波电路,且有共同的公共端,可以同时输出正、负电压,使用十分方便。
图3直流稳压电源电路二、单元电路的设计和计算1.单元电路的设计1.1.电源变压器图4 电源变压器电源变压器T的作用是将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压Ui。
变压器副边与原边的功率比为P2/ P1=η。
电源变压器的功能是功率传送、电压变换和绝缘隔离,作为一种主要的软磁电磁元件,在电源技术中和电力电子技术中得到广泛的应用。
根据传送功率的大小,电源变压器可以分为几档:10kVA以上为大功率,10kVA~0.5kVA为中功率,0.5kVA~25VA为小功率,25VA以下为微功率。
如图4电源变压器将220V,50HZ交流电压降压后输出到副边,变成整流电路要求的交流电压值,然后通过整流电路将交流电压变成动脉的直流电压。
得到的电源变压器的工作波形如图5。
图5 电源变压器输出波形1.2 整流电路的设计整流电路的任务是将交流电变换成直流电。
郑州科技学院《模拟电子技术》课程设计题目可调直流稳压电源学生姓名专业班级电气工程及其自动化学号院(系)电气工程学院指导教师完成时间随着计算机、通信、工业自动化、家用电器以及电机电器等行业的发展,电源—电子线路的动力源也迅猛发展。
当今电源的设计潮流不仅表现在对电源更加准确的稳定度要求,还表现对便捷、使用寿命及节能等方面的要求。
电源技术是一门实践性很强的技术,是模拟电子技术和数字电子技术课程中的一个重点课程。
众所周知,电源是各种电器和电子设备工作的动力源泉,是各种电器和电子设备工作不可缺少的组成部分,就像人不能离开心脏一样。
可调直流稳压电源的应用是非常广泛的,直流稳压电源的控制芯片采用的是目前较成熟的进口元件,功率部件是采用目前国际上最新研制的大功率器件,可调直流稳压电源的设计方案省去了传统直流电源因工频变压器而体积笨重。
本课程设计为可调直流稳压电源,通常,在许多参考书上都有类似的电路设计图,在我们需要用时经常面临一个选择的问题,并且在具体操作过程中也总会遇到许多问题而且这些问题在书上又不能找到具体的解决方法。
此外,大多部分参考书上所提供的电路图的实物结果都是理想情况下的,并且有些元器件在现实生活中又买不到,还有些电路看似简单,但是实际操作时会发现有很多你没有考虑到的问题,这个课程设计是我构思了两个星期才把仿真图画出来的,把课本上理论知识与实践结合起来、融会贯通,综合掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤,培养创新能力和创新思维。
摘要 (1)1 课程设计的目的 (2)2 课程设计的任务与要求 (2)2.1 课程设计的任务 (2)2.2 课程设计的要求 (2)3 设计方案和论证 (3)4 电路工作原理及其说明 (6)电路工作原理 (6)单元电路的设计(计算与说明) (8)5 硬件的制作与调试 (15)焊接实物图 (15)焊接过程出现的问题 (16)调试 (17)6 Multisim仿真 (17)仿真软件的介绍 (18)6.2 电路仿真分析和图示 (18)电子产品的调试结果与分析 (21)7 总结 (22)参考文献 (25)附录1:总体电路原理图 (26)附录2:实物图 (27)附录3:元器件清单 (29)摘要可调直流稳压电源一般由电源变压器,整流滤波电路及稳压电路所组成。
课程设计报告课程名称:模拟电子课程设计报告题目:可调直流稳压电源的设计学生姓名:所在学院:信息科学与工程学院专业班级:电信本1401学生学号:指导教师:***2015年12月28日目录1.设计目的2.总结技术要求和技术要点3.工作内容及时间进度安排1电路图设计2电路安装、调试4.课程设计成果1设计题目2主要指标和要求3方案选择4电路工作原理5.摘要6.总原理图及元器件清单7.结论与心得8、参考文献9、教师评语及设计成绩课程设计任务书报告题目可调直流稳压电源的设计完成时间5天学生姓名李典余刘星陈婷婷专业班级电信本1401指导教师曹铁军职称讲师设计目的1)掌握集成直流稳压电源的设计方法;2)焊接电路板,实现设计指标;3)掌握可调的直流稳压电源的主要性能指标及参数的测试方法;总体设计要求和技术要点一、设计要求利用集成稳压器设计一小功率直流稳压电源。
主要技术指标如下:输出电压能同时提供正、负电压;输出幅度UO=±3~±12V连续可调;输出电流I OMAX=800mA;纹波电压的有效值∆U O≤5mV;-3稳压系数S V≤3⨯10;电压调整率KU≤3%;电流调整率KI≤1%;输入电压(有效值)UI=220±22V。
二、技术要点1)设计方案直流稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路、和稳压电路四个部分组成,如下页图2 12)电源变压器电源变压器的作用是将来自电网的 220V 交流电压 u1 变换为整流电路所需要的交流电压 u2。
电源变压器的效率为:η =P P 。
3)整流和滤波电路在稳压电源中一般用四个二极管组成桥式整流电路,整流电路的作用是将交 流电压 u2 变换成脉动的直流电压 u3。
滤波电路一般由电容组成,其作用是把脉 动直流电压 u3 中的大部分纹波加以滤除,以得到较平滑的直流电压 UI 。
4)集成稳压器直流稳压电源的核心是稳压电路,对小功率直流稳压电源大都采用线性集成 三端稳压器。
目录第1章绪论 (1)1.1 稳压电源的应用前景与介绍 (1)1.2 未来电子技术发展方向 (1)1.3 本人的主要工作 (2)第2章半导体直流稳压电源电路的设计 (3)2.1总体框图设计方案如下 (3)2.1.1 电路工作原理 (3)2.2 电源变压器单元电路的设计 (4)2.3 整流单元电路的设计 (4)2.4 滤波单元电路的设计 (6)2.5 稳压单元电路的设计 (7)2.6 整体电路参数的确定与元件的选择 (7)第3章仿真与制作 (10)3.1 multisim仿真软件的简介 (10)3.2 仿真电路 (11)3. 3 仿真结果 (11)3.4 PCB电路板的设计 (12)第4章结束语 (13)参考文献 (14)附录A 电路原理图................................. 错误!未定义书签。
附录B 元件清单.. (16)第1章绪论1.1 稳压电源的应用前景与介绍电源可分为交流电源和直流电源,它是任何电子设备都不可缺少的组成部分,交流电源一般为220、50HZ电源,但许多家用电器设备的内部电路都要采用直流电源作为供电能源,如收音机﹑电视机、带微处理器控制的家电设备等都离不开这种电源,直流电源又分为两类:一类是能直接供给直流电流或直流电压的,如电池、蓄电池、太阳能电池、硅光电池、生物电池等。
另一类是将交流电变换成所需的稳定的直流电流或电压的,这类变换电路统称为直流稳压电源。
现在所使用的大多数电子设备中,几乎都必须用到直流稳压电源来使其正常工作,而最常用的是能将交流电网电压转换为稳定直流电压的直流电源,可见直流稳压电源在电子设备中起着主要作用,为设备能够稳定工作提供保证。
随着农业科学技术的不断发展进步,农业科学研究和农业工程应用实践对高压静电电源的需求逐年增多,对其精度、性能、规格、品种、类型、体积、智能化操作等方面都提出了许多新的要求,现有的高压直流电源已经不能满足农业领域中的许多需要,研究和开发适合农业领域要求的多种新型高压直流稳压电源已经成为一种客观需求,而且其社会效益和经济效益都比较显著,市场前景比较光明。
物理与电气工程学院课程设计报告直流稳压电源的设计作者专业年级指导教师成绩日期直流稳压电源的设计摘要:本直流稳压电源是依照模拟电子技术的知识设计而成,用来测量直流电压,测量范围为+12V,-12V,+15V,-15V。
直流稳压是一种当电网电压波动或温度负载改变时,能保证输出电压大体不变的电源。
其电源电路包括电源变压器,直流电路,滤波电路,稳压电路四个环节。
设计中要用的元件有:变压器、整流二极管、电解电容、瓷片电容、端子。
关键词:直流电源整流滤波稳压1 引言:说到稳压问题,历史悠长。
目前,线性继承稳压器已进展到几百个品种。
按结构分为串联式和并联式集成稳压器。
依照输出电压类型可分为固定式和可调式集成稳压器。
依照脚管的引线数量可分为三端式和多端式集成稳压器。
按制造工艺可分为:半导体式,薄膜混合式和厚膜混合式集成稳压器。
按输入输出之间的压差由可分为一样的压差和低压差两大类,等等。
目前,通过电子课程设计能专门好的提高大学生的动手实习能力,也能专门好的提高大学生的创新、设计和实践能力,因此才设计了那个直流稳压电源,又称集成直流稳压电源。
2 设计方案论证方案一:采纳LM317、LM337共地可调式三端稳压器电源LM317可调式三端稳压器电源能够持续输出可调的直流电压,只是它只能许诺可调的正电压,稳压器内部含有过流,过酷爱惜电路;由一个电阻(R)和一个可变电位器(RP)组成电压输出调剂电路,输出电压为:V o=1.25(1+RP/R)。
LM337输出为负的可调电压,采纳两个独立的变压器别离和LM317及LM337组装,操作比较简单。
电路图2-1所示图2-1 LM317与LM337组装电路方案二: 采纳LM7815,LM7812、LM7912和LM7915组成稳压电路LM7815固定式三端稳压器可输出+15V电压如图2-2,固定式三端可调稳压器LM7812和LM7912组装电路可对称输出±12v,其电路图如图2-3所示.其电路图如图2-4所示.图2-2 LM7815图2-3 LM7812和LM7912组装方案的最终选择方案一的电路由三端可调式稳压器LM317和LM337组装而成,可输出范围为±1.25 -±12持续可调,通过对Rw的调整可输出+5V, ±12,(3-9)V持续可调.其电路组装比较简单,但输出所需电压时需要调整可变电阻,不能直接输出,因此利历时不方便.方案二由三端可调式稳压器和三端固定式稳压器一起组成,所用器件例如案一多,但电路组装简单,可不能增添麻烦,在方案二中可直接取得+5v和±12的输出电压.利用式比较方便,综上所述,方案二例如案一合理,因此选择方案二2.1 本设计采纳桥式整流单相桥式整流电路与半波整流电路相较,在相同的变压器副边电压下,对二极管的参数要求式一样的,而且还具有输出电压高、变压器利用率高、脉动小等优势,因此在次设计中我选用单相桥式整流电路。
模拟电⼦技术之直流稳压电源桂林电⼦科技⼤学信息科技学院《模拟电⼦技术》实训报告学号1151100130姓名龙⾈指导教师:梁晓梅李德明袁颂岳梁满朝黄东2014 年 1 ⽉9 ⽇实训题⽬:直流稳压电源1 整机设计1.1 设计任务及要求1.1.1 设计任务通过集成直流稳压电源的设计、安装和调试,要学会:(1)选择变压器、整流⼆极管、滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压电源;(2)掌握直流稳压电路的调试及主要技术指标的测试⽅法。
1.1.2 性能指标要求设计⼀个多路输出直流稳压电源,具体指标如下:(1)输⼊电压为220V/50HZ交流电;(2)输出电压分别为+12V,+5V及⼀组-15V-15V可调正电压;(3)输出纹波电压⼩于5mV;1.2 整机实现的基本原理及框图1.2.1 基本原理直流稳压电源的基本原理直流稳压电源⼀般由电源变压器T、整流电路、滤波电路及稳压电路所组成。
它是把交流电⽹220V的电压降为所需要的数值,然后通过整流、滤波和稳压电路,得到稳定的直流电压。
1.2.2 总体框图波形变化以上分别为:250v~,15v~,整流,滤波,稳压波形。
2 硬件电路设计2.1直流稳压电源各部分的作⽤:(1)电源变压器T的作⽤是交流电压变换部分将电⽹电压变为所需的交流电压将直流电源与交流电⽹隔离(2)整流滤波电路:将变换后的交流电压转换为单⽅向的脉动电压。
(AC→DC)再经滤波电路滤除较⼤的纹波成分,输出纹波较⼩的直流电压U1说明:1、单⽅向的脉动电压存在很⼤脉动成份,不能直接提供给负载。
2、脉动谐波成份——纹波各滤波电容C满⾜RL-C=(3~5)T/2,或中T为输⼊交流信号周期,RL为整流滤波电路的等效负载电阻。
(3)尽管整流后的电压为直流电压,但波动较⼤,仍然不能直接作为电源使⽤,还需进⼀步滤波,将其中的交流成份滤掉。
对整流电路输出的脉动直流进⾏平滑,使之成为含交变成份很⼩的直流电压。
说明:1、滤波电路实际上是⼀个低通滤波器。
1 新疆大学 课 程 设 计 报 告
所属院系: 电气工程学院 专 业: 电气工程及其自动化 课程名称: 电子技术基础A 设计题目: 直流稳压电源的设计 班 级: 学生姓名: 学生学号: 指导老师 : 常翠宁 努尔.买买提 完成日期: 2017. 7. 01 2
课程设计题目:直流稳压电源的设计 要求完成的内容: 1.输出直流电压1.5~10V可调; 2.输出电流IOm=300mA; 3.稳压系数Sr≤0.05; 4.具有过流保护功能。
指导教师评语: 该生通过查阅文献和资料和手册,能够综合运用电子技术课程中所学到的理知识,并能消 化和理解,把理论与实践进行结合起来。具有分析问题和解决问题的能力,较好地完成了设计任务。
评定成绩为:
指导教师签名: 2017 年 7 月 01 日 3
直流稳压电源的设计 直流稳压电源的设计要求是设计中包括电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路四个部分。通过四部分的组合将 220V 交流电压转变为设计要求直流电压。并且用仿真软件进行仿真分析。
一、方案设计 1.总体设计框架图 方案的总体思路如下:直流稳压电源一般由直流电源变压器、整流电路、滤波电路及稳压电路所组成,其基本框图如下:
1.1电源变压器 是降压变压器,它将220V交流电压变换成符合需要的交流电压,并送给整流电路,变压器的变比由变压器的副边电压确定。
1.2整流电路 此设计的整流部分主要采用桥式电路,即由四个二极管交叉而成。但使用二极管时应注意以下问题:
(1) 最大整流电路流 fI 指二极管长期运行允许通过的最大正向平均电流。若使用时超过此值,有可能烧坏二极管。
(2) 最高反向工作电压 rmU 指允许施加在二级管两端的最大方向电压,通常为击穿电压的一半。 (3) 反向电流 rI 指二极未击穿时的反向电流值。其值会随温度的升高而急剧增加,其值越小,二极管的单向导电性越好。但是反向电流值会随温度的上升而显著增加。
(4) 最高工作频率f 4
指保证二极管单向导电时的最高导电频率。当工作频率超过其限度时,二极管的单向导电性能就会变差。 其实桥式整流电路相当于理想二极管,即正偏时导通,电压降为零,相当于理想开关闭合;反偏时截至,电流为零,相当于理想开关断开。整流电路包括单向半波整流电路和桥式整流电路。半波整流电路结构简单,使用元件少,但整流效率低,输出电压脉动大。因此,它只适用于要求不高的场合。为了克服半波整流的缺点,常采用桥式整流电路。
1.3 滤波电路 整流电路交流电变为脉动直流电,但其中含有大量的交流成分(成为纹波电压)。为了获得平滑的直流电压,应在整流电路的后面加接滤波电路,以滤去交流部分。 此电路采用的是输入式电容滤波电路,即在桥式整流电路输出端与负载之间并联一个大电容。其原理为:在整流电路采用电容滤波后使二极管得到的时间缩短,由于电容C充电的瞬时电流较大,形成了浪涌电流,容易破环二极管,故在选择二极管时必须有足够的电流裕量,以免烧坏。
1.4 稳压电路 稳压器采用LM317系列,输出电压值连续可调,属于三端可调式输出集成稳压,它的三个接线端分别称为输入端、输出端和调整端。稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定,不随交流电网和负载的变化而变化。 直流稳压电路的组成由电源变压、整流、滤波和稳压电路四个部分构成。
2.设计方案 (1)方案一 采用变压器、二极管、集成运放、电阻、稳压管、三极管等元器件。220V的市电经变压器后变成电压值较小的交流,再经桥式整流电路和滤波电路形成直流,稳压部分采用串联型稳压电路。比例运算电路的输入电压为稳定电压,且比例系数可调,所以其输出电压也可以调节;同时,为了扩大输出电流,集成运放输出端加晶体管,并保持射级输出形式,就构成了具有放大环节的串联型稳压电路。
(2)方案二 变压、整流和滤波电路与方案一相同,稳压部分采用集成稳压器LM317,为可调式三端集成稳压器可通过调节可变电阻来调节输出电压的数值,因此可以达到基 5
本设计要求。 (3)方案论证 从技术指标方面来讲,方案一采用的是分立元件,方案二采用的是集成芯片,集成芯片较分立元件具有更高的可靠性和稳定性;从电路简易方面来比较,方案二所设计的电路显然比比方案一更为简单,更容易实现;从经济指标方面来比较,集成稳压器价格低廉,因此更易受到青睐。综合以上因素,本人选择进行方案二的电路设计与仿真。
二、单元电路的设计 1.单元电路的设计 (1)电源变压器电路设计
图 4 电源变压器
图4所示电路即为电源变压器电路,该电路将220V,50HZ交流电压降压后,输出到副边,副边电压值便为下步整流电路要求的交流电压值,然后经过整流、滤波、稳压环节,最终变成所需直流电压。经过电源变压器电路的电压波形如图5所示,其中,红线表示输入电压波形,蓝线表示为副边输出电压波形。 6
图 5 电源变压器输出波形 (2)整流电路的设计 整流电路,采用本学期课本里所学的桥式整流电路。电路图如图6所示。
图 6 单相桥式整流电路 7
在图6的电路图中,当电压在副边交流电压的正半周时,电流从变压器副边线圈的上端流出,由于二极管的单向导电性,此电流只能经过二极管 D2 流向负载R1,再由二极管 D3 流回变压器,所以此时二极管 D2 、D3 正向导通,D1、D4 反偏截止。在负载上产生一个极性为上正下负的输出电压。 当电压在副边交流电压的负半周时,其极性与上述相反,电流从变压器副边线圈的下端流出,只能经过二极管 D4 流向负载1,再由二极管 D1 流回变压器,所以 此时二极管D1、D4 正向导通,D2 、D3 反偏截止。电流流过负载 R1 时产生的电压极性仍然是上正下负,与正半周时相同。 综上所述,桥式整流电路巧妙地利用了二极管的单向导电特性,将四个二极管分成两组,根据变压器副边电压的极性不同分别导通,使变压器副边电压的正极性端与负载电阻的上端相连,使其负极性端与负载电阻的下端相连,因此负载上始终可以得到一个单方向的脉动电压,实现电压的整流。经过电路整流后,可得桥式整流电路的输出波形如图 7 。
图 7 桥式整流电路的工作波形 (3)滤波电路的设计 滤波电路的设计采用电容滤波电路。其电路图如图8所示。 8
图 8 电容滤波电路图 滤波电路的作用在于滤去整流输出电压中的波纹。当负载的平均电压升高时,纹波(即交流成分)减少,且当C*R1的值越大,电容的放电速率越慢,负载电压中的纹波成分越小,负载的平均电压越高。经过滤波电路后,可得滤波电路输出波形如图9所示。
图 9 滤波电路的输出波形 9
(4)稳压电路的设计 稳压电路的作用是使输出的直流电压稳定,让其不随交流电网电压和负载的变化而变化。在本次实验中我们选用了LM317三端稳压器作为稳压电路,因为LM317三端稳压器电源能够连续地输出可调直流电压,在过流过热的保护方面LM317三端稳压器也有很好的效果,符合本次实验要求。其实验电路图如图10所示。
图10 稳压电路图 在稳压电路图中,R1和R3组成可调输出的电阻网络,R2为负载,用于测量输出电压。输入电容C1用来抑制纹波电压,输出电容C2用于消震以缓冲冲击性负载,来保证电路的工作稳定。经过稳压电路图,可得稳压电路输出波形如图11所示。 10
图11 稳压电路输出波形 2.单元电路元件的选择和计算 LM317的参数: 输出基准电压:1.25V; 输出电流范围:5mA-1.5A; 输入与输出压差:△U=Ui-Uo:3V-40V; 电压调整率:0.1%; 工作温度范围: 0°- 125°。
(1)电源变压器 由于最终要求得到1.5V-10V直流电压。所以根据公式 maxoiominminoiomaxUUUUUUU ① 即得稳压电路最低的输入者流电压和滤波电路最大的输出电压: VUV5.4113 若考虑电网10%的波动,根据公式 11
9.0minoiomaximinUUUU ② 9.0maxoiominimaxUUUU ③ 带入参数可得 VUV1.4715 所以副边电压:
13.64V1.1151.1min2iUU 则电压器的变比: 1:13.1664.13:220 而实验室中副边电压分别只有0V,6V,10V,14V四种,综合实验要求与实验室电路箱的所给规格,选择副边电压为14V的变压器。
此时,变压器的变比为: 1:71.1514:220 (2)整流电路中的二极管 反向最大电压: VUURM3.1964.13414.122 整流二极管流过的电流: AIID3.0omax 所以选择U=50V,I=1A的1N4001二极管符合要求。 (3)滤波电容 滤波电容C由纹波电压和稳压系数来确定。且滤波电容C满足 2)5~3(TRC ④ 选用 24TRC 又 OOLIVR ⑤ 则得C1为1200uF到8000uF,选取C1=2000uF,若考虑电网10%的电压波动,则电容器承受的最高电压为: