交流变换为直流的稳定电源设计方案
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220V交流电转换为24V直流电的开关电源,通常采用开关电源变换器来实现。
下面是一个简要的原理说明:
1.输入滤波:将输入的220V交流电经过滤波电路进行滤波和去除噪声,以减少后续电路
对干扰的敏感度。
2.整流:使用整流电路将交流电转换为脉动的直流电。
典型的整流电路可以采用桥式整流
电路,通过四个二极管将交流电转换为具有正向导通的脉动直流电。
3.平滑滤波:在整流后,由于整流电路输出的直流电还会存在一定的纹波,需要通过滤波
电路对其进行平滑处理。
常见的滤波电路元件包括电容和电感,它们能够使输出电压更趋近于稳定的直流电。
4.逆变器:经过平滑滤波后得到基本稳定的直流电,在这一步骤中,使用开关电源变换器
中的逆变器部分将直流电转换为所需的低电压直流电。
逆变器通常由MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)构成的开关电路组成,并通过控制开关频率和占空比来调节输出电压。
5.控制和保护:在开关电源中,通常还包括对输出电压的监测、反馈调节和保护功能。
例
如,可以通过负反馈控制方式来实现对输出电压的稳定调节,同时也会添加过载、过热等保护电路来确保安全运行。
这是一个基本的交流220V变直流24V开关电源的工作原理说明,具体的电路设计和实施会更加复杂,需要考虑更多的因素,如功率需求、效率要求、电磁兼容等。
电力电子课程设计报告学院:机电信息学院专业:电气工程及自动化10级姓名:指导教师:邵小强李莉杨良煜薛弘晔时间:2013-1-6目录一 .摘要: (3)二.电路各模块介绍 (4)1基本资料 (4)2 变压部分 (5)3整流部分 (7)4 滤波部分 (8)5稳压部分 (10)三.心得体会: (12)四.参考文献 (14)五.附录 (14)附录一(实验元件) (14)附录二(系统原理图) (15)附录三(人员安排) (15)AC/DC转换电路设计一 .摘要:在电子电路及设备中,一般都需要稳定的直流电源供电。
本实验所介绍的直流小功率电源将频率为50Hz、有效值为220v的交流电压转换为幅值稳定、输出电流为几十安以下的直流电压。
主要内容重点介绍交流电经过电压变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路转换成稳定的直流电压。
本论文每部分以该部分讨论的问题开始,以小结结束。
基本知识内容系统、精炼、深入,在讲清电路工作原理和分析方法的同时,尽量阐明电路结构的构思方法,引导读者举一反三。
扩展部分篇幅虽少,但内容丰富,可开阔眼界。
二.电路各模块介绍1基本资料1.1设计目的:(1).掌握功AC/DC转换的的原理;(2).选择变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器设计直流稳压电源;(3).掌握直流稳压电路的调试及主要技术指标的测试方法;(4).掌握电路的基本调试能力。
1.2 设计要求:(1):整流滤波方式:a 全波整流滤波电路b 桥式整流滤波电路c 倍压整流滤波电路(2). 输入电压: AC220V;(3). 输出电压: DC5V;(4). 输出纹波电压:小于等于5V;1.3设计任务:(1)根据设计指标选择电路形式,画出原理电路图;(2)选择元器件型号及参数,并列出材料清单;(3)利用软件仿真,并在通用板上组装焊接电路;(4)完成电路的测试与调整,使有关指标达到设计要求;(5)写出设计总结报告。
1.4设计原理图 1.1其中电源变压器T的作用是将220v交流电压变成整流滤波电路所需的交流电压左边为220v的交流电压,经过如图所示的电路图后就可以得到5v的直流电压。
稳压电源的设计与制作学生:XX 指导教师:XX摘要:随着电子技术的高速发展,电子系统的应用领域越来越广泛,电子设备的种类也越来越多,电子设备与人们的工作、生活的关系益密切。
任何电子设备都离不开可靠的电源,它们对电源的要求也越来越高。
特别是随着小型电子设备的应用越来越广泛,也要求能够提供稳定的电源,以满足小型电子设备的用电需要。
本文基于这个思想,设计和制作了符合指标要求的开关稳压电源。
开关电源具有高频率、高功率密度、高效率等优点, 被称作高效节能电源。
由于开关稳压电源具有这些优点,基于这个思想设计了一个1~5V可调的低功率开关稳压电源,以满足小型电子设备的供电需要。
本文以开关电源的发展历史、发展现状以及发展趋势为线索,介绍了开关电源的一些新技术,技术指标,分类标准等。
并根据这些标准设计了一种满足小型电子设备供电需要的开关稳压电源。
电源设计的主要指标是:输入电压为AC220V,输入频率为50HZ,输入电压范围为AC165V~265V,输出电压为直流1~5V可调,输出最大电流为150mA,输出最大功率为2.25W。
最后在完成基本指标的基础上,本文还增加了防浪涌电流的附属功能,使电路更加满足小型电子设备的用电需要。
数控直流稳压源就是能用数字来控制电源输出电压的大小,而且能使输出的直流电压能保持稳定、精确的直流电压源;本文介绍了利用数/模转换电路、辅助电源电路、去抖电路等组成的数控直流稳压电源电路,详述了电源的基本电路结构和控制策略;它与传统的稳压电源相比,具有操作方便、电压稳定度高的特点,其结构简单、制作方便、成本低,输出电压在1~5V之间连续可调,其输出电压大小以1V步进,输出电压的大小调节是通过“+”“-”两键操作的,而且可根据实际要求组成具有不同输出电压值的稳压源电路。
该电源控制电路选用89C51单片机控制主电路采用串联调整稳压技术具有线路简单、响应迅速、稳定性好、效率高等特点。
详细分析了电源的拓朴图及工作原理。
直流稳压电源设计方案问题背景直流稳压电源是电子设备运行中常用的一类电源,能够提供稳定且可调的直流电压给电子设备供电。
其在现代电子技术中应用广泛,包括通信设备、计算机、工业自动化、医疗设备等领域。
本文将探讨直流稳压电源的设计方案,并介绍其工作原理以及影响设计的关键因素。
直流稳压电源的工作原理直流稳压电源的工作原理基于电子元件如稳压二极管、稳压管、电感、电容等的组合使用。
其基本原理可以通过下面的步骤进行说明:1.根据输入电源提供的交流电压,通过整流电路将其转换为直流电压。
2.通过滤波电路去除直流电压中的脉动成分,使得输出直流电压更加稳定。
3.利用稳压元件(如稳压管、稳压二极管)对输出直流电压进行进一步的稳压控制。
4.通过负载电路提供被供电设备所需的电流。
设计方案设计需求在设计直流稳压电源时,需要考虑以下几个方面的需求:1.输出电压范围:根据具体需求,确定直流稳压电源的输出电压范围,以满足被供电设备的需求。
2.输出电流能力:根据被供电设备的功率需求,确定直流稳压电源的输出电流能力。
3.稳压性能:确保直流稳压电源具有良好的稳压性能,输出电压在负载变化时能够保持稳定。
4.效率和能耗:提高直流稳压电源的效率,减少能源消耗。
设计步骤步骤一:选择稳压电源拓扑结构稳压电源的拓扑结构包括线性稳压电源和开关稳压电源两种常见结构,根据要求选择适合的拓扑结构。
步骤二:电源变换根据输入电源的类型选择相应的变换电路,如交流转直流电路或直流转直流电路。
其中,交流转直流电路可以使用整流电路和滤波电路来实现。
步骤三:稳压控制根据设计需求和稳压电源拓扑结构,选择合适的稳压元件进行稳压控制。
常用的稳压元件有稳压管、稳压二极管等。
步骤四:保护电路设计在直流稳压电源中,通常需要设计相应的保护电路,包括过载保护、过温保护等,以确保电源和被供电设备的安全运行。
步骤五:滤波和降噪为了提高直流稳压电源的稳定性和可靠性,需要设计相应的滤波和降噪电路,以减小输出电压的脉动和噪声。
直流稳压电源电路的设计实验报告一、实验目的1、了解直流稳压电源的工作原理。
2、设计直流稳压电路,要求输入电压:220V市电,50Hz,用单变压器设计并制作能够输出一组固定+15V输出直流电压和一组+1.2V~+12V连续可调的直流稳压电源电路,两组输出电流分别I O≥500mA。
3、了解掌握Proteus软件的基本操作与应用。
二、实验线路及原理1、实验原理(1)直流稳压电源直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电的装置,它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。
一般由电源变压器、整流滤波电路及稳压电路所组成,基本框图如下:图2-1 直流稳压电源的原理框图和波形变换其中:1)电源变压器:是降压变压器,它将电网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,变压器副边与原边的功率比为P2/P1=n,式中n是变压器的效率。
2)整流电路:利用单向导电元件,把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电。
3)滤波电路:可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除,从而得到比较平滑的直流电压。
滤波电路滤除较大的波纹成分,输出波纹较小的直流电压U1。
4)稳压电路:其工作原理是利用稳压管两端的电压稍有变化,会引起其电流有较大变化这一特点,通过调节与稳压管串联的限流电阻上的压降来达到稳定输出电压的目的。
稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定,不随交流电网电压和负载的变化而变化。
(2)整流电路常采用二极管单相全波整流电路,电路如图2-2所示。
在u2的正半周内,二极管D1、D2导通,D3、D4截止;u2的负半周内,D3、D4导通,D1、D2截止。
正负半周内部都有电流流过的负载电阻RL,且方向是一致的。
电路的输出波形如图2-3所示。
t整流二极管采用1N4007,具有正向导通电压降低,导通电流高,泄露电流低,过载电流高,成本低等优点,其基本参数如下图所示,有黑色线圈一端表示负极。
UPS电源改造方案UPS(不间断电源)是指将直流电源(通常为蓄电池)转换为交流电源,以供应给需要稳定电压和频率的设备。
在对UPS进行改造时,主要考虑以下方面:提高效率、延长电池寿命、增加容量、降低噪音和减少故障率。
首先,为了提高UPS的效率,可以采用高效能的开关电源和变换器。
开关电源是一种能将交流电源转换为直流电源的装置,采用高频开关技术,可以减少能量损耗和线路阻抗,从而提高输出功率。
变换器则可将直流电源转换为交流电源,也可以逆变为交流电源,以供电给负载设备。
采用高效能的开关电源和变换器,能够减少功率损耗,提高能量利用率。
其次,为了延长电池寿命,可以采用智能充电技术和精确电池管理系统。
智能充电技术可以根据电池的实时状态和充电需求,自动调整充电电流和电压,以保证电池的正常充电和放电。
同时,精确电池管理系统能够监测电池的温度、电流、电压和剩余容量等参数,及时进行报警和维护,以延长电池的使用寿命。
再次,为了增加UPS的容量,可以采用并联或串联方式来增加电源模块的数量。
并联方式是将多个电源模块连接在一起,从而提高输出功率和容量。
串联方式是将多个电源模块按照一定的顺序连接在一起,以提高输出电压和容量。
通过增加电源模块的数量,可以满足更高功率的需求,提供更大的容量。
此外,为了降低UPS的噪音,可以采用静音设计和隔音材料。
静音设计是通过减少风扇和电力设备的噪音来降低UPS的整体噪音水平。
隔音材料则可以利用吸声和隔音的特性,将噪音能量转化为热能,从而减少噪音传播和扩散。
最后,为了减少UPS的故障率,可以采用多层次的保护机制和自检系统。
多层次的保护机制包括输入输出过压、欠压、过流、短路和过载保护等,能够及时发现和防止设备故障导致的损坏。
自检系统能够周期性地检测UPS的工作状态和参数,及时发现故障并进行自动修复。
综上所述,改造UPS主要包括提高效率、延长电池寿命、增加容量、降低噪音和减少故障率等方面。
通过采用高效能的开关电源和变换器、智能充电技术和精确电池管理系统、并联/串联电源模块、静音设计和隔音材料、多层次保护机制和自检系统等措施,可以显著提升UPS的性能和可靠性。
设计并制作交流变换为直流的稳定电源1、设计思路交流变换为直流的稳定电源的整体思路直流集成稳压电源设计思路:⑴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,但其幅度变化大(即脉动大);(3)脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑,脉动小的直流电,即将交流成分滤掉,保留其直流成分;(4)滤波后的直流电压,再通过稳压电路稳压,便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出。
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,如图1所示(a)稳压电源的组成框图(b)整流与稳压过程图1稳压电源的组成框图及整流与稳压过程2、方案设计2.1、部分电路电路设计A、整流电路:选择单相桥式整流电路:单项桥式整流器件较全波整流时多一倍,整流电压脉动与全波整流相同,每个器件所承受的反向电压为电源电压峰值,变压器利用率较全波整流电路高。
下图所示为原理电路电路及波形图:图2.1(a)单相桥式整流电路及波形B、滤波电路:电容滤波电路:电容滤波电路工作原理是整流电压高于电容电压时电容充电,整流电压低于电容电压时电容放电,在充放电过程中,是输出电压基本稳定。
但是电容滤波电路的输出电压在负载变化时波动较大,它的负载能力比较差,只是用于负载较轻且变化不大的场合。
下图为电容滤波电路的原理电路及波形图:图2.1(b)电容滤波电路及其波形2.2、单元电路设计与参数计算A、选择集成三端稳压器可采用LM317三端集成稳压芯片设计直流稳压源,因为它的使用非常简单,仅需两个外接电阻来设置输出电压。
此外它的线性调整率和负载调整率也比标准的固定稳压器好。
LM117/LM317 内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。
通常 LM117/LM317 不需要外接电容,除非输入滤波电容到 LM117/LM317 输入端的连线超过 6 英寸(约 15 厘米)。
将220v交流电变为5v直流电的电路设计思路设计思路:
要将220V交流电变为5V直流电,需要进行一系列的电路设计。
以下是一种可能的设计思路:
1. 输入滤波电路:由于家用电源中存在较多的电压波动和噪声,需要使用输入滤波电路来平稳输入电压。
这可以通过使用电容器和电感器来实现。
2. 整流电路:交流电需要转换为直流电,因此需要使用整流电路。
最常见的整流电路是使用整流二极管组成的桥式整流电路。
该电路可以将交流信号转换为带有波动的直流信号。
3. 平滑电路:由于整流电路输出的是带有波动的直流信号,需要使用平滑电路来消除波动并获得稳定的直流电压。
平滑电路通常使用电容器来滤除剩余的交流信号,使输出电压更加稳定。
4. 电压调整电路:在平滑电路的基础上,需要使用电压调整电路将输出电压调整为所需的5V。
常见的电压调整电路是使用稳压二极管或稳压芯片来实现。
5. 输出滤波电路:为了确保输出电压的稳定性和可靠性,可以使用
输出滤波电路对输出信号进行进一步滤波。
需要注意的是,设计这样的电路需要具备相关的电路设计和计算知识,并且需要合理选择电路元件和进行电路布局。
此外,为了确保安全可靠,建议使用符合安全标准的元件和进行必要的保护措施,如过压保护、过流保护等。
师高等专科学校题目:直流稳压电源毕业设计系别:信息工程系专业:应用电子技术班级:应用电子技术1班姓名:指导教师:师高等专科学校教务处印制2016年 6 月15 日目录一、摘要 (1)引言 (2)二、设计目的 (2)三、设计任务和要求 (2)四、设计步骤 (3)五、总体设计思路 (3)六、实验设备及原器件 (7)七、测试要求 (7)八、设计报告要求 (7)九、注意事项 (7)十、此电路的误差分析 (8)十一、心得体会 (9)十二、参考文献 (10)十三、致 (11)一、摘要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。
变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电。
整流器把交流电变为直流电。
经滤波后,稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。
本设计主要采用直流稳压构成集成稳压电路,通过变压,整流,滤波,稳压过程将220V交流电,变为稳定的直流电,并实现电压可在6-13V可调。
关键词:直流,稳压,变压AbstractThe direct current is steady to press the power supply general from power transformer, commutate the an electric circuit and steady ,press the electric circuit constitute.Transformer the low-pressure alternate current that electric voltage need when changing into in exchanges in electricity inmutating the machine change into the direct current to the alternate current.Through the an empress, it is steady to press the machine change into the stable direct current electric voltage exportation to the unsteady direct current electric voltage again. The main adoption in this design is steady to press the slice constitutes to gather steady to press the electric circuit, passing to change to press, commutating, the wave steady ran over the distance an alternate current, change into the stable direct current, and realizes the electric voltage can be adjustable in the 6-13 Vs.Key words: LM317; steady press; change to press引言可以说,有电器的地方就有电源。
_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。
交流变换为直流的稳定电源设计方案1.1.设计目的及意义本次设计的直流稳压电源和直流稳流电源具有较高的实用价值。
通过本次设计让我充分理解了直流稳压电源和直流稳流电源的工作原理,了解其工作特点以及目前市面上一些直流稳定电源存在的一些缺陷。
通过设计尽量去完善直流稳定电源系统。
使得这个电源在使用的时候尽量便捷,尽量直观。
在一系列的设计过后能够使自己初步形成工程设计的基本思想和一般设计方法。
此外通过本次设计让我学到了一些东西:较熟练的掌握了电子线路仿真软件(Multisim2001)的使用。
1.2.设计的任务及要求要求完成的主要任务:设计并制作交流变换为直流的稳定电源。
基本要求:(1)稳压电源在输入电压220V、50Hz、电压变化围+15%~-20%条件下:a.输出电压可调围为+9V~+12Vb.最大输出电流为1.5Ac.电压调整率≤0.2%(输入电压220V变化围+15%~-20%下,空载到满载)d.负载调整率≤1%(最低输入电压下,满载)e.纹波电压(峰-峰值)≤5mV(最低输入电压下,满载)f.效率≥40%(输出电压9V、输入电压220V下,满载)g.具有过流及短路保护功能(2)稳流电源在输入电压固定为+12V的条件下:a.输出电流:4~20mA可调b.负载调整率≤1%(输入电压+12V、负载电阻由200Ω~300Ω变化时,输出电流为20mA时的相对变化率)2.设计方案2.1.直流稳压电源电路设计2.1.1.晶体管串联式直流稳压电路该电路中,输出电压UO经取样电路取样后得到取样电压,取样电压与基准电压进行比较得到误差电压,该误差电压对调整管的工作状态进行调整,从而使输出电压发生变化,该变化与由于供电电压UI发生变化引起的输出电压的变化正好相反,从而保证输出电压UO为恒定值(稳压值)。
因输出电压要求从0 V起实现连续可调,因此要在基准电压处设计辅助电源,用于控制输出电压能够从0 V开始调节。
单纯的串联式直流稳压电源电路很简单,但增加辅助电源后,电路比较复杂,由于都采用分立元件,电路的可靠性难以保证。
2.1.2.采用三端集成稳压器电路该电路采用输出电压可调且部有过载保护的三端集成稳压器,输出电压调整围较宽,设计一电压补偿电路可实现输出电压从0 V起连续可调,因要求电路具有很强的带负载能力,需设计一软启动电路以适应所带负载的启动性能。
该电路所用器件较少,成本低且组装方便、可靠性高。
2.1.3.用单片机制作的可调直流稳压电源该电路采用可控硅作为第一级调压元件,用稳压电源芯片LM317,LM337作为第二级调压元件,通过AT89CS51单片机控制继电器改变电阻网络的阻值,从而改变调压元件的外围参数,并加上软启动电路,获得0~24 V,0.1 V步长,驱动能力可达1 A,同时可以显示电源电压值和输出电流值的大小。
其硬件电路主要包括变压器、整流滤波电路、压差控制电路、稳压及输出电压控制电路、电压电流采样电路、掉电前重要数据存储电路、单片机、键盘显示等几部分,硬件部分。
正、负端压差控制电路的作用是减少LM317和LM337输入端和输出端的压差以降低LM317和LM337的功耗。
稳压电路由三端稳压芯片LM317(负压用LM337)及外围器件组成,输出电压控制电路采用继电器控制的电阻网络。
电阻网络的每个电阻都需要精密匹配,电阻的精密程度直接影响输出电压的精度。
电压电流采样电路由单片机控制实时对当前电压电流进行采样,以修正输出电压值。
掉电前重要数据存储电路用以保存当前设置的电压值,可以方便用户在重新上电后不用设置,而且也不会因为电压值过高损坏用户设备。
该电源稳定性好、精度高,并且能够输出±24 V围的可调直流电压,且其性能优于传统的可调直流稳压电源,但是电路比较复杂,成本较高,使用于要求较高的场合。
在实际中,如果对电路的要求不太高(这种情况较多),多采用第二种设计方案。
2.2. 最终决定的直流稳压电源电路设计方案最终,我决定采用第二种LM317三端集成稳压芯片设计直流稳压源,主要因为它的使用非常简单,仅需两个外接电阻来设置输出电压。
此外它的线性调整率和负载调整率也比标准的固定稳压器好。
LM117/LM317 置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。
通常 LM117/LM317 不需要外接电容,除非输入滤波电容到LM117/LM317 输入端的连线超过 6 英寸(约 15 厘米)。
使用输出电容能改变瞬态响应。
调整端使用滤波电容能得到比标准三端稳压器高的多的纹波抑制比。
电路图如下:图1 LM317集成稳压电路317系列稳压器输出连续可调的正电压,可调围为1.2~37V,最大输出电流为1.5A。
满足设计需要。
图中R1,R2,电位器组成电压输出调节电路,电容C1 /C2/ C3为滤波电容,电容C4与电位器并联组成输出滤波电容,减小输出的纹波电压。
二极管D5的作用是防止输出端与地短路时,电容C2上的电压损坏稳压器。
2.3.直流稳流电源电路设计2.3.1.高精度恒压恒流直流稳压电源电路该电路可以实现稳流输出,但毫无疑问的是过于复杂,精度极高,超出题目要求及制作条件,故不予考虑。
2.3.2.LM317构成的可调稳流源电路用12V供电,依靠317的2、3两端带隙电压恒定的特点,用R3与RS2的阻值控制输出电流的大小,达到输出稳定可调电流的目的。
2.4 .最终决定的直流稳流电源电路设计方案最终我决定采用第三种设计方案,用LM317制作这一电路简单易行,在性能上又能达到设计要求指标,是最合理和最理想的方案之一。
图2 LM317集成稳流电路3.硬件电路设计3.1.电路图与主要工作原理经过仔细研究,我决定采用如下电路制作稳定电源实物。
图3 整体设计电路图3.1.1. 稳压模块工作原理本电路的稳压电源模块采用了LM317集成稳压电源构成的可调式稳压电路,将220V-18V变压器变出的18V交流电压,经过全波桥式整流后得到直流脉动电压,在经过滤波电容减小电压脉动,最终经过LM317稳压后得到稳定的 1.25V 带隙电压。
再依靠R1电阻固定电流,经R2与RP1调整输出端的电压。
达到输出稳定可调电压的要求。
3.1.2.稳流模块工作原理本电路的稳流电源模块采用了LM317集成稳压电源构成的可调式稳流电路,将上一级产生的12V 稳定电压转换为输出端的4-20mA 的稳定电流。
由稳压源供电,仍然是依靠LM317的带隙电压,通过R4与R5电阻的调节控制输出端电流,实现稳定输出可调电流的题目要求。
3.2.主要参数的选择与计算稳压电源电源变压器的选择电源变压器的作用是将来自电网的220V 交流电压u 1变换为整流电路所需要的交流电压u 2。
电源变压器的效率为:其中2P 是变压器副边的功率,1P 是变压器原边的功率。
一般小型变压器的效率如表1所示:因此,当算出了副边功率2P 后,就可以根据上表算出原边功率1P 。
由于LM317的输入电压与输出电压差的最小值()V U U o I 3min =-,输入电压与输出电压差的最大值()V U U o I 40max =-,故LM317的输入电压围为: max min min max )()(o I o I o I o U U U U U U U -+≤≤-+即 V V U V V I 409312+≤≤+V U V I 4915≤≤V U U in 6.131.1151.1Im 2==≥, 12P P =η输入电压变化围在+15%~-20%条件下也满足,则178.06.132=≥=U 取 V U 182=变压器副边电流: A I I o 5.1max 2=>,取A I 6.12=,因此,变压器副边输出功率: W U I P 8.28222=≥ 由于变压器的效率7.0=η,所以变压器原边输入功率WP P 4121=≥η,为留有余地,选用功率为W 43的变压器。
整流二极管和滤波电容的选择 由于:V U U RM 2.2115222=⨯=>,A I 5.1max 0=。
IN5401的反向击穿电压V U RM 50≥,额定工作电流max 03I A I D >=,故整流二极管选用IN5401。
滤波电容根据 300103,5,18,12--⨯==∆==v p p I S mV U V U V U ,和公式常数常数==∆∆=o I T I I v U U U U S 00 可求得: V S U U U U v Ip op I 5.21031218005.030=⨯⨯⨯=∆=∆-- 所以,滤波电容:uF F U T I U t I C I I c 6000006.05.2215015.12max 0==⨯⨯=∆⋅=∆=电容C 的耐压要大于V U 2.2115222=⨯=,故取3只/F μ2200V 25的电解电容相并联。
电阻和电位器的选择输出电压表达式为:⎪⎭⎫ ⎝⎛++=121125.1R R RP U o 式中,1.25是集成稳压块输出端与调整端之间的固有参考电压REF V ,此电压加于给定电阻R1两端,将产生一个恒定电流通过输出电压调节电位器RP1,电阻RP1常取值ΩΩ240~120,根据LM317输出电压表达式,取:RP1=500 Ω,R1=210 Ω,R2=1.3k Ω。
我们1RP一般使用精密电位器,与其并联的电容器C可进一步减小输出电压的纹波。
图中加入了二极管D,用于防止输出端短路时10µF大电容放电倒灌入三端稳压器而被损坏。
LM317其特性参数:输出电压可调围:1.2V~37V输出负载电流:1.5A输入与输出工作压差ΔU=Ui -Uo:3~40V能满足设计要求,故选用LM317组成稳压电路。
稳流电源Ω=+=5.9702.0/)7.025.1(1R选Ω=911RΩ=-+=5.39691004.0/)7.025.1(RPΩ=500RP选4.仿真及分析4.1.稳压模块的仿真改变滑动变阻器的值,可以得到9~12V的直流电压,且电压的值随负载的改变量很小,满足要求。
图4.1 稳压模块仿真图图4.2 稳压模块仿真图图4.3 稳压模块纹波图4.2.稳流模块的仿真改变滑动变阻器阻值,可得到4~20mA的直流电流,且电流的值随负载的改变量很小,满足要求。
图5.1 稳流模块仿真图图5.2 稳流模块仿真图图5.3 稳流模块仿真图4.3.数据整理及最终分析4.3.1.稳压模块的数据结果稳压电源在输入电压220V、50Hz、电压变化围+15%~-20%条件下:a.输出电压可调围为+9.072V~+12.073Vb.最大输出电流为1.506Ac.电压调整率为0.177%(输入电压220V变化围+15%~-20%下,空载到满载)d.纹波电压(峰-峰值)0.25mV(最低输入电压下,满载)e.效率43.36%(输出电压9V、输入电压220V下,满载)4.3.2.稳流模块的数据结果如图所示,稳流电源在输入电压固定为+12V的条件下:a.输出电流:3.121~20.257mA可调b.负载调整率为4.92%(输入电压+12V、负载电阻由200Ω~300Ω变化时,输出电流为20mA时的相对变化率)4.3.3. 整体分析由以上数据可知,本次设计基本成功,但在细节处与要求有一定得偏差,分析原因主要在于,一些元件的参数与计算值有一定得偏差,且温度等外部因素也对结果产生一定影响。