10-直流稳压电源
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直流稳压电源是一种将交流电源转换为直流电源的装置,其组成和工作原理如下:
组成:
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部分组成。
电源变压器:将电网的交流电压转换成所需等级的交流电压,以满足整流电路和输出直流电压的要求。
整流电路:利用整流元件(如硅整流二极管)的单向导电性,将交流电转换为脉动的直流电。
滤波电路:利用电容元件的储能作用,将脉动的直流电平滑化,得到比较平滑的直流电压。
稳压电路:利用稳压元件(如硅稳压管)的电压调整作用,通过调节与稳压管串联的限流电阻上的压降来稳定输出直流电压。
工作原理:
第一步,变压器:是直流稳压电源中最重要的组成部分之一。
其主要作用是将电网提供的交流电压转换为适合整流电路使用的交流电压。
通过调整变压器的变比,可以得到满足要求的交流电压。
第二步,整流滤波:利用整流二极管的单向导电性,将交流电转换为脉动的直流电。
同时,通过滤波电容将脉动的直流电中的交流成分滤除,得到比较平滑的直流电压。
第三步,稳压:利用稳压管两端的电压稍有变化就会引起其电流有较大变化的特性,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直流电压的目的。
摘要开关电源以其高效率、小体积等优点获得了广泛应用。
传统的开关电源普遍采用电压型脉宽调制(PWM)技术,而近年电流型PWM技术得到了飞速发展。
相比电压型PWM,电流型PWM具有更好的电压调整率和负载调整率,系统的稳定性和动态特性也得以明显改善,特别是其内在的限流能力和并联均流能力使控制电路变得简单可靠。
直流稳压电源是常用的电子设备,它能保证在电网电压波动或负载发生变化时,输出稳定的电压。
一个低纹波、高精度的稳压源在仪器仪表、工业控制及测量领域中有着重要的实际应用价值。
信号源产生控制信号,该信号有它激或自激电路产生。
比较放大器对给定信号和输出反馈信号进行比较运算,控制开关信号的幅值,、频率、波形等,通过驱动器控制开关器件的占空比,以达到稳定输出电压值的目的。
DC/DC变换器用以进行功率变换,它是开关电源的核心部分。
除此之外,开关电源还有辅助电路,包括启动、过流过压保护、输入滤波、输出采样、功能指示等电路。
开关电源典型结构有串联开关电源结构、并联开关电源结构、正激开关电源结构、反激开关电源结构、半桥开关电源结构、全桥开关电源结构等。
这里重点介绍一下反激开关电源结构。
所谓单端是指只有一个脉冲调制信号功率输出端一漏极D。
反激式则指当功率MOSFET 导通时,就将电能储存在高频变压器的初级绕组上,仅当MOSFET关断时,才向次级输送电能,由于开关频率高达100kHz,使得高频变压器能够快速存储、释放能量,经高频整流滤波后即可获得直流连续输出。
这也是反激式电路的基本工作原理。
而反馈回路通过控制TOPSwitch器件控制端的电流来调节占空比,以达到稳压的目的。
稳压电源的技术指标分为两种:一种是特性指标,包括允许输入电压、输出电压、输出电流及输出电压调节范围等;另一种是质量指标,用来衡量输出直流电压的稳定程度,包括稳压系数(或电压调整率)、输出电阻(或电流调整率)、纹波电压(纹波系数)及温度系数。
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直流稳压电源操作规程简介直流稳压电源是一种实验室必备的电子设备。
它主要用于提供精确的直流电压、电流,以满足各种电子实验的需求。
使用直流稳压电源需要掌握一定的操作规程,以保证使用安全和实验准确性。
操作步骤以下是直流稳压电源的操作步骤:1.接通电源:将电源接入电源插座,并打开电源开关。
此时,可见电源显示屏亮起,显示输入电压。
2.连接输出端口:将需要供电的电子设备连接到输出端口上。
连接前需要检查电子设备的电压和电流参数,以确保与直流稳压电源的输出参数匹配。
3.设定输出参数:设定所需输出电压和电流。
可以通过旋转电源面板上的旋钮来实现电压电流的调节。
在设定前需要考虑电子设备的额定电压和额定电流,以确保操作安全。
4.开启输出:确认设定无误后,按下“输出”按钮,电源便开始向外部设备输出所需的电压和电流。
5.关闭输出:在使用完毕后,按下“输出”按钮,关闭输出,此时输出端口上的电压和电流都会降为零。
6.关闭电源:在使用结束后,先关闭输出,再将电源开关关闭,断开电源插头,以保证使用安全。
注意事项使用直流稳压电源需要注意以下事项:1.操作前需要检查额定电压和额定电流,以确保操作安全。
2.操作时要仔细观察电源显示屏上的电压和电流变化,以确保输出稳定。
3.操作时要轻拿轻放,避免撞击和摔落。
4.在操作中遇到异常情况时,应该立即停止输出,排除故障后再继续使用。
5.操作完毕后,应该清理好操作环境,并将电源开关关闭,断开电源插头。
6.长时间不使用的直流稳压电源,应该将电源插头拔掉,并妥善保存。
总结直流稳压电源作为实验室必备工具,使用规程十分重要。
以上操作步骤和注意事项是使用直流稳压电源的基本要点,只有正确掌握这些要点,才能确保实验的准确性和操作的安全性。
4.4设计项目4.4.1集成直流稳压电源的设计一、实验目的通过集成直流稳压电源的设计、安装和调试,要求学会:(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。
二、设计任务1.集成稳压电源的主要技术指标(1)同时输出±1.5,电压、输出电流为2A。
(2)输出纹波电压小于5mV,稳压系数小于5X103;输出内阻小于0.1Q(3)加输出保护电路,最大输出电流不超过2A。
2.设计要求(1)电源变压器只做理论设计。
(2)合理选择集成稳压器及扩流二极管。
(3)保护电路拟采用限流型。
(4)完成全电路理论设计、安装调试、绘制电路图,自制印刷板。
(5)撰写设计报告、调试总结报告及使用说明书。
三、基本原理1.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、整流滤波电路及稳压电路组成,基本框图如图4.5所示。
各部分电路的作用如下:220V图4.5直流稳压电源基本组成框图(1)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"1。
变压器副边与原边的功率比为P P =门2' 1式中,n为变压器的效率。
(2)整流滤波电路整流电路将交流电压"1变换成脉动的直流电压。
再经滤波电路滤除纹波,输出直流电压U1。
常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波、倍压整流滤波电路如图 4.6(a)、(b)及(c)所示。
(a)全波整流电容滤波电路(b)桥式整流电容滤波电路(c)二倍压整流滤波电路图4.6几种常见整流滤波电路各滤波电容C满足:R1C =(3 〜5 ) ?式中T为输入交流信号周期;R L为整流滤波电路的等效负载电阻。
I(3)三端集成稳压器常用的集成稳压器有固定式三端稳压器与可调式三端稳压器(均属电压串联型),下面分别介绍其典型应用。
①固定三端集成稳压器正压系列:78XX系列,该系列稳压块有过流、过热和调整管安全工作区保护,以防过载而损坏。
第七章 直流稳定电源绝大多数电子设备在工作时都需要直流电源。
通常,电子设备内部大多安装有整流稳压装置,用以将供电电网提供的交流电变成稳定的直流电,供电子设备使用。
直流稳定电源是测控系统中的供电或基准单元,其性能指标对测控系统的性能有着重要的影响,因此稳定电源是测控系统中的重要部分。
直流稳定电源分为稳压电源和稳流电源两种,实用中以稳压电源为主,主要包括直流基准源、线性直流稳定电源和开关式直流稳定电源等。
7.1直流稳定电源的技术指标直流稳定电源的作用是向负载提供稳定的电压和电流。
描述电源稳定性的具体要求称为稳定电源的技术指标,包括反映电源电压、电流范围的特性和反映电源稳定稳定程度的质量指标。
7.1.1特性指标1) 输出电压范围。
在满足直流稳压电源正常工作要求的情况下,电压源的输出电压值。
该指标与最大输入电压、最小输入输出压差和最小输出电压有关。
2) 输出电流范围。
在满足直流稳流电源正常工作要求的情况下,电流源的输出电流值。
3)最大输出电流。
在满足直流稳压电源正常工作要求的情况下,能够输出的最大电流值。
超过该值,电源的稳压性能降低。
7.1.2 质量指标1)电压调整率。
作为一个稳压电源,输入V in 是不稳定的电压,输出V o 应当是稳定的。
定义:输入电压变化△V in 时引起输出电压的变化为电压调整率,用S V 表示。
0T 0Io in oV V V S =∆=∆∆∆=另外一种定义为输入电压变化△V in 时引起输出电压的相对变化为电压调整率)V /(%%100V V /V (%)S 0T 0Io in o o V =∆=∆⨯∆∆= (7-1)这两种定义给出的都是输入电压改变时电源保持预定电压输出的能力,目前都在被采用。
2) 负载调整率。
定义:在输入电压和其他条件不变时,输出电压的变化与输出电流变化的比值,反映稳压电源的输出阻抗,用R O 表示)(I V R 0T 0V o oo in Ω∆∆==∆=∆ (7-2)或表示为)m A /(%%100I V /V R 0T 0V o o o o in =∆=∆⨯∆∆=需要说明的是,对于电压源要求输出电阻小,其值越小输出电压越稳定;对于电流源要求输出电阻大,其值越大输出电流越稳定。
直流稳压电源参数详解线性直流稳压电源设计应考虑的主要参数有:输入输出电压差,线性调节率,负载调节率,接地电流,电源效率,输出准确率,瞬态响应,频率响应,输出噪声电压等.本文将比较详细地分别介绍这些参数输出电压差(Dropout voltage)输出电压差在线性稳压器中是一个非常重要的参数,而其定义为:当输入电压(电压源)降到某个程度时,其输出电压将不再稳压在预计的输出电压,而在临界点时的输入电压与输出电压的差值即为压降电压。
以图1为例,其输出电压差为3.3V-2.5V=800mV。
简单来说就是输出功率晶体管的漏极和源极的压差,直接关系到的就是电源功率的消耗,越大的跨压所损失的功率就越大,所以说,输出电压差是越小越好。
图1 LDO输出与输入电压关系对输出PMOS晶体管而言,其漏极是连接到输出端,因此当输入端(源极)电压很小时,晶体管守闭状态,当源极电压加大后,晶体管开启,输出端电压开始爬升,一直到稳定的设定值之间的这段输入电压差,即是输出电压差。
其实对于输出晶体管来说,就是它的饱和电压差(VSD-sat),当MOS 晶体管大小确定,且闸极电压固定之后,其饱和电压差基本上就不会改变,所以提供闸极电压的前一级放大器,和输出晶体管的大小在设计上都要能达到理想的输出电压差。
对于电源功率消耗的部份,将晶体管饱和电压(VSD-sat)差乘上输出端所流过的电流,即是消耗功率,P = IOUT ×VSD-sat对于一个可携带式电子产品来说,都是由电池来提供电源,这部份的电源消耗当然是越小越好,以求电池寿命能够长久,低压降线性稳压器能够如此受欢迎的原因,就是在这方面能够节省很多的电力。
线性调节率(Line regulation)这项参数在线性稳压器中也是非常重要的,指的是当输入电压产生变化时,相对于输出端电压的改变。
我们预期当输入电压改变时,输出电压能一直维持稳定,但是实际上是有小幅改变,通常以百分比(%)表示。
模电课程设计直流稳压电源绪论在各种电子电路中,总离不开电源电路,而曲于电路结构和元件特性,就需要用到直流电源供电,就像我们下个学期即将学到的单片机,其需要5V的直流电源。
如若釆用干电池为其供电,则有供电功率低,持续供电能力差,成本高等缺点。
而交流电在产生、电能输送等方面具有独特的优点,发电站、各市电网中的电能传输都是以交流电的形式进行输送,如果我们对市电提供的电压进行降压整流等,把交流电转换成直流电,以获得我们所需要的电压。
电力系统供电电压的波动,或者负载阻抗和功率的变化,都会引起整流器输出电压随之改变。
在电子电路和自动控制装置中,通常都需要电压稳定的直流电源供电,使整流器输出电压尽可能少受流电进行滤波,稳压,以获得我们所需要的供电电源。
电源波动或负载变化影响而保持稳定,这就需要我们对整流后的电源进行稳压设讣。
1第一章设计要求与指标1.1设计要求:(1)设计一个能输出正负12V的直流稳压电源;(2)拟定测试方案和设计步骤;(3)根据设讣要求和技术指标设计好电路,选好元件及参数;(4)绘出原理图和印制板图;(5)在万能板上连接电路。
(6)测量直流稳压电源的内阻;(7)测量直流稳压电源的稳压系数、纹波电压;交流电源(8) 撰写设计性报告。
1. 2技木指标:(1) 电源输出电压为正负12V;(2) 输入电压220V⑶最大输出电流为Iom=500mA;(4) 纹波电压小于等于5mA;(5) 稳压系数Sr 小于等于5,.2第二章理论分析2. 1整体理论分析设讣电路框图如图1所示:图2-1电路框图在电子电路中,通常都需要电压稳定的直流电源供电。
图2-1是直流稳压电源 设讣的基本思路和整体流程。
因为我们要得到的直流电源的是12V 等的稳定直流电 压,而我们平常的生活用电220V 的交流电,所以我们必须变压,变压后交流变成 直流。
但此时的直流电压波动很大,脉动的直流电压还含有较大的波纹,所以我们 要对其进行滤波,得到波动较小的直流电。
题目1 0-15V数显可调直流稳压电源一、设计内容及要求在电子电路中,都需要不同电压值的稳压电源给电路供电,比如计算机机箱上的直流电源就有12V,-12V,5V,3.3V 等电压值,因此我们要求设计一个0-15V可调直流稳压电源。
1.设计一个直流稳压电源,要求输入电压:AC180-240V; 工作频率:50Hz输出电压:0-15V; 输出电流:0-1A; 恒流设定:0.1A-1A。
数字显示电压值。
电源参数:⑴输出电压从0-15V连续可调,最大工作电流2A。
⑵电压稳定度:电源稳定度≤0.01%±2mV。
负载稳定度≤0.01%±2mV。
⑶恢复时间:≤100us。
⑷电源内阻:≤30mΩ2.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,交指导教师审核。
4.批准后,进实验室进行组装、调试,并测试其主要性能参数。
5.写出详细设计报告。
二、设计步骤1.电路图设计(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。
2.电路安装、调试(选作)(1)为提高学生的动手能力,学生自行设计印刷电路板,并焊接。
(2)在每个模块电路的输入端加一信号,测试输出端信号,以验证每个模块能否达到所规定的指标。
请阅读最后一页的说明。
题目2 数字电子秤电子秤是一种常用的测量器具,与普通器具相比,数字电子秤具有精度高、性能稳定、测量准确、使用方便等优点。
数字电子秤通过传感器将被测物体的重量转换成模拟的电压信号。
较小的电压信号通过应用放大系统进行准确、线性的放大,以满足模/数转换器对输入信号电平的要求。
放大电路可采用四运放集成电路LM324中的三个运放组成的仪表用放大器电路。