最新毕业设计:串联型直流稳压电源的设计
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串联型直流稳压电源课程设计 2串联型直流稳压电源课程设计2串联直流稳压电源课程设计一课程设计题目,串联型稳压电源二是设计任务和要求,采用集合管、集成运算放大器、电阻、电容和电感等电子元件构成串联稳压电源,输出电压要求为6V和9V;最大输出电流为500mA,额定值为150mA;纹波电压峰值vop-p≤ 5毫安。
三原则电路设计家庭用电为220v交流电,把它转换为6v和9v的直流电,需要经过变压器的变压转变,使之电压值变小,以免损坏电子元件。
二极管整流,形成单方向的正弦波,整流可分为半波整流与全波整流。
单相半波整流电路单相桥式整流电路单相桥式整流电路相对于半波整流,更节能,利用率更高,而且对元件(二极管)的损害较小,所以一般都采用全波整流作为整流电路。
校正后,还需要过滤。
滤波分为电容滤波、电感滤波、LC滤波、RCπ滤波和LCπ滤波。
其中,复合滤波电路的效果更为明显。
滤波后,必须进行稳压,以获得相对稳定的直流电。
综上所述,介绍了串联直流稳压电路的基本步骤交流电u1变压u2整流u3滤波u4稳压u5四种方案的选择方案1和方案2方案3变压后U2=15V(有效值)整流电路采用单相桥式整流,则整流后的电压U3=|2usin?t |,u3(av)=201?2sin?td(?t)但方案一的滤波电路采用LCπ滤波电路,方案二和方案三采用电容滤波电路。
相比之下,π型输出直流电压相对较高,电压波形相对平稳,输出电压的脉动大大减小。
然而,π型滤波电路的输出电压比一般模型的大,这对电解电容器的耐压值有很大的考验。
考虑到变压器的实际情况(输出电压可能大于15伏)。
方案三相对于方案二,在稳压电路中增加了一个保护电路,使整个电路更安全,电子元件更安全。
注:集成运算放大器的功能:使用集成运算放大器形成比较放大器。
在相位比较放大中,参考电压用作同相输入信号,被采样电路分割的电压信号用作逆输入信号。
输出电压是两相输入信号经过运算放大器比较和放大后的信号输出。
电子技术课程设计电气与电子工程系电气工程及其自动化专业题目:串联型直流稳压电源学生姓名:班号:学号:指导教师;时间:年月日 ~ 年月日指导教师评语:成绩:串联型直流稳压电源设计报告一、设计题目题目:串联型直流稳压电源二、设计任务:设计并制作用晶体管、集成运算放大器电阻、电阻器、电容组成的串联型直流稳压电源。
指标:1、输入电压:2、输出电压:3- 6V、6-9V、9-12V三档直流电压;3、输出电流:最大电流为1A;4、保护电路:过流保护、短路保护。
三、理电路和程序设计:一电路原理方框图:二原理说明:(1)单相桥式整流电路可以将单相交流电变换为直流电;(2)整流后的电压脉动较大.需要滤波后变为交流分量较小的直流电压用来供电;(3)滤波后的输出电压容易随电网电压和负载的变化波动不利于设备的稳定运行;(4)将输出电压经过稳压电路后输出电压不会随电网和负载的变化而变化从而提高设备的稳定性和可靠性.保障设备的正常使用;(5) 关于输出电压在不同档位之间的变换.可以将稳压电源的电压设置为标准电压再对其进行变换.电压在档位间的调节可以通过调节电位器来进行调节.从而实现对输出电压的调节。
四:方案选择一:变压、滤波电路方案一和方案二的变压电路和滤波电路相同.二者的差别主要体现在稳压电路部分。
图1 变压和滤波电路二:稳压电路方案一:此方案以稳压管D1的电压作为三极管Q1的基准电压.电路引入电压负反馈.当电网电压波动引起R 2两端电压的变化增大(减小)时.晶体管发射极电位将随着升高(降低).而稳压管端的电压基本不变.故基极电位不变.所以由E B BE U U U -=可知BE U 将减小(升高)导致基极电流和发射极电流的减小(增大).使得R 两端的电压降低(升高).从而达到稳压的效果。
负电源部分与正电源相对称.原理一样。
图2 方案一稳压部分电路方案二:该方案稳压电路部分如图2所示.稳压部分由调整管(Q1、Q2组成的复合管).比较电路(集成运放U2A).基准电压电路(稳压管D1BZV55-B3V0).采样电路组成(采样电路由R2、R3、R4、R5组成)。
模拟电子技术课程设计报告-串联型直流稳压电源一、项目背景串联型直流稳压电源是一种电路结构简单、制作方便、运行可靠的常用电源。
它由控制部分和模拟部分所组成,其中的控制部分又由电压控制部分和电流控制部分组成。
由于控制原理比较复杂,模拟部分又由传统的电路技术组成,所以通常由多种元件,如电容、电阻、二极管、三极管等组成,给高质量、稳定的直流输出电压。
串联型直流稳压电源在很多领域都有广泛应用,如信号处理系统中,可以使用此电源为高灵敏度的模拟信号模块提供外部电源;在医疗仪器、工控系统中,这款串联型直流稳压电源的性能出色,能够满足具有特殊要求的电源需求;在电子化设备、数据中心等设备中,也可以使用此款电源准确地提供电源供应。
二、项目任务设计一款串联型直流稳压电源,其最大输出电流能够达到5A,最大输出电压可以调节到24V,其适用于家庭和工业应用场合。
三、项目实施1、首先进行输出电压的控制,采用一极管作为电压控制集成电路,这种集成电路可以调节输出电压的范围,也可以控制电压的波动范围。
2、接下来就是避免超流的功能实现。
为此,可以采用一极管和电阻组成的电流控制电路,其中一极管作为放大器,另一个电阻作为负反馈器件,可以准确地检测出电路中的过流状态并产生抑制信号,从而避免出现过流现象。
3、接着就是模拟部分的组成,采用电感、可变电容器、电阻和电容组成滤波电路,其中,电感具有较高的稳定性,可变电容器可根据需求调节信号的频率;电阻和电容则用来改善输出的稳定性。
4、最后对所有组成部分进行组合,并进行了多项电路参数的测试,确保电源的可靠性、性能稳定。
四、测试结果详细测试结果如下:(1)电源输出电压稳定性:在输出电压为24V时,标准偏差低于1V。
(3)杂散电流:输出电流小于2A时,杂散电流小于30mA。
(4)电源功耗:在输出电压24V的情况下,电源功耗小于15W。
五、结论本项目设计的串联型直流稳压电源,其输出电流可达到5A、输出电压可调节至24V,可以满足家庭和工业应用场合的需求。
电子技术课程设计课题:串联型直流稳压电源系别:电气与电子工程系专业:自动化姓名:学号:指导教师:河南城建学院目录1 概述1.1设计目的 (2)1.2技术指标与要求 (2)1.3设计原理及思路 (2)2 方案设计2.1方案介绍 (3)2.2方案选择 (4)3 单元电路设计与参数计算3.1变压器 (5)3.2整流电路 (5)3.3滤波电路 (6)3.4稳压电路 (7)4 总原理图与元器件清单4.1总电路图 (10)4.2元件清单 (10)5 仿真结果5.1各个电路波形图 (11)5.2输出电压仿真结果 (14)6 结论与心得 (15)参考文献 (16)串联型直流稳压电源1 概述1.1设计目的稳压管稳压电路输出电流较小,输出电压不可调,不能满足很多场合下的应用。
串联型稳压电路以稳压管稳压电路为基础,利用晶体管的电流放大作用,增大负载电流;在电路中引用深度电压负反馈使输出电压稳定;并且,通过改变反馈网络参数使输出电压可调。
本课题所介绍的串联型稳压电源为单相小功率电源,他将频率为50HZ、有效值为220V的单相交流电压转换为幅值稳定、输出电流为小到几十毫安、大到几安培的直流电压。
1.2技术指标与要求(1)输入交流电压为工频电压;(2)输出直流电压分为3-6V、6-9V、9-12V三档;(3)输出电流小于等于1A;(4)具有过电流及短路保护功能。
1.3设计原理及思路单相交流电经过电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路转换成稳定的直流电压。
其原理图如图1-3-1所示:图1-3-1原理图其输入是频率为50Hz,有效值为220V的单项交流电压,经过电源变压器,对电压进行升降,得到所需的交流电压;变压器副边电压通过整流电路从交流电压转换为直流电压,也就是将正弦波电压转换为单一方向的脉动电压;为了减小电压的脉动,需通过低压滤波电路滤波,使输出的电压平滑;最后在通过稳压电路使输出直流电压基本不受电网电压波动和负载电阻变化的影响,从而获得足够高的稳定性。
1 毕业设计(论文)直流稳压电源设计系别: 电子信息工程系班级: 2012姓名:吴鹏辅导老师:杨静摘要在各种电子实验中,电源是最基本的需要。
设计出一种高精度的可调输出的电源不但能满足不同电子实验的要求,而且能满足在同一实验中需要使用不同的电压值来测试的要求。
本文设计了一种高精度程控稳压电源。
该电源的功能由硬件和软件两方面来实现。
硬件方面包括变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路、反馈电路、保护电路、程控电路、显示电路以及支持单片机运行的复位和时钟电路.市电220V电压通过变压器流入系统,经过整流、滤波后变成近似的直流电压,再经过稳压部分稳压后获得稳定的直流输出。
稳压部分由达林顿管作为调整管,由运放作为反馈取样之后的放大电路,利用放大电路来提高调整管的反应灵敏度电压稳定性。
软件方面,使用单片机语言编程,控制程控部分,即:单片机,D/A、A/D部分。
该部分作用是控制稳压电路部分的基准电压的输出与调整,同时实现高精度的输出,并且控制数码管显示输出电压。
整个电路的设计就是在综合考虑各个模块现有的电路的基础上,选择最佳电路来实现设计目标的.关键词直流稳定电源;整流;滤波;程控;D/A;A/D目录摘要............................................................................. 错误!未定义书签。
Abstract ................................................................. 错误!未定义书签。
第1章绪论ﻩ错误!未定义书签。
1.1课题背景 ......................................................... 错误!未定义书签。
1.2电源技术的发展趋势...................................... 错误!未定义书签。
串联型直流稳压专业:电工程及其自动化年级:学号:姓名:时间:2月28日~3月4日一、设计题目串联型直流稳压源二、指标要求1、直流输出电压Vo=12V,可可调范围±20%;2、最大输出电流Iomax=-200mA;3、稳压关系r=0.05以下(当电压波动±10%);4、输出电阻ro≤0.5Ω(动态);5、输出纹波电压Vn≤5mv(有效值);6、输出电流Io=300mA时,启动过载保护;7、工作温度-20℃~+40℃。
三、原理市电→变压→整流→滤波→稳压A.整体框图B.原理电路图C.原理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)。
(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,即将交流成份滤掉,保留其直流成份。
(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,供给负载RL。
2.直流稳压电源原理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压的装置,它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。
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。
(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。
(4)稳压电路: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。
整流电路常采用二极管单相全波整流电路。
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。
串联型直流稳压电源的设计报告一、设计题目串联型直流稳压电源的设计二、设计任务和要求任务:设计用晶体管和集成运算放大器组成的串联型直流稳压电源。
要求:1、输出电压6V、9V两档,同时具备正负极性输出;2、输出电流:额定电流为150mA,最大电流为500mA;3、在最大输出电流的时候纹波电压峰值▲V op-p≤5mv三、理论电路和程序设计1、整体框架图直流稳压电源由变压器、整流、滤波、稳压四部分电路组成。
2程序设计方案一::先对输入电压进行降压,然后用单相半波整流单路整流,用电感滤波电路滤波,稳压电路采用的是基本调整稳压电路方案二:先对输入电压进行降压,然后用单相桥式整流电路整流,用电容滤波电路滤波。
稳压电路采用的是具有放大环节的串联型稳压电路方案比较(1)、单相半波整流电路简单易行,所用二极管数量少,但输出电压地底,脉动大,效率低,单相桥式整流电路与半波整流电路相比,对二极管的参数要求的相同的,但有输出电压高,变压器利用率高,脉动小等特点单相半波整流电路桥式整流电路(2)、电容滤波器和电感滤波器相比,导通角小,但其脉动系数大,更适用与小电流负载,结合本设计的具体要求,本次设计采用电容滤波器进行滤波(3)、基本调整稳压电路的输出电路不可调,且输出电压稳定性较差,和基本调整稳压电路相比具有放大环节的串联型稳压电路引入了深度电压负反馈来稳定输出电压,还可以通过采样电路来调整输出电压,符合本设计的要求综合考虑,采用方案二使用的电路为单相桥式整流电路整流,电容滤波电路滤波,具有放大环节的串联型稳压电路稳压3、元器件选择(1)变压器的选择为了使调整管工作在放大区,电路必须满足U1>=U0+Uces,在本设计中,U0最大为9V调整管饱和压降取Uces为3V所以U1的最小值为9+3=12V,一般选取U1=(2~3)倍U0即U1在12V~27V之间.综合考虑,取U1=20V,可以选择220V-20V的变压器,具体软件提供的变压器型号为TS_POWER_10_1(2)整流二极管的选择单相桥式整流电路中二极管的选择:I>(2~3)*0.5=(1.~1.5)A取1AU>1.1*1.414*20=31V所以取额定电流为1A,额定电压为100V的二极管(3)滤波电容的选择:由R=U/I得电路的负载约为15欧,由滤波电容的计算公式:R L C=(3~5)T/2得C=2000~3300uF取C=2500uF(仿真实验中,为了达到实验效果采用的是4000uF )(4)限流电阻R的选择:Rmax=(Uimin-Uz)/Izmin+Ilmax=(20-4.3)*1000/(10+500)=30ΩRmin=(Uimin-Uz)/Izmax+Ilmin=(20-4.3)*1000/(500+150)=24Ω所以取R=25欧姆(5)调整管T参数的选择:应满足I cm>Il=500mA;U>1.1*9-6=3.9V; P>I*U=1.95W(6)稳压管的选择:稳压管采用1N749A 标准稳定电压4.3V额定电流105MA动态电阻22Ω消耗功率0.4W(7)采样电路电阻参数的选择:令Uomin=(R1+R2+R3)Uz/R2+R3=6V令Uomax=(R1+R2+R3)Uz/R3=9V取Uz=4.3V,当R1=100ΩR2= 2000ΩR3=2000Ω时,得输出电压4.4V<=U0<=9.1V四、测试和仿真1、电路连接:按设计好的原件型号及电路图连接好仿真电路如下仿真电路图2、仿真实验:调节可变电阻的阻值,依次得到仿真数据如下图所示(1)输出电压为6.048V(2)输出电压为9.08V (3)输出电压为-9.102V(4)输出电压为-5.911V(5)当滑动变阻器滑到最小时,输出电压最大,即输出电流最大时纹波电压峰值约为4mv<5mv(6)正负最大电压输出时,输出电流分别为460mA和434mA五、总结本次设计预计正输出电压为4.4V~9.1V实际仿真输出电压为5.016V~9.081V,负输出电压为-9.1V~-4.4V实际仿真输出电压为-9.985V~-5.051V,能达到输出正负6V、9V的要求并且在最大输出电流的时候纹波电压峰值▲V op-p≤5mv,最大输出电流小于500mA,所以本次设计的符合要求的。
串联型直流稳压电源设计报告一、设计题目题目:串联型直流稳压电源二、设计任务:设计并制作用晶体管、集成运算放大器电阻、电阻器、电容组成的串联型直流稳压电源。
要求指标:1、输出电压6V、9V两档,同时具备正负极性输出;2、输出电流:额定电流为150mA,最大输出电流为500mA;3、在最大输出电流的时候纹波电压峰值▲V op-p≤5mv;4、保护电路:过流保护。
三、原理电路和程序设计:1、电路原理方框图:2、原理说明:(1)单相桥式整流电路可以将单相交流电变换为直流电;(2)整流后的电压脉动较大,需要滤波后变为交流分量较小的直流电压用来供电;(3)滤波后的输出电压容易随电网电压和负载的变化波动不利于设备的稳定运行;(4)将输出电压经过稳压电路后输出电压不会随电网和负载的变化而变化从而提高设备的稳定性和可靠性,保障设备的正常使用;(5)关于输出电压在不同档位之间的变换,可以将稳压电源的电压设置为标准电压再对其进行变换,电压在档位间的调节由于只有6V和9V两档则可以通过开关来转换,从而实现对输出电压的转换。
而正负电源则需要一个六脚开关来控制变换。
四:方案选择1、变压、滤波电路方案一和方案二的变压电路和滤波电路相同,二者的差别主要体现在稳压电路部分。
图1 变压和滤波电路2、稳压电路方案一:此方案以稳压管D1的电压作为三极管Q1的基准电压,电路引入电压负反馈,当电网电压波动引起R 2两端电压的变化增大(减小)时,晶体管发射极电位将随着升高(降低),而稳压管端的电压基本不变,故基极电位不变,所以由E B BE U U U -=可知BE U 将减小(升高)导致基极电流和发射极电流的减小(增大),使得R 两端的电压降低(升高),从而达到稳压的效果。
负电源部分与正电源相对称,原理一样。
图2 方案一稳压部分电路方案二:该方案稳压电路部分如下图3所示,稳压部分由调整(Q1三极管),比较电路(集成运放741),基准电压电路(稳压管D2 02BZ2.2),采样电路(采样电路由R2、R3、R4组成)组成。
串联型直流稳压电源设计报告串联型直流稳压电源设计报告一、计题目题目:串联型直流稳压电源二、计任务和要求要求:设计并制作用晶体管和集成运算放大器组成地串联型直流稳压电源.指标:1、输出电压6V、9V两档,正负极性输出;2、输出电流:额定电流为150mA,最大电流为500mA;3、纹波电压峰值▲Vop-p≤5mv;三、理电路和程序设计:1、方案比较方案一:先对输入电压进行降压,然后用单相桥式二极管对其进行整流,整流后利用电容地充放电效应,用电解电容对其进行滤波,将脉动地直流电压变为更加平滑地直流电压,稳压部分地单元电路由稳压管和三极管组成(如图1),以稳压管D1电压作为三极管Q1地基准电压,电路引入电压负反馈,当电网电压波动引起R2两端电压地变化增大(减小)时,晶体管发射极电位将随着升高(降低),而稳压管端地电压基本不变,故基极电位不变,所以由可知将减小(升高)导致基极电流和发射极电流地减小(增大),使得R两端地电压降低(升高),从而达到稳压地效果.负电源部分与正电源相对称,原理一样.图1 方案一稳压部分电路方案二:经有中间抽头地变压器输出后,整流部分同方案一一样擦用四个二极管组成地单相桥式整流电路,整流后地脉动直流接滤波电路,滤波电路由两个电容组成,先用一个较大阻值地点解电容对其进行低频滤波,再用一个较低阻值地陶瓷电容对其进行高频滤波,从而使得滤波后地电压更平滑,波动更小.滤波后地电路接接稳压电路,稳压部分地电路如图2所示,方案二地稳压部分由调整管,比较放大电路,基准电压电路,采样电路组成.当采样电路地输出端电压升高(降低)时采样电路将这一变化送到A地反相输入端,然后与同相输入端地电位进行比较放大,运放地输出电压,即调整管地基极电位降低(升高);由于电路采用射极输出形式,所以输出电压必然降低(升高),从而使输出电压得到稳定.图2 方案二稳压部分单元电路对以上两个方案进行比较,可以发发现第一个方案为线性稳压电源,具备基本地稳压效果,但是只是基本地调整管电路,输出电压不可调,而且输出电流不大,而第二个方案使用了运放和调整管作为稳压电路,输出电压可调,功率也较高,可以输出较大地电流.稳定效果也比第一个方案要好,所以选择第二个方案作为本次课程设计地方案.2、电路框图整体电路地框架如下图所示,先有22V-15V地变压器对其进行变压,变压后再对其进行整流,整流后是高低频地滤波电路,最后是由采样电路、比较放大电路和基准电路三个小地单元电路组成地稳压电路,稳压后为了进一步得到更加稳定地电压,在稳压电路后再对其进行小小地率波,最后得到正负输出地稳压电源.变压电路全波整流正极滤波电路负极滤波电路稳压电路比较放大采样电路基准电压稳压电路基准电压比较放大采样电路输出滤波电路输出滤波电路正极输出端负极输出端共地端3、电路设计及元器件选择;(1)、变压器地设计和选择本次课程设计地要求是输出正负9伏和正负6负地双电压电源,输出电压较低,而一般地调整管地饱和管压降在2-3伏左右,由,为饱和管压降,而=9V为输出最大电压,为最小地输入电压,以饱和管压降=3伏计算,为了使调整管工作在放大区,输入电压最小不能小于12V,为保险起见,可以选择220V-15V地变压器,再由P=UI可知,变压器地功率应该为0.5A×9V=4.5w,所以变压器地功率绝对不能低于4.5w,并且串联稳压电源工作时产生地热量较大,效率不高,所以变压器功率需要选择相对大些地变压器.结合市场上常见地变压器地型号,可以选择常见地变压范围为220V-15V,额定功率12W,额定电流1A地变压器.(2)、整流电路地设计及整流二极管地选择由于输出电流最大只要求500mA,电流比较低,所以整流电路地设计可以选择常见地单相桥式整流电路,由4个串并联地二极管组成,具体电路如图3所示.图3单相桥式整流电路二极管地选择:当忽略二极管地开启电压与导通压降,且当负载为纯阻性负载时,我们可以得到二极管地平均电压为:= = =0.9其中为变压器次级交流电压地有效值.我们可以求得=13.5v.对于全波整流来说,如果两个次级线圈输出电压有效值为,则处于截止状态地二极管承受地最大反向电压将是,即为34.2v考虑电网波动(通常波动为10%,为保险起见取30%地波动)我们可以得到应该大于19.3V,最大反向电压应该大于48.8V.在输出电流最大为500mA地情况下我们可以选择额定电流为1A,反向耐压为1000V地二极管IN4007.(3)、滤波电容地选择当滤波电容偏小时,滤波器输出电压脉动系数大;而偏大时,整流二极管导通角θ偏小,整流管峰值电流增大.不仅对整流二极管参数要求高,另一方面,整流电流波形与正弦电压波形偏离大,谐波失真严重,功率因数低.所以电容地取值应当有一个范围,由前面地计算我们已经得出变压器地次级线圈电压为15V,当输出电流为0.5A时,我们可以求得电路地负载为18欧,我们可以根据滤波电容地计算公式:C=(3~5)来求滤波电容地取值范围,其中在电路频率为50HZ地情况下,T为20ms则电容地取值范围为1667-2750uF,保险起见我们可以取标准值为2200uF额定电压为35V地铝点解电容.另外,由于实际电阻或电路中可能存在寄生电感和寄生电容等因素,电路中极有可能产生高频信号,所以需要一个小地陶瓷电容来滤去这些高频信号.我们可以选择一个104地陶瓷电容来作为高频滤波电容.滤波电路如上图.(4)、稳压电路地设计稳压电路组要由四部分构成:调整管,基准稳压电路,比较放大电路,采样电路.当采样电路地输出端电压升高(降低)时采样电路将这一变化送到A地反相输入端,然后与同相输入端地电位进行比较放大,运放地输出电压,即调整管地基极电位降低(高);由于电路采用射极输出形式,所以输出电压必然降低(升高),从而使输出电压得到稳定.由于输出电流较大,达到500mA,为防止电流过大烧坏调整管,需要选择功率中等或者较大地三极管,调整管地击穿电流必须大于500mA,又由于三极管CE间地承受地最大管压降应该大于15-6=9V,考虑到30%地电网波动,我们地调整管所能承受地最大管压降应该大于13V,最小功率应该达到=6.5W.我们可以选择适合这些参数,并且在市场上容易买到地中功率三极管TIP41,它地最大功率为60W,最大电流超过6A,所能承受地最大管压降为100V,远远满足调整管地条件.负极地调整管则选择与之相对应地地中功率三极管TIP42.基准电路由5.1V地稳压管和4.7V地保护电阻组成.由于输出电压要求为6伏和9伏,如果采样电路取固定值则容易造成误差,所以采样电阻最好应该做成可调地,固采样电路由两个电阻和一个可调电阻组成,根据公式:求出.其中为运放正反相输入端地电阻,为输出端正极(负极)与共地端之间地电阻,为稳压管地稳压值.固可以取330、和1.5k地固定电阻置于1k地滑阻两旁避免当滑为0.所以根据此公式可求地电路地输出电压为5.772-9.622V.可以输出6V和9V地电压,运放选用工作电压在15V左右前对电压稳定性要求不是很高地运放,由于uA741地工作电压为正负12V-正负22V,范围较大,可以用其作为运放,因为整流后地电压波动不是很大,所以运放地工作电源可以利用整流后地电压来对其进行供电.正稳压电路地正极和负极分别如下图为了使输出电压更稳定,输出纹波更小,需奥对输出端进行再次滤波,可在输出端接一个10uf地点解电容和一个103地陶瓷电容,这样电源不容易受到负载地干扰.使得电源地性质更好,电压更稳定,四、画出系统地电路总图元件清单五、电路地调试及仿真数据正负输出地可调地最大值和最小值电压数据如下图:理论值为,而实际地测量值是在,造成0.89V地可调误差,原因是由于可调电阻地实际调节范围偏大,导致输出电压偏大.调节可变电阻,可以得到课程设计所要求输出地6V和9V地电压,仿真数据如下:电路输出直流电地波形图如下图电压地直流电波形为标准地直线,达到设计地要求而实际测量时也是这样,输出波形基本为一条直线电路输出纹波波形纹波电压在2.5mV左右,比要求地5mV要低,而实际测量时,纹波地电压只有0.9mV,远远低于所要求地5mV,所以符合要求.六总结本课程设计运用了模拟电路地基本知识,通过变压,整流,滤波、稳压等步骤,输出理论可变范围为5.772V-9.622V而实际可调范围为5.78V-10.45V地正负直流稳压电源.总结如下:优点:该电路设计简单.输出电压稳定,纹波值小,而且使用地元件较少,经济实惠,输出功率大,调整管可承受地范围也很大,.缺点:电压缺少一个保护电路,当电路由于偶然原因出现高地电压脉冲时,有可能对电路造成危害,使得电路故障率提高.改进:可以在稳压电路那里再接一个过保护电路电路.减少接电或断电时产生地瞬间高电压对电路元件地破坏.另外,ua741芯片较为古老,性能不稳定,已跟不上时代地需要所以运放可以重新选择性能更好,更稳定地芯片.心得体会:通过这次课程设计,我对于模电知识有了更深地了解,尤其是对与线性直流稳压电源方面地知识有了进一步地研究.同时实物地制作也提升了我地动手能力,实践能力得到了一定地锻炼,加深了我对模拟电路设计方面地兴趣.理论与实践得到了很好地结合.版权申明本文部分内容,包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理.版权为个人所有This article includes some parts, including text, pictures, and design. Copyright is personal ownership.TIrRG。
一、设计题目串联型直流稳压源二、设计任务和要求 要求:设计并制作用晶体管和集成运算放大器组成的串联型直流稳压电源。
指标:1、输出电压6V 、9V 两档,正负极性输出;2、输出电流:额定电流为150mA ,最大电流为500mA ;3、纹波电压峰值▲Vop-p ≤5mv ;三、原理电路和程序设计(1)整体框图和电路原理图A.直流稳压电源主要由四部分组成:变压部分、整流部分、滤波部分、稳压部分。
除变压器部分外,其它部分都有多种形式。
其中串联反馈型直流稳压电源是比较典型的一种。
串联型直流稳压电路的整体电路框架图如图1-1所示。
B.原理电路图(2)方案比较上述方案和最终方案的工作原理是相同的,只是在调整部分和稳压部分有所区别。
它们的工作原理:若某种原因引电路输出电压变小时,变阻器输出取样电位也随之变小,因取样三极管的发射极电位不变,所以取样三极管的发射结正向偏压变小,其集电极电位就升高,使调整管的基极电位变大,所以取样三极管的基极电位变大,故使调整管的管压降减小,输出电压就自动升高,从而起到稳定输出电压的作用。
反之,若某种原因起输出电压的增大时,电路也会自动将输出电压调低。
最终方案是在上述方案改良而来的,最终方案用结型场效应管Q1做成恒流电路来代替电阻R1 ,增大放大器的增益,提高电压的稳定性,减小纹波。
在C1上并上瓷介电容来过滤高频波,同时在Q1的基极与地间接上10NF的瓷介电容来消除自激振荡,并与场效应管、调整管构成滤波器,因而市电的波动对输出几乎无影响。
(4)单元电路的设计与元器件的选择1)变压器部分(V1)变压器主要实现交流电压降压变换,在本设计中主要是将220V的交流电降为比稳压电源输出电压略高的交流电。
假设电源输出电压为U o(本电路中U o=9V),变压器次级电压为U i1,经过整流滤波后输到稳压电路的电压为U i2,考虑到调整管上的管压降,故取U i2=1.2U o+(3~8)V=1.2×9V+(3~8)V=(13.8~18.8)V,根据全波桥式整流输入、输出的关系,U i1=U i2/1.2=(10.8~18.8)/1.2V=(9.0~15.7)V,综合考虑,变压器部分选取输入220V、输出10W、15V、50Hz的变压器。
设计课题题目:串联型直流稳压电源的设计摘要简要介绍了1.5~6 v可调直流稳压电源电路的3种设计方案,分别为晶体管串联式可调直流稳压电源电路、三端集成稳压器式可调直流稳压电源电路和用单片机制作的可调直流稳压电源电路,并较详细地阐述了一种应用三端稳压集成电路CW317的电路设计方法。
关键字:直流电源稳压过流保护CW317 收获AbstractThis paper describes the 1.5 ~ 6 v adjustable DC power supply circuit of the three kinds of designs, namely, the transistor series adjustable DC power supply circuit, three-terminal adjustable voltage regulator integrated DC power supply circuit, and produced with the MCU adjustable DC power supply circuit, and a more detailed description of an application CW317 three-terminal regulator IC circuit design methods.Keywords: DC power Supply regulator Over-current Protection CW317 Harvest引言当今社会人们极大的享受着电子设备带来的便利,但是任何电子设备都有一个共同的电路--电源电路。
大到超级计算机、小到袖珍计算器,所有的电子设备都必须在电源电路的支持下才能正常工作。
当然这些电源电路的样式、复杂程度千差万别。
超级计算机的电源电路本身就是一套复杂的电源系统。
通过这套电源系统,超级计算机各部分都能够得到持续稳定、符合各种复杂规范的电源供应。
袖珍计算器则是简单多的电池电源电路。
不过你可不要小看了这个电池电源电路,比较新型的电路完全具备电池能量提醒、掉电保护等高级功能。
可以说电源电路是一切电子设备的基础,没有电源电路就不会有如此种类繁多的电子设备,我们的生活也就不会这么丰富多彩了。
由于电子技术的特性,电子设备对电源电路的要求就是能够提供持续稳定、满足负载要求的电能,而且通常情况下都要求提供稳定的直流电能。
提供这种稳定的直流电能的电源就是直流稳压电源。
直流稳压电源在电源技术中占有十分重要的地位。
目录摘要 (1)Abstract (1)引言 (1)一、设计任务与要求 (3)1.1 直流稳压电源的种类及选用 (3)1.2稳压电源的技术指标及对稳压电源的要求 (4)1.3串联型直流稳压电源的设计要求 (5)二、电路原理分析与方案设计 (5)2.1电路设计 (5)2.2 方案论证与比较 (7)三、单元电路分析与设计 (8)3.1基本方案介绍 (8)3.2 单元电路分析 (8)3.2.1 降压电路 (9)3.2.2 整流电路 (10)3.2.2.1 半波整流电路 (10)3.2.2.2 全路整流电路 (12)3.2.2.3 桥式整流电路 (15)3.2.3 滤波电路 (17)3.2.3.1 电容滤波电路 (18)3.2.3.2 电感滤波电路 (21)3.2.3.3 L型滤波电路 (22)3.2.3.4 π型滤波电路 (23)3.2.4 稳压部分 (23)3.2.4.1 利用稳压二极管稳压 (23)3.2.4.2 三端集成稳压器稳压 (23)3.3 元件电路参数计算 (28)四、总原理图及元器件清单 (30)五、安装与调试 (31)六、性能测试与分析 (32)七、结论与心得 (33)八、参考文献 (35)一、设计任务与要求1.1直流稳压电源的种类及选用直流稳定电源按习惯可分为化学电源,线性稳定电源和开关型稳定电源,它们又分别具有各种不同类型:化学电源平常所用的干电池、铅酸蓄电池、镍镉、镍氢、锂离子电池均属于这一类,各有其优缺点。
随着科学技术的发展,又产生了智能化电池;在充电电池材料方面,美国研制员发现锰的一种碘化物,用它可以制造出便宜、小巧、放电时间,多次充电后仍保持性能良好的环保型充电电池。
线性稳压电源线性稳定电源有一个共同的特点就是它的功率器件调整管工作在线性区,靠调整管之间的电压降来稳定输出。
由于调整管静态损耗大,需要安装一个很大的散热器给它散热。
而且由于变压器工作在工频(50Hz)上,所以重量较大。
线性稳压电源又分为串联型稳压电源盒交流型稳压电源。
该类电源优点是稳定性高,纹波小,可靠性高,易做成多路,输出连续可调的成品。
缺点是体积大、较笨重、效率相对较低。
这类稳定电源又有很多种,从输出性质可分为稳压电源和稳流电源及集稳压、稳流于一身的稳压稳流(双稳)电源。
从输出值来看可分定点输出电源、波段开关调整式和电位器连续可调式几种。
从输出指示上可分指针指示型和数字显示式型等等。
开关型直流稳压电源与线性稳压电源不同的一类稳电源就是开关型直流稳压电源,它的电路型式主要有单端反激式,单端正激式、半桥式、推挽式和全桥式。
它和线性电源的根本区别在于它变压器不工作在工频而是工作在几十千赫兹到几兆赫兹。
功能管不是工作在饱和及截止区即开关状态;开关电源因此而得名。
开关电源的优点是体积小,重量轻,稳定可靠;缺点相对于线性电源来说纹波较大(一般≤1%VO(P-P),好的可做到十几mV(P-P)或更小)。
它的功率可自几瓦-几千瓦均有产品。
1.2稳压电源的技术指标及对稳压电源的要求(1).稳定性好当输入电压Usr (整流、滤波的输出电压)在规定范围内变动时,输出电压Usc 的变化应该很小一般要求。
由于输入电压变化而引起输出电压变化的程度,称为稳定度指标,常用稳压系数S 来表示:S 的大小,反映一个稳压电源克服输入电压变化的能力。
在同样的输入电压变化条件下,S 越小,输出电压的变化越小,电源的稳定度越高。
通常S 约为10-2~10-4。
(2).输出电阻小负载变化时(从空载到满载),输出电压Usc ,应基本保持不变。
稳压电源这方面的性能可用输出电阻表征。
输出电阻(又叫等效内阻)用rn 表示,它等于输出电压变化量和负载电流变化量之比。
rn 反映负载变动时,输出电压维持恒定的能力,rn 越小,则Ifz 变化时输出电压的变化也越小。
性能优良的稳压电源,输出电阻可小到1欧,甚至0.01欧。
(3).电压温度系数小当环境温度变化时,会引起输出电压的漂移。
良好的稳压电源,应在环境温度变化时,有效地抑制输出电压的漂移,保持输出电压稳定,输出电压的漂移用温度系数KT来表示.(4).输出电压纹波小所谓纹波电压,是指输出电压中50赫或100赫的交流分量,通常用有效值或峰值表示。
经过稳压作用,可以使整流滤波后的纹波电压大大降低,降低的倍数反比于稳压系数S 。
1.3串联型直流稳压电源的设计要求设计指标:(1)输出直流电压,1.5—6V连续可调;(2)额定电流100mA,最大电流300mA;(3)交流电电源电压200V;(4)放大管具有恒流源负载;(5)有过流保护电路;二、电路原理分析与方案设计2.1电路设计符合上述要求的电源电路的设计方法有很多种,比较简单的有3种:(1) 晶体管串联式直流稳压电路。
电路框图如图1所示的串联式直流稳压电路, 由取样电路、基准电路、比较放大和调整电路等部分组成。
其中R1、R2和RP组成取样电路,R1、R2和RP称为取样电阻;R3和V2组成基准电路,R3是VZ的限流电阻,VZ给V2发射极提供一个基准电压;V2为比较放大管,作用是将稳压电路输出电压的变化量先放大,然后再送到调整管基极;V1是调整管,起调整作用。
稳压过程如下:当输出电压U0发生变化时,通过取样电路把U0的变化量取样加到放大管V2的基极。
而由R3和Vz组成的基准电路为V2的发射极提供基准电压Uz。
由V2和R4组成的放大电路把取样电压和基准电压进行比较放大后,输出调整信号送到调整V1的基极,控制V1进行调整,以维持U0基本不变。
图1 串联型稳压电路(2) 采用三端集成稳压器电路。
如图2所示,他采用输出电压可调且内部有过载保护的三端集成稳压器(CW317),输出电压调整范围较宽,设计一电压补偿电路可实现输出电压从 1.5 V起连续可调,因要求电路具有很强的带负载能力,该电路所用器件较少,成本低且组装方便、可靠性高。
图2 三端集成稳压器稳压电路(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1.5~6 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,硬件部分原理图如图3所示。
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。
2.2 方案论证与比较方案一:结构简单,可用常用分立元器件,容易实现,技术成熟,完全能够达到技术参数的要求,造价成本低,精确度不是太高;方案二:稳压部分需采用一块三端稳压器其他分立元器件,元器件先进,技术成熟,完全能达到题目要求,性能较方案一需优越一些,但成本较高;方案三:电源稳定性好、精度高,并且能够输出±6V范围内的可调直流电压,且其性能于传统的可调直流稳压电源,但是电路比较复杂,成本很高,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。
综合考虑,采用方案二来实现。
三、单元电路分析与设计3.1 基本方案介绍本设计电路分为降压电路、整流电路、滤波电路和稳压电路四大部分组成。
降压电路:本电路使用的降压电路是单相交流变压器,选用电压和功率依照后级电路的设计需求而定。
整流电路:整流电路的主要作用是把经过变压器降压后的交流电通过整流变成单个方向的直流电。
但是这种直流电的幅值变化很大。