模电课程设计串联型直流稳压电源
- 格式:doc
- 大小:159.00 KB
- 文档页数:11
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)。
直流稳压电源设计1. 引言直流稳压电源是一种用于提供恒定直流电压输出的电子设备,广泛应用于各个领域的电子设备中。
本文将详细介绍直流稳压电源的设计过程,包括理论基础、电路设计、实验步骤和结果分析等。
2. 理论基础2.1 直流稳压原理直流稳压电源的基本原理是通过负反馈控制技术,使得输出端的电压保持在一个稳定值。
在负载变化或输入电源波动时,通过调节控制信号,使得输出端的电压不受影响。
2.2 稳压管稳压管是直流稳压电源中常用的元件,它能够根据输入端的变化自动调整其导通状态以保持输出端的恒定电压。
常见的稳压管有Zener二极管和三端稳压器。
2.3 变压器变压器是直流稳压电源中用于降低或升高交流输入电源的元件。
通过变换输入端的交流电压,可以得到所需的直流输出电压。
3. 电路设计3.1 输入端设计输入端设计包括交流输入电源的接入和滤波。
将交流输入电源通过变压器降压至所需的电压等级。
使用滤波电路对输入信号进行滤波,去除交流成分,得到纯净的直流信号。
3.2 稳压管设计稳压管是直流稳压电源中最关键的元件之一。
根据所需的输出电压和额定电流,选择合适的稳压管进行设计。
在稳压管前后分别加上适当的限流电阻和维护电阻,以保证稳定工作。
3.3 输出端设计输出端设计主要包括负载调节和过载保护。
通过连接合适的负载电阻,并在输出端加上过载保护元件,可以实现对输出端电流和功率的控制和保护。
4. 实验步骤4.1 确定需求和参数首先需要明确直流稳压电源的需求和参数,包括输出电压、额定电流、负载范围等。
4.2 选取元件和计算参数根据需求确定所需的元件,并进行参数计算。
包括变压器的变比计算、稳压管的选择和限流电阻的计算等。
4.3 绘制电路图根据元件选取和参数计算结果,绘制直流稳压电源的电路图。
4.4 搭建实验电路按照电路图,搭建实验所需的电路,连接各个元件。
4.5 调试和测试对搭建好的实验电路进行调试和测试,包括输入端、稳压管和输出端的工作状态检查。
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。
模电课程设计直流稳压电源一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握直流稳压电源的基本工作原理,理解稳压电路各组成部分的作用及相互关系。
2. 使学生掌握稳压电源的主要性能指标,如电压稳定性、负载调整率、纹波系数等。
3. 帮助学生了解不同类型的稳压电路及其特点,如线性稳压电路、开关稳压电路等。
技能目标:1. 培养学生运用所学知识分析实际电路的能力,能正确选用稳压电源并进行简单的电路设计。
2. 提高学生动手实践能力,学会使用示波器、万用表等工具进行稳压电源性能测试。
3. 培养学生团队协作能力,能在小组讨论中积极发表见解,共同解决问题。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对电子技术的兴趣,激发学习热情,形成自主学习、探究学习的习惯。
2. 培养学生严谨的科学态度,注重实验数据的真实性,敢于面对和解决问题。
3. 增强学生的环保意识,认识到电子设备对环境的影响,倡导绿色环保理念。
课程性质:本课程为模拟电子技术课程的一部分,侧重于直流稳压电源的工作原理、性能分析和应用。
学生特点:学生为高中年级,已具备一定的电子基础知识,具有较强的学习能力和动手实践能力。
教学要求:结合课程性质和学生特点,采用理论教学与实验相结合的方式,注重培养学生的实际操作能力和团队协作能力。
通过本课程的学习,使学生能够将理论知识应用于实际电路设计中,提高解决问题的能力。
教学过程中,注重分解课程目标,确保学生达到预定的学习成果,为后续课程打下坚实基础。
二、教学内容1. 理论教学:a. 稳压电源概述:介绍稳压电源的定义、分类及在电子设备中的作用。
b. 线性稳压电路:讲解LM7805等常用线性稳压集成电路的内部结构、工作原理及性能参数。
c. 开关稳压电路:分析开关稳压电路的基本原理、电路组成及特点,如效率高、体积小等。
d. 稳压电源性能指标:阐述电压稳定性、负载调整率、纹波系数等性能指标的定义及测试方法。
2. 实践教学:a. 稳压电源搭建与测试:指导学生搭建线性稳压电路和开关稳压电路,使用示波器、万用表等工具进行性能测试。
课程设计课程名称_模拟电子技术基础______题目名称_串联型直流稳压电源的设计____ 学生学院_材料与能源学院_______专业班级_电子科学与技术10级(2)班___ 学号__3110007416___________学生姓名_谢俊杰________________指导教师_陈元电老师_____________2012 年06 月15 日目录第一章串联型直流稳压电源设计 (1)1.1设计任务及要求 (1)1.2 设计目标 (1)第二章电路设计原理及单元模块 (1)2.1 方案比较 (1)2.2 总体电路构架 (3)2.3单元电路选择 (3)2.3.1 电源变压器 (3)2.3.2整流电路 (3)2.3.3 滤波电路 (4)2.3.4稳压电路 (5)2.3.5电路总图 (6)2.3.6元件选择 (6)第三章电路的调试与测试 (7)3.1 电路的安装 (7)3.2调试仪器和设备 (7)3.3电路的调试 (7)3.4仿真结果 (8)3.5实测结果 (8)3.6误差分析 (9)第四章总结4.1作品缺优点 (9)4.2改进方案 (9)4.3心得体会 (9)4.4参考文献 (9)附录 (10)第一章串联型直流稳压电源设计1.1 设计任务及要求要求: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,同时具备正负极性输出;2、输出电流:额定电流为500mA;3、在最大输出电流的时候纹波电压峰值▲Vop-p≤5mv;1.2 设计目标:(1)掌握集成稳压电源的实验方法。
(2)掌握用变压器、整流二极管、滤波电容和集成稳压器来设计直流稳压电源的方法。
(3)根据原理图分析各单元电路的功能。
(4)熟悉电路中所用到的各集成芯片的管脚及其功能。
(5)进行电路的装接、调试,直到电路能达到规定的设计要求。
(6)写出完整、详细的课程设计报告。
(7)学会直流稳压电源的设计方法和性能指标测试方法。
目录一、引言 (2)二、设计目的 (3)三、设计任务和要求 (3)四、设计步骤 (4)五、总体设计电路 (21)六、设计元件列表.. (23)七、参考文献资料 (24)八、综合总结 (25)一、引言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+/- 5v直流电,并实现电压可在3-12V连续可调。
电源的发展经历了整流器时代,逆变器时代、变频器时代并逐步向绿色靠拢。
稳压电源的历史可追溯到十九世纪,爱迪生发明电灯时,就曾考虑过稳压器,到二十世纪初,就有铁磁稳压器以及相应的技术文献,电子管问世不久,就有人设计了电子管直流稳压器,在四十年代后期,电子器件与磁饱和元件相结合,构成了电子控制的磁饱和交流稳压器。
五十年代晶体管的诞生使晶体管串联调整稳压电源成了直流稳压电源的中心。
六十年代后期,科研人员对稳定电源技术做了新的总结,使开关电源,可控硅电源得到快速发展,与此同时,集成稳压器也不断发展。
直至今日,在直流稳压电源领域,以电子计算机为代表的要求供电电压低,电流大的电源大都由开关电源担任,要求供电电压高,电流大的设备的电源由可控硅电源代之,小电流、低电压电源都采用集成稳压器。
关键词:直流;稳压;变压二、设计目的1.学习基本理论在实践中综合运用的初步经验,掌握模拟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。
三、设计任务及要求直流稳压电源的设计1.简要说明:在电子系统中,总是需要一种稳定输出电压大小的直流稳压电源,通常将这种电源称为可调直流稳压电源。
它输出电压V o恒定,又教大的输出电压。
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。
模拟电子技术课程设计报告直流稳压电源设计指导老师:电子通信与物理学院日期:2014年6月10日直流稳压电源设计、设计功能概述本次设计的设计要求为:设计一个直流稳压电源;输入交流电压 220V ;输出直流电压5v ;输出电流1A ;输出最大纹波电压小于10mV 。
220v 的单相交流电压转换为输出稳定的 5v 直流电压。
在负载电阻为几十到几 千欧姆时其输出电压稳定,纹波电压小于 10mV ;最大输出电流可达1A 。
电路 设计方面采用电源变压器电路、 整流电路、 滤波电路、稳压电路组成直流稳压电 源电路。
其中,整流电路采用单相桥式整流电路; 滤波电路采用电解电容滤波电路; 稳压 电路串联型稳压电路。
直流电源在二、设计步骤 1、原理分析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,其方框图及如图 1.1 所示。
图1.1电源变压器是为了降低从电网输入电压的有效值。
直流电源的输入为 220V的电网电压,一般情况下,所需直流电压的数值和电网电压有效值相差较大,因本文所设计的直流电源为单相小功率电源,它将频率为50Hz 、有效值为 o而需要通过电源变压器降压后,再对交流电压进行处理。
变压器副变电压有效值决定于后面电路的需要。
整流电路把变压器副边的交流电压转化为直流电压。
即正弦波电压转换为单一方向的脉动电压,但整流电路的输出仍有较大的交流分量,会影响负载电路的正常工作。
采用电容滤波电路可以有效减小电压的脉动,使输出电压平滑。
交流电压通过整流、滤波后虽然变为分量较小的直流电压,但是当电网电压波动或者负载变化时,其平均值也会随之变化。
为了稳定电压需要用到稳压电路。
本文采用具有放大环节的串联型稳压电路,可以使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。
下面分别介绍一下各个部分的原理。
(1)单相桥式整流电路为了克服单相半波整流电路的缺点,本文所设计直流稳压电源采用单相全波整流电路。
一、引言 (4)二、设计目的 (4)三、设计任务和要求 (4)四、设计步骤 (4)五、总体设计思路 (4)六、电子元器件介绍 (10)七、测试要求 (13)八、设计报告要求 (14)九、注意事项 (14)十、此电路的误差分析 (14)十一、设计总结 (14)十二、参考文献资料 (15)十三、个人体会 (15)一、引言串联型可调直流稳压电源的设计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1.5~12V可调。
关键词:直流;稳压;变压;整流;二、设计目的1.学习基本理论在实践中综合运用的初步经验,掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤,培养综合设计与操作调试能力。
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。
三、设计任务及要求1.设计并制作一个连续可调直流稳压电源,主要技术指标要求:①输出电压可调:Uo=+1.5V~+12V②最大输出电流:Iomax=1.5A③输出电压变化量:ΔUo≤15mV④稳压系数:SV≤0.0032.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。
四、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。
第1页,共11页 模电串联型直流稳压电源 (课 题)
石河子大学
电子信息工程系 班级: 姓名: 学号: 指导老师: 第2页,共11页
目录 一、 引言·················································3 二、 设计题目···························································3 三、 技术指标···························································3 四、 设计要求···························································3 五、 方案选择及电路工作原理·············································3 六、 单元电路设计及计算·················································5 七、 元器件的选择及元器件清单···········································7 八、 总电路图及仿真图,··················································8 九、 安装、调试中遇到的问题,解决的方法及实验效果·······················9 十、 电路性能指标测试结果及对成果的评价································10 十一、 收获与心得体会··················································10 十二、 参考文献························································11 第3页,共11页
一、 引言: 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8~15V可调。 二、设计题目:
设计一台串联型直流稳压电源 三、技术指标: 1、输出电压:8~15V可调 2、输出电流:IO=1A 3、输入电压:交流220V +/- 10% 4、保护电流:IOm =1.2A 5、稳压系数:Sr = 0.05%/V 6、输出电阻:RO < 0.5 Ω 7、交流分量(波纹电压):<10mV 四、设计要求:
1、分析电路组成及工作原理; 2、单元电路设计计算; 3、采用分立元件电路; 4、画出完整电路图; 5、调试方法; 6、小结与讨论。 五、方案选择及电路工作原理 (一)方案选择: (1)硅稳压管并联式稳压电路。该电路结构简单,但电压固定,负载能力小。 (2)串联型直流稳压电源。该电路的输出电源稳定性,负载能力和可调性能都较好。 (3)三段集成稳压器。这种电路的实质是第(2)种电路的集成化和优化。 (4)串联或并联型稳压电源。这种电路的最大优点是效率高,可达75%~90%。 第4页,共11页
方案(2)是我们模电课学习的重点内容。所以我们选择方案(2)为设计对象。 (二)电路工作原理:
电子设备一般都需要直流电源供电。这些直流电除了少数直接利用干电池和直流发电机外,大多数是采用把交流电(市电)转变为直流电的直流稳压电源。 电网供给的交流电压U1(220V,50Hz) 经电源变压器降压后,得到符合电路需要的交流电压U2,然后由整流电路变换成方向不变、大小随时间变化的脉动电压U3,再用滤波器滤去其交流分量,就可得到比较平直的直流电压UI。但这样的直流输出电压,还会随交流电网电压的波动或负载的变动而变化。在对直流供电要求较高的场合,还需要使用稳压电路,以保证输出直流电压更加稳定。其原理框图如图(1)所示。
(1)变压部分通过变压器即可实现 (2)整流部分一般采用桥式整流,可采用4个整流二极管接成桥式,也可采用二极管整流桥堆。
(3)滤波部分在输出电流不大的情况下一般采用电容滤波即可。
图(1)直流稳压电源的方框图
图(2)单相桥式整流电路 图(3)电容滤波电路 第5页,共11页
(4)稳压部分由串联型稳压电路构成,采用恒流源电路作为放大管的集电极负 并且采用了调整管过流保护电路,式稳压电路的性能得到提高。串联型稳压电路框图如下:
六、单元电路设计及计算: (一)确定变压器次级电压
VUUUUvUVUUUUVUiiiCESCESOiO152.1182.12.118315'min次次得:由有取由
考虑到最低电压为~220- 10% =198V,此时次级应有 15V,所以正常(~220V)时有: VUVU176.1615*198220次次取 (二)选择线路
图(4)串联型稳压电路的方框图 + + 第6页,共11页
(三)元器件参数选择 1、调整管选择 最高输入电压发生在 ~220+10% =242V 此时变压器次级电压U次 =18.7V
VUUi44.227.18*2.12.1'’‘次 极端情况,负载短路,且考虑峰值:VUCEO7.3144.22*2 取BVCEO=100V 最大电流: IOM >=1.2A
最大管压降:VUUUOiCE44.71544.22' 最大集电极功耗:WPWIUPCMOMCECM159.82.1*44.7*取 2、选基准电压、稳压管 选DZ1=6V ,可选稳压管2CW IDZ=10mA
110010617211DZDZiIUUR mARUUIDZiDZM11.149.067.1821'
3、取样电路
4.01567.67.067.065613RRR
R
VUU
WDZB
75.086566RRR
RR
WW
一般取样电流为30~50mA ,取mAI40取样
686521027510025.206275*75.0110275*4.02754011556665RRRRRRIURRRWWOW取取:取样 第7页,共11页
4、调整电路 IOM=1.5mA 取β1=β2=50
:KIUURmAIIBOiOMB25.648.0151848.050*502.122212 取 R2=2kΩ
5、保护电路 当IOM =1.2A时保护, 取RO=0.6Ω , URO=1.2*0.6=0.72V
七、元器件选择及元器件清单: (一)元器件选择: 1.二极管:整流用二极管就原理而言,从输入交流中得到输出的直流是整流。 2.三极管:电流放大器件,但在实际使用中常常利用三极管的电流放大作用。 3.电阻: 电阻的种类繁多,从构成的材料来分,有碳质电阻器、碳膜电阻器、金属膜电阻器、线绕电阻器等。从结构形式来分,有固定电阻器、可变电阻器和电位器三种。 4.电容:一种储能元件,在电路中用于调谐、滤波、耦合、整流、能量转换等。 5.变压器:变压器的最基本型式,包括两组绕有导线之线圈,并且彼此以电感方式称合一起。 (二)元器件清单
名称 大小 数量 变压器 220V-15V 1
电容 电解电容 2200uF 1个 10uF 1个
陶瓷电容 104 1个 103 1个
电阻 4.7K 2个 330 1个 1.5k 2个 可变电阻 1k 1个 运放 uA741 1个 稳压管 5.1v 1个 第8页,共11页
八、总电路图及仿真图: (一)总电路图
(二)仿真图 第9页,共11页 九、安装、调试中遇到的问题,解决的方法及实验效果 (一)安装: 安装好后,首先检查电路的元件是否有装配错误,特别应检查晶体管、二极管、二极管及电解电容等元件的极性有无接反。再检查焊点有无漏焊、虚焊,特别应注意焊点之间或线路 间有无短接,防止通电后由于某一部分的短路导致原器件损坏。 (二)调试 (1)调Rw1,看输出电压是否随之变化,变化正常则说明电路工作正常,否则,先排除故障再调试。 (2)将输出电压调在额定值4.5V,然后改变Rl数值,使输出电流达到80mA,这时输出电压应基本不降低。当输出电流升高到100mA后,过流保护电路工作,是输出电压逐渐降低,起到限流保护作用。 (3)将输入电压变化约5%或10%,这时输出电压应稳定在正常值。如稳定不良,则应检查取样电路,基准电路,输入电压及调整管,比较放大器等各级电压。比较放大器基极电位太高或太低将引起集电极电位太高或太低,这会造成稳定不良。原因可能是作基准电压用的二极管基准电压不对或取样电阻,微调电位器阻值不对或损坏。 (三)故障分析: (1)Vo=0,这是由于调整管T1截止或Vi不正常造成的。首先查整流滤波电路输出电压,如其不正常,则先检查和排除整流滤波电路故障;如其为正常值,则说明调整管或电路其他部分有故障。可断开T1基极,观察输出电压有无变化,如Vo升高接近Vi,则说明故障再比较放大级,检查T3是否损坏或断路,各点连接是否正确,找到故障并排除之。 (2)Vo=V1左右时,说明调整管T1饱和,把T3集电极断开,如Vo降到0,表明调整级良好,故障出在比较放大级,检查比较放大部分,找到故障并排除之。如Vo仍不下降,表明故 障在调整管部分,并找到故障并排除。 (四)实验效果: 实验效果跟理论计算和仿真有区别。尤其是第一次去实验室的时候,实验的结果很离谱, 不过后来问了老师和找网上资料把问题化简了很多。最终结果还是有区别。不过我们已经算比较满意了。毕竟这是我们第一次做课程设计。我们相信下次会做的更好