串联型二路输出直流稳压负电源电路.doc

word摘要随着电力电子技术的迅速开展，直流电源应用非常广泛，其好坏 直接影响着电气设备或控制系统的工作性能，目前，市场上各种直流 电源的根本环节大致一样，都包括交流电源、交流变压器(有时可以 不用、整流电路、滤波稳压电路等。课程设计的主要内容：串联二路直流稳压电源有很多优异特性， 为获得可靠地直流稳压电源，一个经济可行的方法是将我国目前使用 的220v电通过一定方法转换为用户所需要的直流电，我们此次实验 的设计任务就是设计一串联型输出直流稳压电源电路，一路输出电压 稳定的-12v电压，另一路通过电位器的调节可以输出电压从-5到 -12v可调。此串联型二路直流稳压负电源已被广泛用于各种子方面 的技术设计。经过对电路的设计、修改、仿真后能输出稳定-12v的电压与从-5到-12v可调电压。本次课题设计除在美 观方面处理得不够得当之外，本次电路设计完全符合全部的设计要求。关键字：串联、二路、直流稳压、负电源、可调目录第一章设计内容与要求第二章系统设计方案第三章系统组成和工作原理第四章电路的设计、参数计算、元器件选择滤波电路-12V稳定电压电路- (5-12) V连续可调电压电路第五章实验、调试与测试结果与分析5.4 注意：5.5.1 测试：5.5.2误差分析：第六章 心得体会参考文献附录一稳压器介绍附录二实物图附录三元器件清单第一章设计内容与要求【设计内容】设计制作一串联型二路输出直流稳压负电源电路。【设计要求】(1) 一路输出直流电压-12V，另一路输出-5-12V连续调直流稳压 电源；(2) 输出电流 Iom=200mA;(3) 稳压系数Sr<=0.05;第二章系统设计方案本方案是采用了一个LM7912三端稳压管和一个LM337三端可 调稳压器(如图2.1)。稳定电压的那一路是由LM7912输出的(LM7912 是由输出脚V0,输入脚Vi和接地脚GND组成的，它的稳压值为 -12V)，另一路可调的直流电压由LM337得到。由于LM337的调整 段和输出端之间电压为恒定值-1.25V，可以看做是基准电压，所以由 固定电阻R1 (应小于240Ohm)与电位器R2、固定电阻R3组成的 取样分压电路，可以用来调节输出电压，可按公式估算输出电压： U0= -1.251+(R2+R3 )/Rl。这就满足了电压的连续可调。另外LM337稳压器的内部含有过流过热保护电路的功能，其输出电流可以达到 1.5A。串联型二路输出直流稳压负电源仿真电路第三章系统组成和工作原理系统组成本系统主要是由一个输出稳定直流电源电路和一个输出可调直流 电源电路通过串联而组成的。输出稳定直流电源电路：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。输出可调直流电源电路：同样需要变压、整流、滤波、稳压四个 环节才能完成，并且通过电位器的调节可使电压在一定X围内变化。工作原理原理根本构造图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。直流稳压电源由电源变压器、整流、滤波和稳压电路四局部组成， 其原理框图如图3.1所示。电网供应的交流电压1(2201 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，就可得到比拟平直的直流电压m。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。第四章电路的设计、参数计算、元器件选择电网电流经过降压器变为整流所需要的电压值，变压器原边与副 边的电压之比为Ul/U2=n，式中n是变压器的原副线圈匝数比。根据 后续电路对副边电压的要求以与实际情况，可选择副边输出12V的 变压器。将变压器次级交流电压u2变成单向的直流电压uS它包含直 流成份和许多谐波分量。整流电路分为单相半波整流电路、单相 全波整流电路和单相桥式整流电路。根据它们的优缺点的分析结 果，本设计采用集成单相桥式整流电路桥式，电路采用四只二极 管，接成桥式.单相桥式整流电路如图4.1(a)所示，波形图如图 4.1(b)所示：图4_ 1(a)桥式整流电路图4.1 (b)桥式整流电路输出波形图电路工作原理：利用二极管正向导通反向截止的工作原理，当U2 为正半周时二极管D1、D3导通，D2D4截止当U2为负半周时二极 管D2、D4导通，D1、D3截止。而流过负载的电流的方向是一致的， 在负载形成单方向的全波脉动电压。.从而实现将交流的电压变为直 流电压.主要参数：Uo=0_9*Ui(4-2.1)脉动系数:S=0_67(4-2.2)管在整流电路的输出端，即负载电阻RL两端并联滤波电容C， 就构成电容滤波电路。电路利用电容对直流分量和交流分量呈现 不同电抗的特点，可滤除整流电路输出电压中的交流成分，保存 其直流成分，使之波形变得平滑，接近理想的直流电压。滤波电 路与其输出波形如图4.3 (a)、b)所示。(U2为变压器副边电压。理论上，滤波电容越大，放电过程越慢，输出电压越平滑， 平均值也越高，但实际上电容的容量越大，不但体积越大，而且 会使整流二极管流过的冲击电流更大。因此，对于全波整流电路， 通常滤波电容的容量满足RLC= (35) T/2(式 4-3)即可。式中T为电网交流电压的周期。同时考虑到电网电压的波动X围为±10%，其耐压值应大于 1.1V2U2，因而可选470uF电解电容。4.4 -12V稳定电压电路LM7912在负电源输入的情况下，可以通过内部结构的调整使得 LM7912的公共端和输出端之间的电压恒定保持在-12V，这就可以作 为电源的一路输出。LM7912的应用电路如图4. 3所示：实验中前一个电容选用0. 33uF的瓷片电容，后一个选用luF的电解电容实际电路如图4.3 (b)所示:注意：输入的是负电压其中前一个电容用于抵消因长线传输引起的电感效应，其容量 可选0.33uF。后一个电容可改善负载的瞬态响应，其容量可选luF。4-5 _ (5_12) V连续可调电压电路LM337在负电源输入的情况下，可以通过内部结构的调整使得 LM337的输出端和调整端之间的电压恒定保持在-1. 25V，再通过由固 定电阻R1与电位器R2、固定电阻R3组成的取样分压电路，调节电 位器即可在输出端得到所需X围的可调直流电压。LM337的应用电路如图4. 4所示:由于LM337的调整端和输入端之间电压恒定为-1.25V，可以看 作是基准电压，所以有固定电阻R1和电位器R2组成的取样分压电 路，可以用来调节输出电压，输出电压按下式计算：U0=-1.25 (1+R2/R1)(单位为 V) (式 4-4)调整端的电流极小，所以流过R1和R2的电流几乎相等几mA 电流，通过改变电位器的阻值就能改变输出电压U0。实际电路如图4.5所示：经查LM337的资料可知，R1的阻值X围一般为100欧姆240 欧姆，所以可取R1为180欧姆。又因为设计要求输出电压在-(5-12) V间可调。当R2=0时，此时应对应输出-5v，根据公式 U0=-1.25(1+R2/R1)可计算R3阻值为540欧姆；再根据公式即可计算得电位器R2应去阻值为1K欧姆的。同-12v稳定电压电路一样，该电路中前一个电容用于抵消因长线 传输引起的电感效应，其容量可选.33uF。后一个电容可改善负载的 瞬态响应，其容量可选luF。1.打开仿真开关，电路一路输出稳定-12V;另一路在滑动变阻器滑到 最小端时输出-5V，仿真图如下列图。2：打开仿真开关，电路一路输出稳定-12V;另一路在滑动变阻器滑到 最大端时输出-12V，仿真图如下列图：3.在仿真开关打开的情况下，调节滑到变阻器，可以发现电路一路输 出稳定-12V;另一路在滑动变阻器滑的滑到变化下输出电压在 -5V-12V之间变化。仿真图如下列图。第六章心得体会本次课程设计让我受益匪浅，我更加深刻的理解了课本上的知识，很多平时模棱两可的知识点都认真复习并实践了。我对电子电路设计提升了认识，我意识到我们现在，所学的知识将来都是要付诸实践的，所以一切都要从实际出发、理论联系实际，这样才能正确发挥我们所具备的能力。在这次课程设计中，我明白了课程设计的任务一般是设计，组装并调试一个简单的电子电路装置。需要我们综合运用电子技术根底课程的知识，通过调查研究、查阅资料、方案论证与选定;设计和选取电路和元器件；组装和调试电路；测试指标和分析讨论，完成设计任务。在这次课程设计中，我学会了怎样根据课题的要求去设计电路和调试电路，动手能力得到很大提高。从中我发现自己并不能很好的熟练使用我所学的模电知识。在以后学习中我要加强对使用电路的设计和选用能力，但由于电路比拟简单、定型，不是真实的生产和科研任务，所以我们根本上能有章可循，完成起来并不困难。把过去熟悉的定型分析和定量计算逐步和工程估算、实验调整等手段结合起来，掌握工程设计的步骤和方法，了解科学实验的程序和实施方案。这对今后从事技术工作无疑是个启蒙训练。通过这种综合训练，我们可以掌握电路设计的根本方法，提高动手组织实验的根本技能，培养分析解决电路问题的实际本领，为以后毕业设计和从事电子实验实际工作打下根底。6 参考文献电子技术课程设计指导 彭介华 高教模拟电子技术 童诗白 清华大学电子线路设计、实验与测试 谢自美 华中科技大学附录一稳压器介绍(1)稳压器LM337输入输出最小压差降为0.2V LM117/LM317 1.25V至37V连续可调。封装形式 TO-220塑料封装，T0-3铝壳封装，TO-202塑料封装，TO-39金属封装：To-3与To-220To-39 1(2)稳压器LM7912机械学院自动化专业电子技术课程设计考核评定表课程设计题目： 设计人某某班级学号指导教师段小丽教研室自动化考核项目与评分结果序号项目内容评分结果备注1设计总结报告总分为20分2动手能力总分为10分设计效果总分为20分3创新能力总分为10分4态度与纪律总分为20分5辩论总分为20分6总成绩合计90分与以上为优；8089分为良；7079分为中；6069分为与格；60分以下为不与格考核评价考核教师：考核时间：年月日教研室主任：年月日21 / 21