直流稳压电源设计07931.doc

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1、直流稳压电源设计一、设计任务与要求：1. 设计任务设计一波形直流稳压电源，满足：(1)当输入电压在220V10%时，输出直流电压为12V，输出直流电流d的最大为500mA；(2)输出纹波电压小于5mV，稳压系数小于5%，输出阻小于0.1欧。2.设计要求：(1)合理的选择电源变压器、集成稳压器等(2)完成全电路理论设计、计算机辅助分析与仿真、安装调试、绘制电路图；( 3)自拟实验方法、步骤与数据表格，提出测试所需仪器与元器件的规格、数量，交指导教师审核。(4)批准后，进实验室进展组装、调试，并测试其主要性能参数。二、设计方案的选择和论证 方案一：简单的并联型稳压电源； 并联型稳压电源的调整元件与

2、负载并联，因而具有极低的输出电阻，动态特性好，电路简单，并具有自动保护功能；负载短路时调整管截止，可靠性高，但效率低,尤其是在小电流时调整管需承受很大的电流，损耗过大，因而不能采用此方案方案二：输出可调的开关电源； 开关电源的功能元件工作在开关状态，因而效率高，输出功率大；且容易实现短路保护与过流保护，但是电路比拟复杂，设计繁琐，在低输出电压时开关频率低，纹波大，稳定度极差，因而也不能采用此方案方案三：由固定式三端稳压器7812组成由固定式三端稳压器7812输出脚V0、输入脚Vi和接地脚GND组成，它的稳压值为+12V，它属于CW78*系列的稳压器，输入端接电容可以进一步滤波，输出端接电容可以

3、改善负载的瞬间影响，此电路比拟稳定。根据实验设计要求，本实验采用方案三。三、总体电路的方框图与说明直流稳压电源一般由电源变压器T、整流、滤波电路与稳压电路所组成，根本框图如下列图。各局部的作用：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U2。变压器副边与原边的功率比为P2/ P1=，式中是变压器的效率。2整流滤波电路：整流电路将交流电压U1变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压U0。常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等，如下列图。整流桥将交流电压U2变成脉动的直流电压，再经滤波电容C滤波纹波，输出直流电压U

4、0。U0与交流电压U2的有效值u2的关系为 U0=1.1-1.2u2每只整流二极管承受的最大的方向电压Vrm=U2式中,R 为整流电路的负载电阻.它为电容C提供放电回路,RC放电时间常数应满足RLC(3-5)T/2式中,T为50HZ交流电压的周期,即20ms.3电压输出稳压器由于输入电压U1发生波动、负载和温度发生变化时，滤波电路输出的直流电压UI会随着变化。因此，为了维持输出电压UI稳定不变，还需加一级稳压电路.四、直流稳压电源的电路图与其工作原理1选择三端集成稳压器，确定电路形式。选择电源变压器 电源变压器有很多种：有降压的、有升压的，在这次的设计中我用的是降压变压器，它的作用是将来自电网

5、的220V交流电压u1变为整流电路所需要的交流电压u2。，其中：是变压器副边的功率，是变压器原边的功率。选用整流桥和滤波电容整流桥：整流输出电压平值 二极管平均电流 =二极管最大反向压故整流桥选用2W06W(1A,50V)保护二极管选IN4001(1A,50V)滤波电容：RLC(3-5)T/2,如此C1=5T/2RL, 式中T为交流电源周期，T=20ms， RL 为C1右边的等效电阻，应去最小值，由于Imax=500mA,因此 RL =U1/Imax=33,所以C1=C2=1515f,可见C1的容量较大，应选电解电容，受规格限制，电容的耐压要25V,故滤波电容C取容量为2200uF，耐压为25

6、V的电解电容。 发光二极管的保护电阻选用470.五、单元电路设计原理分析过整流电路将交流变为脉动的直流电压。由于此脉动的直流压含有较的纹波，必须通过滤波电路加以滤波，从而得到平滑的直流电压。电源变压器的作用将交流220V的电压变为所需的电压值，然后通过的电压还随电网电压波动、负载何温度的变化而变化。因而在整流、滤波电路之后，还需接稳压电路。稳压电路的作用是当电网电压波动、负载何温度变化时，维持输出直流电压稳定2整流电路。利用二极管的单向导电性，将交流电压电流变成单向脉动电压电流的电路，称为整流电路。交流电分为三相交流电和单相交流电，在小功率电路中一般采用单相半波、全波、桥式整流电路和倍压整流电

7、路。本节主要研究单相桥式整流电路，对于倍压整流电路与全波整流电路，可通过相应参考书来了解。 为了保存全波整流电路效率高、脉动系数小的优点而克制其反向电压高的缺点，假如使二极管承受的反向电压和半波电路一样，比全波整流电路减少一半，使二极管本钱下降，可在此根底上多用几只二极管，如下列图电路就根本解决了上述问题。电路组成与工作原理 桥式整流电路由四只二极管组成的一个电桥，电桥的两组相对节点分别接变压器二次绕组和负载。这种电路有三种画法，如下列图。在工作时，D1、D2与D3、D4两两轮流导通。在u2正半周，二极管D1和D2正向导通，而D3、D4反向截止，形成负载电流i0，i0流通路径为：aD1RLD2

8、ba，u0=u2；在u2的负半周，二极管D3和D4正向导通，而D1、D2反向截止，形成负载电流i0，i0流通路径为：bD3RLD4ab， u0=u2。由此可见，不论哪两只二极管导通，负载电流的方向都始终保持不变。为了能够得到平滑的直流电压波形，需要有滤波的措施。在直流电源上多是利用电抗元件对交流信号的电抗性质，将电容器或电感器与负载电阻恰当连接而构成滤波电路。下面讨论电容滤波电路的工作原理，为讨论问题的方便，我们以半波整流电容滤波电路为例进展分析，电路如图3.3所示。 图所示单向半波整流电容滤波电路与其波形图1工作原理设u2波形如图3.3b所示，未接电容时，输出电压如图3.3b中的虚线所示。在

9、u2正半周，设u2由零上升，二极管D导通，u0=u2，此时电源对电容充电，由于充电时间常数很小，电容充电很快，所以电容上升的速度完全跟得上电源电压的上升速度，uC=u2。当u2上升到峰值时，电容充电达到1.4U2，二极管D截止，随后u2下降，电容C向负载RL放电，放电时间常数为RLC，其值较大，所以电容电压下降的速度比u2下降到速度慢得多，此时负载电压靠电容C的放电电流来维持，u0=uC。当电容放电到b点时，uCu2，二极管D又导通，电容又被充电。充电至1.4U2后，又放电。如此重复进展，就得到输出电压的波形如图3.3b中实线所示。由图可见，经电容滤波后，负载电压变得平稳，且平均值提高了。桥式

10、整流电容滤波电路的原理与半波时一样2输出直流电压 在有滤波电容的整流电路中，要对其输出直流电压进展准确的计算是很困难的，工程上一般按如下经验公式进展估算。当电容的容量足够大，满足RLC35T/2T为电网电压的周期时， 对于半波整流电容滤波： U0 U2 对于全波或桥式整流电容滤波： U01.2 U2 3滤波电容的选择 为了得到比拟好的滤波效果，在实际工作中常根据下式选择滤波电容的容量。 对于半波整流： RLC35T 对于全波或桥式整流： RLC35T/2 由于电容值比拟大，约为几十至几千微法，一般选用电解电容，接入电路时，注意极性不要接反，电容器的耐压值应大于1.4U2 。4整流二极管的选择对

11、于全波或桥式整流电容滤波电路：ID=I0/2 ，桥式整流URM= 集成三端稳压器具有体积小，外围元件少，调整简单，使用方便且性能好，稳定性高，价格廉价等优点，因而获得越来越广泛的应用。 常见的有固定式和可调式两类集成三端稳压器，部多以串联型稳压电源为主，还有适当的过流、过热等保护电路。一般固定式较廉价，可调式较贵，性能也好些，功率相对也较大。故本次设计采用固定式三端稳压器。六、元器件、仪器列表清单固定式三端稳压器7812 保护二极管IN4001(1A,50V) 集成稳压器选用L7812cv(,12V)与PJ7912(,-12V滤波电容C桥式整流电容 整流二极管 电源变压器1个七、主要参考文献1

12、.王之斌模拟电子技术根底高等教育技术；2.谢井电子线路设计实验测试华中科技大学；3.宴如模拟电子技术根底高等教育技术；4.孔秀模拟电子技术根底：高等教育；5.康华光，电子技术根底。：高等教育。八、收获和体会,采用了电压调整管外加调整管来实现电压的调整,也实现了扩大多功能;而稳流局部采用了LM317可调式三端稳压电源管,通过LM317来实现 了电路中的稳流局部,至于电路的最后一局部(变换局部)我们是采用两片升压开关调节器来实现了电路中的变换局部.本次设计在电压调整器的电路中,采用了适当的联接方法,可以实现电压零伏起调;测试方法与过程也比拟充分,同时也实现了电压的可调，同时我也对word、画图等软件有了更进一步的了解，这使我在以后的学习中中更加得心应手。实验中，借助仿真软件，不仅可以把课堂中所学到的知识，直接加以运用，而且还可以把各个别离的知识点组合