毕业设计（论文）-可调式稳压电路.doc

毕业设计（论文）题目：可调式稳压电路系 部：电气工程与自动化系专 业：机电一体化专业 班 级： 姓 名： 指导老师： 山 西 职 业 技 术 学 院 山西职业技术学院毕业论文山西职业技术学院毕业设计（论文）任务开始日期：2015年11月10日完成日期：2015年11月16答辩日期：2013年11月20号、设计目的了解桥式整流电路、了解电容滤波的作用、了解可调式稳压电路的工作原理。、设计题目可调式稳压电路（输入：交流，输出：直流.）设计内容和要求内容：、整流电路图的分析与设计、整流电路的分析与设计、滤波电路的分析与设计、可调式稳压电路的分析与设计要求：、输入电压为交流、输出为直流电压、电压调节范围.、连续可调、设计报告要求、电源变压器、整流二极管、滤波电容等元件只做选择性设计；、合理选择可调式集成稳压器；、完成电路理论设计、绘制电路图；、撰写设计报告。 毕业设计（论文）进度计划表日期工作内容执行情况指导教师签字月日日毕业论文信息采集完成月日日实验原理分析及简单设计完成月日日实验所需原器件总结、列表了解并熟悉使用原理如；、变压器、整流器完成月日日了解桥式整流电路的工作原理完成月日日了解电容滤波的作用完成月日日了解可调式稳压电路的工作原理完成月日综合整理论文完成教师对进度计划实施情况总评签字年月日20山西职业技术学院毕业设计（论文）目录摘要：2正文：31 、系统简介32 、系统功能32.1设计要求32.2工作原理33 、元件清单以及性能分析53.1元件清单53.2元件性能分析63.21色环电阻63.22桥式整流器73.231桥式整流器工作原理.83.22.2点解电容93.22.3瓷片电容.103.22.4三端正电压稳压器. .104 、可调式稳压电路设计. . .124、 整流电. .134.、滤波电路. .154、 可调式稳压电路. .165 、结束语. . 176、附录187、参考文献19摘要直流稳压电源作为直流能量的提供者，在各种电子设备中，有着极其重要的地位，他的性能良好与否直接影响整个电子产品的精度、稳定性和可靠性。随着电子技术的日益发展，电源技术也得到了很大的发展，他从过去一个不太复杂的电子线路变为今天具有强功能的模块。实现电源稳定的方式，由畅通的线性稳压今天的开关式稳压，电源技术正从过去附属于其他电子设备状态，逐渐演变为一个电子学科的独立分支。现代电源技术是应用电力电子半导体件，综合自动控制、计算机（微处理器）技术和电磁技术的多学科边缘交叉技术。在各种高质量、高效、高可靠性的电源中起关键作用，是现在电子技术的具体应用。关键词：直流稳压电源桥式整流电路滤波电路可调稳压电路三段可甜稳压器正文可调稳压电路、 系统简介了解桥式整流电路、了解电容滤波的作用、了解可调式稳压电路的工作原理。2、 系统功能2.1设计要求输入电压为交流，输出为直流电压，电压调节范围：，连续可调2.2工作原理变压器（Transformer）是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁心（磁芯）。在电器设备和无线电路中，常用作升降电压、匹配阻抗，安全隔离等。主要功能有：电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压（磁饱和变压器）等。按用途可以分为： 电力变压器、全密封变压器、组合式变压器、干式变压器、油浸式变压器、单相变压器、电炉变压器、整流变压器等。 整流器（英文：rectifier）是把交流电转换成直流电的装置，可用于供电装置及侦测无线电信号等。整流器可以真空管，引燃管，固态矽半导体二极管，汞弧等制成。相反，一套把直流电转换成交流电的装置，则称为“逆变器” （inverter）。整流器的主要应用是：把交流电源转为直流电源，调幅（AM）无线电信号的检波，提供电焊时所需固定极性的电压。 滤波器（filter）顾名思义，是对波进行过滤的器件。是指减少或消除谐波对电力系统影响的电气部件。上恒电子滤波器是一种用来消除干扰杂讯的器件，将输入或输出经过过滤而得到纯净的直流电。对特定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除的电路，就是滤波器，其功能就是得到一个特定频率或消除一个特定频率。稳压器是使输出电压稳定的设备。稳压器由调压电路、控制电路及伺服电机等组成。当输入电压或负载变化时，控制电路进行取样、比较、放大，然后驱动伺服电机转动，使调压器碳刷的位置改变，通过自动调整线圈匝数比，从而保持输出电压的稳定。 3、原件清单以及性能分析31原件清单名称及参数数量IN4007101000U/16V4470U/16V410U/16V4103P44k7/0.25W电阻5100/0.25W电阻5510/0.25W电阻51k/0.25W电阻15MM绿普亮2LM317112V/3W变压器13、2原件性能分析3.2.1色环电阻色环实际上是早期为了帮助人们分辨不同阻值而设定的标准。现在应用还是很广泛的，如家用电器、电子仪表、电子设备中常常可以见到。但由于色环电阻比较大，不适合现代高度集成的性能要求。电阻值计算示意图下如图所示：棕红橙黄绿兰紫灰白黑金银12345678905%10% 这个规律有一个巧记的口诀：棕一红二橙是三，四黄五绿六为蓝，七紫八灰九对白，黑是零，金五银十表误差 环电阻为精密电阻，前三环为数值，最后一环还是误差色环，通常也是金、银和棕三种颜色，金的误差为5%，银的误差为10%，棕色的误差为1%，无色的误差为20%， 五环电阻为精密电阻，前三环为数值，最后一环还是误差色环，通常也是金、银和棕三种颜色，金的误差为5%，银的误差为10%，棕色的误差为1%，无色的误差为20%，另外偶尔还有以绿色代表误差的，绿色的误差为0.5%。3.22桥式整流器桥式整流器是由四只整流硅芯片作桥式连接，外用绝缘朔料封装而成，大功率桥式整流器在绝缘层外添加锌金属壳包封，增强散热。桥式整流器品种多：有扁形、圆形、方形、板凳形（分直插与贴片）等，有GPP与O/J结构之分。 最大整流电流从0.5A到100A，最高反向峰值电压从50V到1600V。半桥是将两个 二极管桥式整流的一半封在一起,用两个半桥可组成一个桥式整流电路,一个半桥也可以组成变压器带中心抽头的全波整流电路。选择整流桥 桥式整流器是利用二极管的单向导通性进行整流的最常用的电路。用来将交流电转变成直流电。桥式整流器利用四个二极管，两两对接。输入正弦波的正半部分是两只管导通，得到正的输出；输入正弦波的负半部分时，另两只管导通，由于这两只管是反接的，所以输出还是得到正弦波的正半部分。桥式整流器对输入正弦波的利用率比半波整流高一倍。 桥式整流器是由多只整流二极管做桥式连接，外用绝缘塑料封装而成，大功率桥式整流器在绝缘层外添加金属壳包封，增强散热。桥式整流器品种多，性能优良，整流效率高，稳定性好，最大整流从0.5A到50A，最高反向峰值电压从50V到1000V。 3.2.2.1桥式整流器的工作原理桥式整流电路的工作原理如下：e2为正半周时，对D1、D3加正向电压，Dl、D3导通；对D2、D4加反向电压，D2、D4截止。电路中构成e2、D1、Rfz 、D3通电回路，在Rfz 上形成上正下负的半波整流电压，e2为负半周时，对D2、D4加正向电压，D2、D4导通；对D1、D3加反向电压，D1、D3截止。电路中构成e2、D2、Rfz 、D4通电回路，同样在Rfz 上形成上正下负的另外半波的整流电压。如此重复下去，结果在Rfz 上便得到全波整流电压。其波形图和全波整流波形图是一样的。从图5-6中还不难看出，桥式电路中每只二极管承受的反向电压等于变压器次级电压的最大值，比全波整流电路小一半。3.2.2电解电容 电解电容器通常是由金属箔作为正电极，金属箔的绝缘氧化层作为电介质，电解电容器以其正电极的不同分为铝电解电容器钽电解电容器。铝电解电容器的负电极由浸过电解质液（液态电解质）的薄纸/薄膜或者电解质聚合物构成；钽电解电容器的负电极通常采用二氧化锰。由于均以电解质作为负电极（注意和电解质区分），电解电容因而得名。电解电容是电容的一种，介质有电解液，图层有极性，分正负，不可接错。电容，由两个金属极，中间夹有绝缘材料（介质）构成。有极性电解电容通常在电源电路或中频、低频电路中起电源滤波，退耦、信号耦合及时间常数设定、隔直流等作用。一般不能用于交流电源电路，在直流电源点路中作滤波电容使用时，其阳极(正极)英语电源电压的正极端连接，阴极（负极）与电源电压的负极端相连接，不能反接，否则会损坏电容器。电解电容特点：点解电容器特点一:单位体积的电容量非常大，比起它种类的电容大几十到数百倍。电解电容特点二：耳钉的容量可以做到非常大，可以轻易做到几万f甚至几f（但不能和双电层电容比）。电解电容特点三：价格比其它种类具有压倒性优势，因为电解电容的组成材料都是普通的工业材料，比如铝等等。制造电解电容的设备也都是普通的工业设备，可以大规模生产，成本相对比较低。3.2.3瓷片电容 陶瓷电容无极性。陶瓷电容的容量一般较小，用于信号源滤波，可用于消除高频干扰 3.2.4LM317三端正电压稳压器LM317是可调节三端正电压稳压器，在输出电压范围1.2V到37V时能够提供超过1.5A的电流，次稳压器非常易于使用。LM317作为输出电压可变集成三端稳压块，是一种使用方便、应用广泛的集成稳压块。 稳压电源的输出电压可用于下式计算Uo=1.25（1Rrp/R1）。仅仅从公式本身看，R1、Rrp和Rrp的阻值是不能随意设定的。 首先LM317稳压块的输出电压变化范围的Uo=1.25V35V（该输出电压的LM317稳压块如LM317HVA、LM317HVK等，其输出电压变化范围是Uo=1.2545V），所以Rrp/R1的比值范围只能是027。 其次是LM317稳压块都是有一个最小稳定工作电流，有的资料称为最小输出电流，也有的资料称为最小泄放点流。最小稳定工作电流的值一般为1.5mA。由于LM317稳压块的生产厂家不同、型号不同，其最小稳定工作电流也不同，但一般不大于5mA。当LM317稳压块的输出电流小于其最小稳定工作电流时，LM317稳压块就不能正常工作。当LM317稳压块的输出电流大于最小稳定工作电流时，LM317稳压块就可以输出稳定的直流电压。如果用LM317稳压块制作稳压电源时，没有注意LM317稳压块的的最小稳定工作电流，那么你制作的稳压电源肯能会出现下属不正常现象：稳压亚电源输出的有载电压和空载电压差别较大。在应用中，为了电路的稳定工作，在一般情况下，还需要接二极管作为 保护电路，防止电路中的电容放电时的高压吧LM317烧坏。4、可调式直流稳压电源整体电路分析 本设计采用单向桥式整流电路（桥堆KBP307）.其由四只二极管组成，其构成原则就是保证变压器副边电压u：在整个周期内，负载上的电压和电流方向始终不变。为达到这一目的，与要在Uz的正、负版周内正确引导流向负载的电流，使其方向不变，设变压器副边两端分别为a和b，则a为“+”b为“-”时应有电流流出a点，a为“-”b为“+”应有电流流入啊点a点；相反a为“+”b为“-”应有电流流入b点，因而a和b点均应接两只二极管，以引导电流，单向桥式整流电路+uoK如果桥式整流电路变压器副边重点接地，就应将两个负载电阻相连接且连接中点接地。根据桥式整流电路的工作原理，当a点为“+”b点为“-”时D1、D3导通，D2、D4截止，U01L12，U02U2；而当b点为“+”a点为“-”是D2、D4导通，D1、D3截止，U01U2，U02U2，这样两个负载上就分别获得正、负电压。4.1整流电路图整流电路（rectifying circuit）是把交流电能转换为直流电能的电路，电源电路中的整流电路主要有半波整流电路、全波整流电路和桥式整流三种。它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。20世纪70年代以后，主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成；滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分；变压器设置与否视具体情况而定，变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离。按电路结构1、可分为零式电路和桥式电路1）零式电路指带零点或中性点的电路，又称半波电路。它的特点所有整流元件的阴极(或阳极)都接到一个公共接点向直流负载供电负载的另一根线接到交流电源的零点。2）桥式电路实际上是由两个半波电路串联而成，故又称全波电路。2.按电网交流输入相应数分为单相电路、三相电路和多项电路。1）对于小功率整流器常采用单相供电；单相整流电路分为半波整流，全波整流，桥式整流及倍压整流电路等。2）三相整流电路是交流测由三相电源供电，负载容量较大,或要求直流电压脉动较小，容易滤波。三相可控整流电路有三相半波可控整流电路，三相半控桥式整流电路，三相全控桥式整流电路。因为三相整流装置三相是平衡的输出的直流电压和电流脉动小，对电网影响小，且控制滞后时间短，采用三相全控桥式整流电路时，输出电压交变分量的最低频率是电网频率的6倍，交流分量与直流分量之比也较小，因此滤波器的电感量比同容量的单相或三相半波电路小得多。另外，晶闸管的额定电压值也较低。因此，这种电路适用于大功率变流装置。3）多相整流电路随著整流电路的功率进一步增大(如轧钢电动机，功率达数兆瓦)，为了减轻对电网的干扰特别是减轻整流电路高次谐波对电网的影响，可采用十二相十八相二十四相，乃至三十六相的多相整流电路。采用多相整流电路能改善功率因数，提高脉动频率，使变压器初级电流的波形更接近正弦波，从而显著减少谐波的影响。理论上，随着相数的增加，可进一步削弱谐波的影响。多相整流常用在大功率整流领域，最常用的有双反星中性点带平衡电抗器接法和三相桥式接法。4.2滤波电路经过整流后的直流电变化幅值很大，可利用电容的“通交流、隔直流”的特性，在电路中并入两个并联两个电容作为电容滤波器，滤去其中的交流成分。电容滤波电路是最常见的也是最脸蛋的滤波电路。滤波电容容量较大，因此一般均采用电解电容，在接线时要注意电解电容的正负极。电容滤波电路利用电容的充、放点作用，是输出电压趋于平滑。如果将两个滤波电容相连接，且连接点接地，就可同时得到输出电压平滑的正负电源。在理想情况下，变压器副边无损耗，二极管导通电压为零，所以电容两端电压相等。当其上升到峰值后开始下降，电容便通过负载电阻放电，其电压也开始下降，趋势与电容两端电压基本相同4.3可调稳压电路LM317可调稳压电路图：LM317是普通的可