串联型二路输出直流稳压正电源电路--模电课报告.doc

课课程程设计说设计说明明书书 课课程程设计设计名称：名称： 模模拟电拟电路路课课程程设计设计 课课程程设计题设计题目：目： 串串联联型二路型二路输输出直流出直流稳压稳压正正电电源源电电路路 学学 院院 名名 称：称： 南昌航空大学信息工程学院南昌航空大学信息工程学院 专业专业： ： 通信工程通信工程 班班级级： ： 学号：学号： 姓名：姓名： 评评分：分： 教教师师： ： 2013 年年 3 月月 11 日日 模拟电路 课课程程设设计计任任务务书书 20122013 学年第学年第 2 学期学期 第第 1 周周 3 周周 题题目目串串联联型二路型二路输输出直流出直流稳压稳压正正电电源源电电路路 内容及要求内容及要求 一路一路输输出直流出直流电压电压 12V；另一路；另一路输输出出 512V 连续连续可可调调直流直流稳压电稳压电源；源； 输输出出电电流流 IOm=200mA； ； 稳压稳压系数系数 Sr0.05。 。 进进度安排度安排 第第 1 周：周：查阅资查阅资料，到机房学料，到机房学习习仿真仿真软软件，确定方案，完成原理件，确定方案，完成原理图设计图设计及仿真；及仿真； 第第 2 周：周：领领元器件、元器件、仪仪器器设备设备，制作、，制作、焊焊接、接、调试电调试电路，完成系路，完成系统统的的设计设计； ； 第第 3 周：周：检查设计结检查设计结果、撰写果、撰写课设报课设报告。告。 学生姓名： 指导时间：周一、周三、周四下午指导地点：E 楼 311 室 任务下达2013 年 2 月 25 日任务完成2013 年 3 月 15 日 考核方式1.评阅 2.答辩 3.实际操作 4.其它 摘要摘要 随着电力电子技术的迅速发展，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。 这次课设完成了一个串联型二路输出直流稳压正电源，把交流电源经过变压 器得到一个约 12V 的电压，经过桥堆整流以及电容的滤波之后，再通过 LM7812 一端输出固定电压，另一端接上可调电阻输出可调电压。 LM7812 是一种三端稳压器，可在一端输出固定的电压 12V，由于实验中有一 路需要输出固定电压 12V 所以选择此稳压器。另一端通过可调电阻来实现 512V 的可调。 关键词：可调 两路 直流稳压电源 指导教师 系（部）主任 目录目录 前言前言.1 1 第一章第一章 设计方案设计方案.2 2 方案设计 .2 第二章第二章 电路设计电路设计.3 3 2.1 实验电路原理.3 2.2 电路设计图 .3 2.3 实验仿真图.4 第三章第三章 单元电路分析与单元电路分析与设设计计.6 6 3.1 单元电路分析.6 3.2 元件参数计算.7 第四章第四章 安装调试与结论分析安装调试与结论分析.8 8 4.1 安装与调试.8 4.2 实验结果 .8 附录附录.1010 参考文献 .10 0 前言前言 电源技术是一门实践性很强的工程技术，服务于各行各业。当今电源技术融合 了电气、电子、系统集成、控制理论、材料等诸多学科领域。随着计算机和通讯技 术发展而来的现代信息技术革命，给电力电子技术提供了广阔的发展前景，同时也 给电源提出了更高的要求。 近几年随着科技的发展，直流稳压电源的工作频率有原来的几十千赫发展到现 在的几百千，但是和西方的发达国家还是有一定的差距；以美国为首的几个发达国 家在这方面的研究已经转向高频下电源的拓扑理论、工作原理、建模分析等等方面 技术领先；因此，直流稳压电源的研制及应用在此方面与之也存在很大的差距。 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。 常见的直流稳压电源，大都采用串联式反馈式稳压原理，通过调整输出端取样 电阻支路中的电位器来调整输出电压。由于电位器阻值变化的非线性和调整范围窄， 使普通直流稳压电源难以实现输出电压的精确调整。 1 第一章第一章 设计方案设计方案 方案设计方案设计 本电路由四部分组成：变压电路、整流电路、滤波电路、稳压电路。 （1）变压电路：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。 （2）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。它主要是通过二极管的 截止和导通来实现的。常见的整流电路主要有半波整流电路、桥式整流电路等。我 们选取桥式整流电路实现设计中的整流功能。 半波整流：U0=U2=0.45U2 tdu 0 0 2 1 tdtu 0 2sin 2 2 1 2 桥式整流：然而单相桥式整流电路与半波整流电路相比，在相同的变压器副边 电压下，对二极管的参数要求式一样的，并且还具有输出电压高、变压器利用率高、 脉动小、见笑了输出电压的脉动等优点，因此在次设计中我选用单相桥式整流电路 （3）滤波电路：经整流后的电压仍具有较大的交流分量，不能直接输出变为直 流电源，必须通过滤波电路将交流分量滤掉。尽量保留其输出中的直流分量，才能 获得比较平滑的直流分量，使之波形变得平滑，接近理想的的直流电源。 （4）稳压电路：因为要求输出电压可调，所以选择三端可调式集成稳压器。稳 压内部含有过流、过热保护电路，具有安全可靠，性能优良、不易损坏、使用方便 等优点。其电压调整率和电流调整率均优于固定式集成稳压构成的可调电压稳压电 源。 2 第二章第二章 电路设计电路设计 2.1 实验电路原理实验电路原理 本实验电路采用输出电压可调且内部有过载保护功能的三端集成稳压器 （LM7812） ，一端输出固定 12V，另一端设计输出电压 512V 连续可调。该电路所 用器件较少且组装方便。 220V 交 流电压 桥堆整 流 电容滤波三端稳 压器 输出 12V 可调 512V 2.2 电路设计图电路设计图 图 2.1 实验电路图 3 2.3 实验仿真图实验仿真图 （a）图中波形为可调时的最小电压。 图 2.2 输出 5V 电压 （b）图中波形为可调时的最大电压。 图 2.3 输出 12V 电压 （c）固定端输出电压。 4 图 2.4 固定端输出 12V 电压 5 第三章第三章 单元电路分析与设计单元电路分析与设计 3.1 单元电路分析单元电路分析 （a a）变压电路）变压电路 变压电路由电源变压器组成，变压器电路原理图及其波形变换如图所示，变压 器的功能是交流电压变换部分，作用将电网电压变为所需的交流电压，即将直流电 源和交流电网隔离。 图 3.1 变压器原理图 (b)整流电路整流电路 （1）电路图： : 图 3.2 整流电路原理图 （2）工作原理：在 V2 的正半周，D1、D3 导通，D2、D4 截止，通过 D1、D3 给 RL 提供电流，方向由上向下；在 V2 的负半周期，D2、D4D 导通，D1、D3 截止， 通过 D2、D4 给 RL 提供电流，方向由上向下。 （c c）滤波电路）滤波电路 电容滤波原理：电容是一个能储存电荷的元件。有了电荷，两极板之间就有电 压 UC=Q/C。在电容量不变时，要改变两端电压就必须改变两端电荷，而电荷改变的 速度，取决于充放电时间常数。时间常数越大，电荷改变得越慢，则电压变化也越 慢，即交流分量越小，也就“滤除”了交流分量。 6 （d）三端稳压器：）三端稳压器：三端可调集成稳压器克服了固定三端稳压器输出电压不可调的缺 点，继承了三端固定式集成稳压器的诸多优点。在实验中，我们要产生一固定电压 12V，故选择型号为型号 LM7812KC 的三端稳压器。关于三个管脚功能，正方从左 至右一次为输入、接地、输出。 图 3.3 三端稳压器 3.2 元件参数计算元件参数计算 电容 C1 为滤波电容，滤波电容越大，放电过程越慢，输出电压越平滑，平均值 越高。但在实际上，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。因此选择 470uF 的较为合适。电容 C2 用于抵消长线传输而引起的电 感，其容量可选择在 1uF 以下，故选择 C20.1uF;电容 C3 改善负载的瞬态响应，其 容量可选 1uF 及以下。但若 C3 大，则会在稳压器输入端断开时，C3 通过稳压器放 电，所以选择 C3=0.1uF。同理可选择 C4=1uF。 实验要求输出的电流 Iom=200mA，所以固定端的电阻 R3=12/0.2=60,稳压器的 输出端和公共端电流恒定不变 I=0.2A，当电阻未接入时 5V=I*R1,当电阻全接入时， 12V=（R1+R2）*I。由此可得电阻 R1=24，R2 阻值范围 0-34。 7 第四章第四章 安装调试安装调试与结论分析与结论分析 4.1 安装与调试安装与调试 1根据实验电路图标清各元件位置。 2.准备好元件清单，并且检查各元件的好坏。 3.辨别三端稳压器的引脚，正确安装三端稳压器。 4.焊接时要对各模块电路进行单个测试。 5.测试电路前要进行安全检查。 6.保证元件接地。 7.调节电位器，测量电压变化范围。 图 4.1 实物图 4.2 实验结果实验结果 当输入一端输入 220V，50Hz 交流电压时，用万用表测得固定端的输出电压等于 12.06V，可调端的电压范围为 3.96V10.14V。 误差分析： 在测试电路过程中可能带来误差的因素有： 1.测量时接触点之间的微小电阻造成。 8 2.万用表内阻造成误差。 3.电阻及仪器本身的准确度会造成系统误差。 4.元件本身参数不准确。 本次完成的电路实现了两路直流电压的输出，但是由于部分元件参数与理论有 偏差，用近似元件代替的，所以可调的范围与理论计算值有一定的误差。如果更换 三端稳压器的值可以实现更大的可调范围， ，一些元件采用电位器代替的话可以实现 更精确的调节，便于被应用。 9 附录附录 参考文献参考文献 1 陶希平 .模拟电子技术基础M.北京 :化学工业出版社. 2001 2 华容茂 .盛过军 .电工电子技术实习与课程设计M.电子工 业出版社.2000