设计制作一串联型连续可调直流稳压正电源电路解析

1 课题名称：串联型连续可调直流稳压正电源电路 所在院系： 机械电子工程学院 _ 班 级： 学 号： 姓 名： 指导老师： 时 间： 2 模拟电子技术课程设计任务书 班级： 姓名： 指导老师： 2015 年 4 月 5 日 设计题目：设计制作一串联型连续可调直流稳压正电源电路 设 计 任 务 设计任务和要求 输出直流电压 1.510V 可调； 输出电流 IOm=300mA；（有电流扩展功能） 稳压系数 Sr0.05； 具有过流保护功能。 设 计 要 求 1.调研、查找并收集资料。 2.总体设计。 3.硬件设计:：用 A4 纸画出硬件的接线图。 4.撰写设计说明书（字数约 2500 字左右） 。 5.参考资料目录 参 考 资 料 1、 电工电子实践指导 （第二版） ，王港元主编，江西科学技术出版社（2005） 2、 电子线路设计、实验、测试 （第二版） ，谢自美主编，华中理工大学出版社 （2000） 3、 电子线路设计应用手册 ，张友汉主编，福建科学技术出版社（2000） 4、 555 集成电路实用大全 ，郝鸿安等主编，上海科学普及出版社 5、 电子技术基础实验研究与设计 ，陈兆仁主编，电子工业出版社（2000） 6、 毕满清主编，电子技术实验与课程设计 ， 机械工业出版社。 7、 用万用表检测电子元器件 ，杜龙林编，辽宁科学技术出版社（2001） 8、 新型集成电路的应用 ，梁宗善，华中理工大学出版社（2001） 3 9、 新颖实用电子设计与制作 ，杨振江等编，西安电子科大出版社（2000） 。 教研室主任签字： 年 月 日 目目 录录 引言引言 4 4 第一章第一章 方案设计方案设计 5 5 第二章第二章 总体电路设计总体电路设计 7 7 第三章第三章 总体电路的功能和性能验证总体电路的功能和性能验证 9 9 第四章第四章 课程设计总结课程设计总结 1313 附表附表 元件清单元件清单 1414 附录附录 参考文献参考文献 1515 4 引引 言言 随着社会的发展，科学技术的不断进步，对电子产品的性能要求也更高。 我们做为 21 世纪的一名学电子的大学生，不仅要将理论知识学会，更应该将其 应用与我们的日常生活中去，使理论与实践很好的结合起来。电子课程设计是 电子技术学习中的一个非常重要的实践环节，能够真正体现我们是否完全吸收 了所学的知识。 目前，各种直流电源产品充斥着市场，电源技术已经比较成熟。然而，基 于成本的考虑，对于电源性能要求不是很高的场合，可采用带有过流保护的集 成稳压电路，同样能满足产品的要求。 本次设计的题目为设计一串联型可调两路直流稳压正电源：先是经过家用 交流电源流过变压器得到一个大约十五伏的电压 U1，然后 U1 经过一个桥堆进 行整流在桥堆的输出端加两个电容 C1、C2 进行滤波，滤波后再通过 LM7812（具体参数参照手册）输出一个固定的 12V 电压，这样就可以在一路输 出固定的电压。在 LM7812 的输出端加一个电阻 R3，调整端加一个固定电阻 R1 和一电位器 R2，这样输出的电压就可以在 512V 范围内可调。 经过自己对试验原理的全面贯彻，以及相关技术的掌握，和反复的调试，经 过自己的不断的努力，老师的耐心的指导，终于把这个串联型两路输出直流稳 压输出正电源电路。 5 6 第一章第一章 方案设计方案设计 设计制作一串联型可调两路输出直流稳压正电源电路设计制作一串联型可调两路输出直流稳压正电源电路 一、设计任务与要求一、设计任务与要求 (1)一路输出直流电压 12V；另一路输出 512V 连续可调直流稳压电源。 (2)输出电流 IOm=300mA； (3)稳压系数 Sr0.05； (4)具有过流保护功能 二、设计方案二、设计方案 直流稳压电源是电子设备能量的提供者，对直流电源要求是：输出电压的 幅值稳定，平滑，变换频率高，负载能力强，温度稳定性好。 （1） 整流电路：交流电压转变成单向脉动直流电 a、半波整流 其原理是利用半导体的导通性组成的各种整流电路. U0=U2=0.45U2 tdu 0 0 2 1 tdtu 0 2sin 2 2 1 2 b、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。 7 （2）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。 所以可以利用电容两端电压不能突变或流经电感的电流不能突变的特点， 将电容与负载并联，或将电感与负载串联就能起来滤波作用。 （3）稳压电路： 由于滤波后的直流电压 Ui 受电网电压的波动和负载电流变化的影响（T 的 影响）很难保证输出电流电压的稳定。所以必须在滤波电路和负载一直加上稳 压电路，才能保证输出直流电压的进一步稳定。 如图就是由桥堆和电容组成的整流滤波电路 当交流电电流流过桥堆时，负方向的电流改变方向，以正方向的形式从桥 堆中流出，从而形成如图中的绿色部分的电流。当这种电流经过电容的滤波效 8 果就形成了较为平滑的直流电流。 第二章第二章 总体电路设计总体电路设计 1.1.实验电路原理实验电路原理 输入 220V 交 流电压 三端稳压器电容器滤波桥墩整流输出直流 512V 输出直流 12V 9 2.2.设计的实验电路设计的实验电路 10 第三章第三章 总体电路的功能参数和性能验证总体电路的功能参数和性能验证 一、电路工作原理一、电路工作原理 当 220 交流电经变压器产生低压交流电时，电流信号经过桥堆时产生单向 脉动电压，然后再经过滤波电路的滤波输出交流成分较少的平滑的直流电压， 最后经过 LM7812 的稳压作用输出固定的直流电压 12V，所以可以借鉴这的电压， 产生一组固定的电压 12V，另一组可调式电压可由电阻与电位器组成的电路得 到范围为 5-12 的电压。 二、元件参数的计算二、元件参数的计算 由模拟电路基础教程可知，W7812 的输入有效值电压 U3=19V，而经过 电容的滤波效应，所以在经过桥堆之前的电压 U2=U3/1.2=15.83V，由此可以算 出变压器的匝数比 N1:N2 约为 220/15.83/1.414 约为 10:1。 电容 C1 的选择，因为 C1 为滤波电容，从理论上来讲，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，而却会使整流二极管流过的冲击电流更大。根据参考文献，可 选择电容 C1470uf。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。 由于实验要求输出电流 IOm=200mA，所亦可根据固定端的电压可确定 R3=12/0.2=60，根据稳压器输出端与公共端电流恒定不变电流 I=12/60=0.2A，设计要 求的电压范围，当 R2 接入组织为 0 时，I*R1=5，可以算出 R1 的阻值，当 R2 输入最大阻 值时，有（R1+R2）=12，以及根据仿真结果可以精确算出电阻 R1=24，以及电位器 R2 阻值的组织范围为 034。 11 三、实验仿真电路图验证三、实验仿真电路图验证 (a)图中波形为可调时的最小电压为 5V（此时开关不闭合） 12 （b）图中波形为可调时候的最大电压 12V（开关不闭合） 13 （c）图中是固定输出的直流电压为 5V（开关闭合） 14 图 5-3 第四章第四章 课程设计总结课程设计总结 结论与心得：结论与心得： 一个学期结束了，在上了这么久的模拟电子技术基础课程 ，在这个课程 设计中，我发现了许多的问题。发现自己对模拟电子这门课还存在很多的不足 之处，理论知识的理解不是很深。通过对该电路的设计、调试，使我学会运用 了用选择器整流二极管、滤波器、滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压电源。 使我有效的结合所学知识，把理论应用于实际。然而在调试过程我们没有 充分的考虑输入电压达不到要求，从而导致调试结果与理论只有一定差距。盲 目地从电路中找错误，浪费许多时间。这使我懂得要如何分析错误来源，使我 更加快速而精准的找出错误所在的地方。以后要自己更加细心。 在这次课设中充分锻炼了自己的动手能力，熟练掌握了焊接技术。学会了 如何查找资料是自己的设计达到合理的要求。 虽然在在设计过程遇到一些困难，但是经过自己查阅的资料和老师细心的 指导，是我们克服种种困难，终于在最后把这个串联二路输出直流稳压电源设 计出来了。并通过此吃课程设计任务是我们加深了对桥堆整流电路，电容滤波 电路的了解。 15 （附表）电子元件清单（附表）电子元件清单 元件名称型号及数量 桥堆3N247 1 个 电容2 个 0.1uF 1 个 1uF 1