直流稳定电源-胡欣_图文

1、专业综合课程设计任务书学生姓名： 胡欣 专业班级： 通信0905 指导教师： 王晟 工作单位： 信息工程学院 题 目: 直流稳定电源 初始条件：OP07CP 要求完成的主要任务:1. 电路的理论设计2. 电路的安装、调试3. 设计报告的撰写时间安排：序号阶段内容时间1安排设计任务第17周2完成重点测试项目第18周3进行一般测试项目；答辩第19周指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任老师）签名： 年 月 日目 录摘要4Abstract51. 绪论 61.1.设计任务及要求62. 设计方案及硬件电路设计 8 8 8 10 11 11 14 14 143 仿真及分析 16 16 18 194.实验

2、测试数据分析 205.实物制作 216.参考文献 22附录： 23摘要：随着科技的发展，电气、电子设备已经广泛的应用于日常、科研、学习等各个方面。电源作为电气、电子设备必不可少的能源供应部件，需求日益增加，而且对电源的功能、稳定性等各项指标也提出了更高的要求。对电源的研究和开发已经成为新技术、新设备开发的重要环节，在推动科技发展中起着重要作用。本设计分别用串联型线性稳压电路，串联调整式稳流电路和反馈式逆变电路设计直流稳压电源，直流稳流电源和DC-DC变换器。通过相关知识计算出各电路中各个器件的参数，使电路性能达到设计要求中的电压调整率，电流调整率，负载调整率，纹波电压等各项指标。关键词：电源；

3、串联型线性稳压；串联调整式稳流；反馈式逆变电路 Abstract: Along with technical development, the electricity and electronic instruments have already been widespread applied in daily, scientific research, study and so on each aspect. Since the power supply takes the essential energy-supply part of electrical and electronic i

4、nstruments, its demand increases day by day, and also been set a higher request to function, stability and so on each target. The power supply research has already become the important link to the development of the new technology and the new equipment. Its playing the vital role in the impetus of s

5、cience and technology development. This design separately uses series linear constant voltage circuit, series regulate constant current circuit and the feedback type contravariant circuit to design direct current constant voltage power supply, direct current constant current power supply and DC-DC c

6、onverter. We must calculate various each component parameter in the circuits by correlated knowledge and enable the circuit performance to meet in the design requirements such as the voltage regulation rate, the current regulation rate, load regulation rate, ripple voltage and so on.Key Words: Power

7、 Supply; Series Linear Constant Voltage; Series Regulate Constant Current; Feedback Type Contravariant Circuit. 1.绪论1.1设计任务及要求1基本要求（1）稳压电源 在输入电压220V、50Hz、电压变化范围15%20%条件下：a输出电压可调范围为+9V+12Vb最大输出电流为1.5Ac电压调整率0.2%（输入电压220V变化范围15%20%下，空载到满载）d负载调整率1%（最低输入电压下，满载）e纹波电压（峰-峰值）5mV（最低输入电压下，满载）f效率40%（输出电压9V、输入电压

8、220V下，满载）g具有过流及短路保护功能（2）稳流电源 在输入电压固定为12V的条件下：a输出电流：420mA可调b负载调整率1%（输入电压12V、负载电阻由200300变化时，输出电流为20mA时的相对变化率）（3）DC-DC变换器 在输入电压为+9V+12V条件下：a输出电压为+100V，输出电流为10mAb电压调整率1%（输入电压变化范围+9V+12V）c负载调整率1%（输入电压+12V下，空载到满载）d纹波电压（峰-峰值）100mV （输入电压+9V下，满载）广东省普通高中教学水平评估工作手册（2007年）广东省人民政府教育督导室广 东 省 教 育 厅 教 研2发挥部分（1）扩充功能

9、a一、广东省教育厅关于印发广东省普通高中教学水平评估方案（试行）b过热保护1c二、广东省普通高中教学水平评估方案（试行）”（广东省普通高中学科教学水平评估指标a提高电压调整率和负载调整率b扩大输出电压调节范围和提高最大输出电流值（3）改善DC-DC变换器4.a（100V、100mA下）b提高输出电压（4）用数字显示输出电压和输出电流7.普通高中物理教学水平评估指标（试行）8.普通高中化学教学水平评估指标（试行）9.普通高中生物教学水平评估指标（试行）10.普通高中美术教学水平评估指标（试行）11.普通高中音乐教学水平评估指标（试行）12.普通高中体育与健康教学水平评估指标（试行）13.普通高中

10、信息技术教学水平评估指标（试行）14.普通高中通用技术教学水平评估指标（试行）15.普通高中综合实践活动教学水平评估指标（试行）四、广东省普通高中教学水平评估组工作方案1评估的组织和实施 992评估组人员构成及分工 993评估工作过程指引 1024评估意见的形成及反馈 1105. 评估日程附：1广东省普通高中教学水平评估学校备查材料目录 1112. 课堂教学评价简表 1143. 学科评估反馈意见参考格式 1154学校评估初步反馈意见参考格式 1195广东省普通高中教学水平学校评估意见参考格式 1222. 设计方案及硬件电路设计 1227. 广东省普通高中教学水平评估各项会议参考议程 1248.

11、 方案一：采用由运放构成的线性调压电路。此电路原理是信号经整流滤波后直接进入线性稳压电路，由运放构成深度度负反馈电路，通过调节负反馈电阻的大小来调节输出电压。选择合适的电阻和可变电阻，即可实现+9+12V输出。电路原理图如下图所示：电路的稳压过程：当输入电压Vi增加，或负载电阻RL1广东省普通高中语文教学水平评估指标增加，于是Vf减小，Vo1减小，管压降Vce增加，使VO基本保持不变。当输入电压Vi减小，或负载电阻RL减小时，使得Vo减小，于是Vf减小，VO1增加，管压降Vce减小，使Vo基本保持不变。2教学保障限流式保护电路，当发生短路或过流时，调整管的电流超过额定值，限流式保护电路通过电路

12、中的取样电阻的反馈作用，起到使调整管基极电流分流的作用，从而达到限制输出电流的目的。如图所示。2.12.2教学条件方案二：采用开关电源电路，直接将220V电压经整流后送入单级开关电源电路，通过调节开关管的占空比来调节输出电压的大小。电路图如下所示：3教学过程图22 3.4教学资源6电路包括整流滤波电路、开关变压器、开关管、次级整流电路、取样放大电路、控制电路等，其特征在于将普通开关电源的开关变压器的初级线圈分成两个绕组和，每个绕组串接一只二极管，然后再把这两部分串接起来，接点为，剩下的两个端点，一端与电源相接，另一端通过开关管与地相接此外在接点与电源之间跨接一只电容，在接点与地之间再跨接另一只

13、电容，其最佳值是使、的大小与对应绕组、的匝数、 说明1评估结论为：“优秀”、“合格”和“不合格”三种。 。在VT2的基极支路上增加1分；RB。由于C3上的电压是与输入电压成正比的正极性电压，一旦输人电压Ui升高，电阻RAVT2导通，起到限流的作用。因此，输出电压Uo和C2的电压Uc2就会降低，故流过RB的负电流减少，VT2基极电压升高，VT2深度饱和导通，于是起到减小输出电流的作用分值方案三：使用三端稳压器LM317评分操作方法 图23 三端稳压器式稳压电路其稳压性能良好。5、6之间有非常精准的电压差。其输出电压为V=(R1+R3+R4/R1*1.25V。比较三个方案，决定选用方案一。因为其稳

14、压性能较好，适合小电流，调节范围宽广。1教学.1.元件参数选择该反馈放大器属于电压串联负反馈，调整管的电路组态属于射极跟随器；如果运算放大器为理想的条件下，输出电压计算如下：Vo1=Av(VREF FVO理VO1 体现基础教育课程改革纲要（试行）和普通高中语文课程标准（实验）要求。2 实施素质教育,体现创新教育，具备= 3Vo=VREF=VZ从上式可以看出，在基准电压VZ确定后，改变可调电位器R2滑动触点的位置，就能改变输出电压Vo的大小。显然，当R5 =0,还可看出，Vo最大，即：Vomax各要素1分。同理， R 2 的滑动头移至上端时， Vo Vomin= 2教所以 Vz Vz 为了提高电

15、源的稳压效果，首先是提高放大电路的增益；其次，应提高取样系数按照广东省教育厅关于开展普通高中新课程实验工作的通知（粤教基2004调整管的调整作用是依靠输出电压和给定电压之间的偏差来实现的，必须有偏差才能调整。如果绝对不变，调整管的电路参数也绝对不变，那么电路也就不能起着调整作用了，所以不可能达到绝对稳定，只能基本稳定。因此串联负反馈型稳压电路是一个闭环有差的调整系统。稳压系数按照2005Sr=可以看出，稳压系数Sr的大小主要决定于取样比和比较放大器的电压增益Av，n和要素Sr值越小，电源的稳定程度越高。根据理论公式得：（1）稳压电路：R=1K欧 ； R1=510欧 ； Rw=1K欧 ；R3=1

16、.5K欧 ；C=2200uF/50V ；（2）稳流电路：R1=R2=R3=R4=10K欧 ；R5=R6=100欧 ；R7=5.1K欧 ；Rw=1K欧 。2.2 直流稳流电源电路方案选择方案一如图是一个由双运放构成的恒流电路。A1为深反馈同相放大器；A2接成电压跟随器组态它把输出电压反馈回输入端。依放大器特性：UpUrR4(R3十R4十UoR4 (R3十R4UnUoR1(R1+R2Up Un图25 线性稳流电路在设计中，取R1=R2=R3=R4。由以上三式可得Uo-Uo=Ur；即电路R5上的压降等于控制电压Ur。忽略集成运故的输入偏置电流，则输出电流为IoUrR5这种方案利用运放构成一深反馈电路

17、，有效地抑制了外界十扰，使得恒流电源工作稳定性增强理论上可以达到0.0010.0001之间的稳定度完全满足设计要求。方案二： 基本思想是利用7805集成基推电压源，其3端与1端之间固定压降为5v，流经电阻后产生恒稳的电流。(1不加三极管的方案，如下图 这是一种被普遍采用的产生恒流的方法，但它有两点不足。一是集成块的静态电流作为负载电流的一部分，当前者随输入电压及负载的变化而变化时，会影响后者的稳定；二是该电路不能提供小于I（adj）的恒流。图26 不用三极管的稳流电路(2使用三极管的方案。如下图：针对上一种方案，我们进行了改进，加进了一只三极管，则静态电流I（adj）由三极管e、c极提供，而流

18、经RL的静态电流仅为I（adj）的1/(1+x该电路能提供比I（adj）还小的恒定电流。 图27 使用三极管的稳流电路设计中由于不需要太低的电流，故可以选择方案一。为输出4-20mA的电流，可将RES3选择为一个固定电阻加一个可变电阻。经计算并结合实际情况，固定电阻选择为240欧，可变电阻选择为1K。2.3 DCDC变换电路电路方案分析方案一：采用Boost型DC-DC升压器。这种电路结构简单，容易实现，但输入输出电压比太大，占空比大，输出电压范围小，难以达到较高的指标。方案二：带变压器的开关电源。由于使用变压器，可做到输出电压范围宽，开关管占空比合适。本设计采用方案二。电路原理分析电路如下图

19、所示：图28 DCDC变换电路Q2作为开关管，Q1,Q3以及R1,R3,R4起稳压作用。Q1,Q3选择2N2222，Q2选择TIP31C，R1选择为1K，R3选择为3.9K，R2选择10K可变电阻，R4选为1.2M。调节R2的电阻可是输出电压大于100V。D1整流，用1N4007。C1滤波，选择一个2200uF的电容。电感则自己买磁环和漆包线绕，在磁环上绕一个20T，一个30T和一个100T的电感构成耦合电感。3 仿真及分析为了验证设计电路的正确性，并测试电路的性能是否符合要求，本人现对电路作了全面，系统的仿真。我是用的仿真软件是Multisim 10.0。3.1直流稳压电源仿真分析直流稳压电

20、源的要求首先是电压调节范围。我做的仿真结果如下图：图31 稳压最小输出图32 稳压最大输出从仿真结果中可以看出：输出电压调节范围为7.41112.351V，设计满足要求。然后分析纹波，结果如下图：图33 纹波电压仿真结果显示纹波电压仅为206.131nV。远小于要求中的5mV，故设计通过。用示波器观测纹波，可以看到很平稳的波形，可知输出电压很稳定，再次验证了设计满足要求。纹波波形如下图：图34 纹波波形3.2 直流稳流电源仿真分析首先验证电流的调节范围，仿真结果如下图：图35 稳流输出最小电流图36 最大输出电流分析结果显示输出电流调节范围为1.93721.291mA。满足设计要求。3.3 D

21、CDC变换仿真分析对DC-DC变换器做仿真分析，输出电压结果如图：图37 升压输出4.实验测试数据分析1稳压电源，在输入电压220V ；50Hz，电压变化范围+15%-20%下：a. 输出电压可调范围为：+7.4512.50Vb. 最大输出电流为：1.48Ac. 电压调整率为：0.187%d. 负载调整率为：0.86%e. 纹波电压：148.452uF f. 效率：43.03%(2稳流电源，在输入电压为+12V的条件下：a.输出电流：7.4525.50mA可调b.负载调整率为：1.3%整体分析：由以上数据可知，本次设计基本成功，但在细节处与要求有一定的偏差，分析原因主要在于，一些元件的参数与计

22、算值有一定的偏差，且温度等外部因素也对结果产生一定影响。总结：通过这次课程设计，是对所学的模电知识的一次综合应用，既考验了我的知识掌握程度，也锻炼了我的动手动脑能力。明白了理论和实际是有差距的。很多理论上成立的事情实际不一定做得到。虽然此次课程设计花费了一番功夫，但却使我收获很多。无论是对稳定电源的认识，还是对仿真软件的学习，都有了一定的提高。同时此次课程设计也让我发现了许多学习中的问题，今后，将更加努力学习，弥补漏洞，进一步提高自己。5.实物制作：6.参考文献【1】.戴伏生 基础电子电路设计与实践 国防工业出版社 2002.4 【2】.王成华,王友仁，胡志忠 电子线路基础教程 科学出版社 2000【3】.黄继昌，乔苏文，徐巧鱼 电源专用集成电路及其应用 人民邮电出版社 2