可调温压直流电源

1、成绩课程设计说明书题目：可调直流稳压电源设计课程名称：模拟电子技术基础学院：电子信息与电气工程学院学生姓名：学号：专业班级：指导教师：2021年6月7日课程设计任务书设计题目可调直流稳压电源设计学生姓名汇广电子信息与电气工.纪尔正自动化2011级所仕字院工口专业、年级、班程学院1班设计要求：1、设计制作一个可调直流稳压电源电路；2、输入电压为220V的交流电压，频率为50Hz;3、输出直流电压为75V可调；4、最大输出电流为Iomax=1A;5、纹波电压小于10mA,稳压系数Sr小于5%。学生应完成的任务：设一个可调直流稳压电源电路，并利用Multisim软件进行电路仿真。利用DXP软件绘制电

2、路原理图，并设计制作电路的PCB板。根据设计原理对电路进行安装调试，完成课程设计工作，并提交课程设计报告。参专文献：1童诗白.模拟电子技术基础M.北京：高等教育出版社，2005.2秦长海，张天鹏，翟亚芳.数字电子技术M.北京：北京大学出版社，2012.3邱关源，罗先觉.电路（第五版）M.北京：高等教育出版社，2006.4阎石.数字电子技术（第五版）M.北京：高等教育出版社，2005.工作计划：5月27日29日完成原理图的设计；5月29日31日进行PCB设计；6月3日一4日制作PCB板；6月5日一7日电路板安装与调试，提交课程设计报告。任务下达日期：2013年5月27日任务完成日期：2013年6

3、月7日指导教师（签名）：学生（签名）：可调直流稳压电源设计摘要：第一介绍变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路的原理。再由变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压电源。已知输入电压为220V的交流电压，频率为50Hz,要求稳压电源输出直流电压为15V而且可调，另外最大输出电流为Iomax=1A,纹波电压小于10mA，稳压系数Sr小于5。在那个进程咱们通过利用Multisim软件仿真，再通过AltiumDsigner设计出电路板。最后焊接，调试，给出实验结果。关键词：可调直流稳压电源；变压器；二极管单相桥式整流；电解电容滤波1 .设计背景1设计需求1设计目的12 .设计方案1直流稳压

4、电源的大体组成1电源变压器2整流电路2滤波电路4加急压电路63 .方案实施9设计步骤9实际采纳电路图9AltiumDesigner设计结果104.结果与结论10Multisim仿真结果10AltiumDesigner设计结果11结论115 .收成与致谢12收成12致谢126 .参考文献127 .附件12所需原清单13实物拍照131 .设计背景设计需求直流稳压电源是指能为负载提供稳固直流电源的电子装置。它的供电电源多数是交流电源，当交流供电电源的电压或负载电阻转变时，稳压器的直流输出电压都会维持稳固。直流稳压电源随着电子设备向高精度、高稳固性和高靠得住性的方向进展，对电子设备的供电电源提出了高的

5、要求。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。设计目的在电子电路及设备中，一样都需要稳固的直流电源供电。那个地址所介绍的直流电源为单相小功率电源，是将频率为50Hz.有效值为220V的单相交流电源电压转换成幅值稳固.2 .设计方案直流稳压电源的大体组成单相交流电通过电源变压器，整流电路，滤波电路和稳压的直流电压，其方框图及各电路的输出电压波形如下图，下面就各部份的作用加以介绍。负 载图1直流稳压电源的方框图直流稳压电源的

6、输入为220V的电网电压，一样情形下，所需直流电压的数值和电网电压的有效值相差较大，因此需要通过电源变压器降压后，再对交流电压进行处置。变压器副边电压有效值决定于后面电路的需要变压器副边电压通过整流电路从交流电压转换为直流电压，即正弦波电压转换为单一方向的脉动电压，半波整流电路和全波整流电路的输出波形如下图。能够看出，他们均含有较大的交流分量，会阻碍负载电路的正常工作。为了减小电压的脉动，需通太低通滤波电路滤波，使输出电压滑腻。理想情形下，应将交流分量全数滤掉，使滤波电路的输出电压仅为直流电压。但是，由于滤波电路为无源电路，因此接入负载后必将阻碍其滤波成效。关于稳固性要求不高的电子电路，整流、

7、滤波后的直流电压能够作为供电电源。交流电压通过整流、滤波后尽管变成交流分量较小的直流电压，可是当电网电压波动或负载转变时，其平均值也将随之转变。稳压电路的功能是使输出直流电压大体不受电网电压波动和负载电阻转变的阻碍，从而取得足够高的稳固性。电源变压器电源变压器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Ui。事实上，理想变压器知足Il/l2=U2/Ul=N2/Nl=1/n,因此有Pl=P2=UlIl=U2l2。变压器副边与原边的功率比为P2/Pi=”，式中刀是变压器的效率。依照输出电压的范围，能够令变压器副边电压为22V,即变压系数为。整流电路分析整流电路，确实是弄清电

8、路的整流原理，求出要紧参数，并确信整流电路二极管的极限参数。先以以下图所示的单项半波整流电路为例说明整流电路的分析方式及其大体参数。(a)半波整流电路(b)半波整流波形图1 .半波整流整流电路如图2所示，其输出电压平均值确实是负载电阻上电压的平均值Uo(AV)。从图3所示波形图可知，当t=0九时，Uo=42U2sint；当t=u2几时，Uo=0。因此,求解Uo的平均值Uo(av),确实是将0冗的电压平均在02冗时刻距离当中，如图3所示，负载电流的平均值：Io(AV)=Uo(AV)/RL(1)二极管的选择a)二极管的最大整流电流必需大于实际流过二极管平均电流，即IfIdo=Ulo/Rl=Rlb)

9、二极管的最大反向工作电压UR必需大于二极管实际所经受的最大反向峰值电压URM,即UrUrm=2U2单相半波整流电路简单易行，所用二极管数量少。可是由于它只是利用了交流电压的半个周期，因此输出电压低，交流分量大，效率低。因此，这种电路仅适用于整流电流较小，对脉动要求不高的场合。2 .全波桥式整流电路为了克服单相半波整流电路的特点，在利用电路中多采纳单相全波整流电路，最经常使用的是单相桥式整流电路。如图3所示D1图3全波桥式整流电路设变压器次级电压U2=U2mSint=Ido=Rl=Rl=X20/100=90mAb)二极管的最大反向工作电压Ur必需大于二极管实际所经受的最大反向峰值电压URM,即U

10、rUrm=2U2=X20=28V单相桥式整流电路与半波整流电路相较，在相同的变压器副边电压下，对二极管的参数要求是一样的，而且还具有输出电压高、变压器利用高、脉动小等优势，因此取得普遍的应用。它的要紧缺点是所需二极管的数量比较多，由于事实上二极管的正向电阻不为零，必然使得整流电路内阻较大，固然损耗也就比较大。滤波电路电容滤波电路是最多见的也是最简单的滤波电路，在整流电路的输出端并联一个电容即组成电容滤波电路，如图5所示：(a)(b)(c)图5单相桥式整流电容滤波电路（a）Multisim仿真电路图，（b）实际电路图（c）波形图该电路工作原理：设U2=U2msint=V2U2sint,由于是全波

11、整流，因此不管是在正平周期仍是在负半周期，电源电压U2一方面向Rl供电，另一方面对电容C进行充电，由于充电时刻常数很小（二极管导通电阻和变压器内阻很小），因此，专门快充满电荷，使电容两头电压UC大体接近U2m,而电容上的电压是可不能突变的。现假设某一时刻U2的正半周期由零开始上升，因为现在电容上电压UC大体接近U2m,因止匕U2Uc时，D、D3导通，U2对C充电。然后，U2又按杉U2sint的规律下降，当U2Uc时，二极管均截止，故C又经Rl放电。一样，在U2的负半周期也会显现与上述大体相同的结果。如此在U2的不断作用下，电容上的电压不断进行充放电，周而复始，从而取得一近似于锯齿波的电压Ul=

12、Uc,使负载电压的纹波大为减小。由以上分析可知，电容滤波电路有如下特点：a） RlC越大，电容放电速度越慢，负载电压中的纹波成份越小，负载平均电压越高。为了取得滑腻的负载电压，一样取RlO(3-5)T/2式中，T为交流电源电压的周期。由上式能够解得C=(35)T/2Rl=400nFb） Rl越小输出电压越小。假设C值必然，当Rl8,即空载时有Ulo=22U2-U2。当C=0,即无电容时有Ulo=U。当整流电路的内阻不太大(几)和电阻RL电容C取值知足上式时，有Ulo*U2总之，电容滤波适用于负载电压较高、负载转变不大的场合稳压电路尽管整流滤波电路能将正弦交流电压变换为较为滑腻的直流电压，可是，

13、一方面，由于输出电压平均值取决于变压器副边电压有效值，因此当电网电压波动时，输出电压平均值将随之产生相应的波动；另一方面，由于整流滤波电路内阻的存在，当负载转变时，内阻上的电压将产生相反的转变，于是输出电压平均值也将随之产生相反的转变。因此，整流滤波电路输出电压会随着电网电压的波动而波动，随着负载电阻的转变而转变。为了取得稳固性好的直流电压，必需采取稳压方法。1 .简单稳压电源稳压二极管组成的稳压电路如图6所示：图6稳压二极管组成的稳压电路稳压管稳压的原理事实上是利用稳压管在反向击穿时电流可在较大范围内变更但击穿电压却大体不变的特点而实现的。当输入电压转变时，输入电流将随之转变，稳压管中的电流

14、也将随之同步转变，结果输出电压大体不变；当负载电阻转变时，输出电流将随之转变，但稳压管中的电流却随之作反向转变，结果仍是输出电压大体不变。显然，稳压管反向击穿特性曲线越峻峭，稳压特性越好。下面讨论R的取值范围。参见图7,设为保证稳压作用的所需的流过稳压二极管的最小电流为Izmin,为避Izmax, 即要求Izmin免电流过大从而造成损坏所允许的流过稳压二极管的最大电流为Izl2maxo当Ui最大和Rl开路时，流过稳压二极管的电流最大，现在应有RUImaxUz;当Ui最小（不小于Uz）和Rl最小（不许诺短路）时，流过稳压极管的电流最小，现在应有Ulmin UzI maxUzIzminUz/Rmi

15、nI zmaxUlmin UzIzmin Uz/Rmin样来讲，在稳压二极管平安工作的条件下,R应尽可能小，从而使输出电流范Izmax围增大。稳压管稳压电路的优势是电路简单，所用元器件少；可是，因为受稳压管自身参数的限制，其输出电流较小，输出电压不可调，因此只适用于负载电流较小，负载电压不变的场合。2 .三端集成稳压器电路集成稳压器与简单稳压电路相较其电路结构简单，它能够通过外接元件使输出电压取得很宽的调剂范围。而且内部有过酷爱惜、过流爱惜等爱惜电路，能够很平安的爱惜电路的正常工作。图7时由LM317组成的基准电压源电路，电容Co用于排除输出电压中的高频噪音，可取小于1口的电容。输入端和调整端

16、之间的电压时超级稳固的电压，其值为。输出电流可达。优LTME . -LM317AH图7由LM317组成的稳压电路由于调整端的电流可忽略不计，输出电压为Uo=（1+R2/R）X为了减少R2上的纹波电压，可在其上并联一个10nF电容C。可是，在输出开路时，C将向稳压器调整管发射结反偏，为了爱惜稳压器，可加二极管D2,提供一个放电回路，D1,D2起爱惜作用。如图8所示：图8加爱惜二极管的电路由于设计要求电压从零开始调起，LM317集成稳压器不能直接知足要求，需要设计一个电压补偿电路来抵消LM317的最小输出电压，如图9所示,D3*BH6严 7A312OL1 G t a1- - u! 5 - -a-

17、- A :二%/= 2 - - 与都 R :tKD21B图9电压补偿电路电压补偿电路由R3和二极管D组成，其输出电压Uo=U-Ud,其中，U为LM317的输出端电压，Ud为二极管D的正向压降。Ud即为补偿电压。其值略大于LM317的基准电压()，那个地址用两只串联的硅材料整流二极管的导通压降来实现。当调剂R2减少，使U3达到与Ud相等时,输出电压即为0V。以后,当调剂R2慢慢增大时，U0即由0V开始增大。由于负载电流流过D,故D的最大工作电流应能适应负载电流的要求。上图中输出电压的表达式为：Uo=(1+R2/Ri)X由于LM317工作时必需大于其最小工作电流，因此一样R1小于240Q在此令R1

18、=100Q,依照上式能够求出R2max=Q3 .方案实施设计步骤1 .电路图设计(1)确信目标：设计整个系统是由那些模块组成，各个模块之间的信号传输,并画出直流稳压电源方框图。(2)系统分析：依照系统功能，选择各模块所用电路形式。2 .电路安装、调试(1)在每一个模块电路的输入端加一信号，测试输出端信号，以验证每一个模块可否达到所规定的指标。(2)重点测试稳压电路的稳压系数。(3)将各模块电路连起来，整机调试，并测量该系统的各项指标。实际采纳电路图61N414S U1 LM117HVH- D1, -D4*/$ 24. Vrms卜150H工一01K4Q01GP 1N4001GPD21仙帆iMGP

19、1N4Q01GPLC1 42M0pF 士R1L-I：:7OQQ箭。nF图10Multisim仿真图AltiumDesigner原理图D5图 11 Altim Designer 原理图4.结果与结论Multisim仿真结果图12是当P1开关闭合，电路是固定直流电压源，输出电压理论值为5V图12 P1闭合固定电源输出图13是当P2开关闭合，电路是固定直流电压源，输出电压的理论值为12V15V图13P2闭合固定电源输出图14是当P3开关闭合，电路是持续可调直流输出电压源，输出范围理论值为(b)图15 pcb图s D4(a)图14持续可调电路(a)输出电压最大值(b)输出电压最小值AltiumDesi

20、gner设计结果结论直流电源为单相小功率电源，是将频率为50Hz.有效值为220V的单相交流电源电压转换成幅值稳固的直流源。稳固值别离为。和持续可调稳压直流源，其输出电压最大为输出最小电压为。电流为几十的直流电流。收成鉴于是第一次设计做板，因此作品也不是超级的好，以后有时刻仍是会多做，尽可能的做出最好的。这一次的课程设计是一次理论与实际相结合的具体表现。它使我受益非浅：一、它锻炼及培育了我的耐性，将会让我做每一件情形都会耐心地对待；二、通过这次课程设计，我学会了如何利用Protel绘制原理图和导入PCB图，增强了我自学的信心；它培育了我的动手能力（在这次设计之前我都是很少自己动手做设计的），让我对动手产生了更大的爱好；4、它让我熟悉到了：成功地制板的严格工序，它的每一步都必需严格地按要求实际操作；五、它也让我知道了认真检查的重要性，也增强了我的细心度；六、从中我深深地体会到动手能力关于咱们专业的重要性，也验证了实践才是查验真理的唯一标准的正确性。