直流稳压电源输出版本

学期：2015-2016学年第2学期姓名：郐育郐育直流稳压电源的设计二、设计任务设计一直流稳压电源，满足：(1)当输入电压在220V±10%时，输出电压为±5V,±12V,±15V和从OV到15V可调，输出电流大于1A;-3(2)输出纹波电压小于5MV,稳压系数小于5*10,输出内阻小于电子技术课程设计共1周。第1天：选材，查资料；第2天：方案分析比较，确定设计方案：第3天：电路原理设计；第四天：电路仿真，修改设计；第5天：编写整理设计说明书。1.画出整体电路图。2.对所设计的电路进行仿真，使之达到设计任务要求。3.分析实验结果，写出设计书。指导老师：马耀明时间：2016年06月29日郐育直流稳压电源的设计摘要当今社会人们极大的享受着电子设备带来的便利，但是任何电子设备都有一个共同的电路——电源电路。大到超级计算机、小到袖珍计算器，所有的电子设备都必须在电源电路的支持下才能正常工作。当然这些电源电路的样式、复杂程度千差万别。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。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。电源为单向小功率电源，它将频率为50Hz、有效值为220V的单相交流电±15V和从OV到15V可调，输出电流大于1A。通过以上步骤设计出电路关键词：单相桥式整流电路；滤波电路；稳压电路；辽宁工程技术大学电子技术课程设计辽宁工程技术大学电子技术课程设计本设计所要求的直流电压源为单相小功率电源，它可以将频率为50Hz、有效值为220V的单相交流电压转化为幅值稳定、输出电流为几十安以下的直流电压。直流稳压电源一般是由变压器，整流滤波电路及稳压电路所组成。变压器把市电变为所需要的低压交流电。整流器把交流电变为直流电。经滤波后，稳压器再将不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出，(1)电源变压器直流电源的输入为220V的电网电压，由于所需直流电压的数值和电网电压的有效值有很大的差别，因此需要通过电源变压器降压后，再对交(2)整流电路变压器副边电压通过整流电路从交流电压转化为直流电压，即将正弦波电压转化为单一方向的脉动电压，可以通过半波整流电路和全波整流电路实现此功能。但是它们均含有较大的交流分量，会影响负载电路的正常(3)滤波电路为了减小电压的脉动，需通过低通滤波电路滤波，使输出电压平滑。理想情况下，应将交流分量全部滤掉，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，所以接入负载后势必会影响其滤波(4)稳压电路交流电压通过整流、滤波后虽然变为交流分量较小的直流电压，但是当电网电压波动或负载变化时，其平均值也将随之变化。稳压电路的功能是使输出的直流电压基本不受电网电压波动和负载电阻变化的影响，从而获得足够高的稳定性。郐育直流稳压电源的设计因为设计中要求可以输出正、负稳定电压，则对于每一种需要固定输出的电压和可调电压，都必须由输出电压极性相反的两片集成稳压器实现。而两芯片输入端需要分别加上极性相反的电压，所以在选择变压器时，有方案一：选用两个变压器，然后把一个变压器的负极和另一个变压器的正极连接起来作为参考地(即电势为0)。如图2.1.1所示。方案二：选用一个带中间抽头的变压器，从中间抽头引出一条线作为参考地。如图2.1.2所示。方案比较：由于变压器的体积比较大，所以在电路中应尽量避免使用太多变压器，另外带中间抽头的变压器也非常常见，经分析选用方案二。通变压器辽宁工程技术大学电子技术课程设计1)工作原理而处于导通状态，电流由A经负载电阻流到B点，在u2的负半周，二极2)主要参数U0(AV)?U21)工作原理单相桥式整流电路由四只二极管组成，其构成原则就是保证在变压器副边电压u2的整个周期内，负载上的电压和电流方向始终不变。单相桥式整流电路的电路组成如下图所示：方案比较：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是一样的，并且还具有输出电压高、变压器利用率高、脉动小等优点，因此本设计采用方案二--单相桥式整流电由于电容在电路中也有储能的作用，并联的电容器在电源供给的电压升高时，能把部分能量存储起来，而当电源电压降低时，就把能量释放出来，使负载电压比较平滑，也就是电容具有平波的作用。电容滤波电路简单，负载直流电压比较高，纹波也较小，适用于负载电压较高，负载变动不大的场合，也减轻了电路设计和-4-实际焊接的工作。可以通过改变RC的大小改变电容的充放电时间，从而得到较为平滑的输出电压曲线。图2.3.1为电容滤波电路，图2.3.2为RLC不同时uo的波形。图2.3.2RLC不同时uo的波形由于电感在电路中有储能的作用，在电路中可以串联电感，当电源供给的电流增加时，它把能量存储起来，而当电流减小时，又把能量释放出来，使负载电流比较平滑，即电感有平波的作用。在电感滤波电路中，整流管的导电角较大，峰值电流很小，输出特性比较平坦，但是由于铁心的存在，笨重、体积大，容易引起电磁干扰。一般用只用在低电压、大电流场合。图2.3.3为电感滤波器的基本电路。郐育直流稳压电源的设计图2.3.3电感滤波器电路基于以上分析，选用方案一。2.4稳压电路1)电路组成该电路由稳压二极管DZ和限流电阻R所组成的稳压电路使一种最简单的直流稳压源。其输入电压UI是整流滤波后的电压，输出电压UO就是稳压二极管的稳定电压，UZ,RL是负载电阻。图2.4.1是其电路图图2.4.1稳压二极管组成的稳压电路2)稳压原理在稳压二极管所组成的稳压电路中，利用稳压管所起的电流调节作用，通过限流电阻R上的电压或电流进行补偿，来达到稳压的目的。稳压管稳压电路的优点是电路简单，所用元件数量少；但是，因为受稳压管自身参数的限制，其输出电流较小，输出电压不可调节，因此只适方案二：三端集成稳压器的组成的稳压电路调整管接在输入端与输出端之间，当电网电压或负载电流波动时，调整自身的集—射压降使输出电压基本保持不变。放大短路将基准电压与从输出端得到的采样电压进行比较，然后再放大并送到调整管的基极。放大倍数越大，则稳定性能越好。由于三端集成稳压器是串联型直流稳压电路的一种，而串联型直流稳压电路的输出电压与基准电压成正比，因此，基准电压的稳定性将直接影响稳压电路的输出电压的稳定性。采样电路由两个分压电阻组成，它将输出电压变化量的一部分送到放大电路的输入端。启动电路的作用是在刚接通电流输入电压的时，使调整管、放大电路和基准电源等建立起各自的工作电流，而当稳压电路正常工作时启动电路被短开，一面影响稳压电路的性能。保护电路主要起到限流保护、过热保护和综合考虑选用方案二作为稳压电路。3各元器件参数计算及选择3.1电源变压器的选择变压器副边输出电压：变压器副边输出电流：郐育直流稳压电源的设计变压器副边输出功率：由上分析，副边输出电压可取40V,输出电流为2A,为留有余地，一般选功率为100W的变压器。3.2集成稳压器电路形式的选择7800,7900系列集成稳压器由于输出电压决定于集成稳压器为使电路正常工作，要求输入电压U1比输出电压Uo至少大(2.5～3)V。输入端电容用以抵消输入端较长接线的电感效应，以防止自激振荡，还可抑制电源的消除电路的高频噪声，同时也具有消振作用。同时会在输入、输出端的电容之间接保护二极管，用来防止在输入端短路时输出电容所存储电荷通过稳压器放电而损坏器件。降压整流滤波部分所输出的正向电压，通过集成稳压管LM7805、整流二极管选1N4001,其极限参数为URM?50V,而2U2?56.26V,因为大于2U2?56.26V。所以我们选用476?F的电容。4整体电路图5系统测试行了测试。(1)YB4365双跟踪示波器(2)数字万用表5.2测试指标1)纹波电压纹波电压是指叠加在输出电压U0上的交流分量。用示波器观测其峰-UO不是正弦波，所以用有效值衡量其纹波电压，存在一定误差。2)稳压系数稳压系数：在负载电流、环境温度不变的情况下，输入电压的相对变化引起输出电压的相对变化，即Su?3)输出电阻输出电阻：放大器的输出电阻相同，其值为当输入电压不变时，输出电压量与输出电流变化量之比的绝对值，即1)调节滑动变阻器使该直流稳压电路实现输出+5V稳定电压。2)调节滑动变阻器使该直流稳压电路实现输出+12V稳定电压。3)调节滑动变阻器使该直流稳压电路实现输出+15V的稳定电压。郐育直流稳压电源的设计同时输出±辽宁工程技术大学电子技术课程设计(1)当输入电压在220V±10%时，输出电压为±5V,±12V,±15V和从OV到15V可调，输出电流大于1A。(2)输出纹波电压小于5mv,稳压系数小于5×10-3,输出内阻小于0.1欧。6课程设计心得体会通过将近一周的课程设计，使我基本掌握了直流稳压电源的基本组成部分：电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路。同时我学会了使用multisim软件，对其中的一些原件有了一些初步的掌握，对其基本性能也回顾本次课程设计的过程，我以教材为主线，按照规定的程序进行，针对的各功能模块的特点，进行拓整合和拓展，以设计直流稳压电源为目我认为这是一次非常有意义的实践活动，它锻炼了我的独立思维能力，同时也培养了我与人沟通的能力和协调组织的能力，培养了我自主学习的能力。我们在课堂上学习的仅仅是理论知识，而课程设计是的面对现实，让我们将所学理论知识运用到实践中。在课程设计的过程中，我查阅了很多次设计书和指导书。为了让自己的设计更加完善，更加符合工程标准，我们必须一次又一次的查阅资料。所以课程设计让我们养成了严谨的治学态度，同时让我们更加明白，工程设计一定要符合实际。在做设计的过程中我发现