直流稳压电源课程设计

电气工程基础课程设计直流稳压电源的设计班级：2010电气2班姓名：杨诗指导老师：雷永锋孙莉莉作者简介：杨诗(1990-),男(汉族),四川广安人，现就读成都理工电气工程基础课程设计直流稳压电源的设计摘 3 41.1设计目 4 4 4第二章直流稳压电源组成原 5 6第四章整 84.1桥式整 8第五章滤 95.1电容滤 95.2电感滤 第六章稳 6.1稳压原 2.元件清 第八章安装与调试及性能调 作者简介：杨诗(1990-),男(汉族),四川广安人，现在就读于成都理工大学工程技术学院自动化工程系2010级电气工程及其自动化专业2班，学号：2010203052452012年6月13日星期三2电气工程基础课程设计直流稳压电源的设计摘要在精密仪器和家用电器中，都需要稳定的直流电压，但是经过整流滤电路之后，还需要接稳压电路。通过整流滤波电路所获得的直流电源电压是比较稳定的，当电网电压波动或负载电流变化时，输出电压会随之改变。电子设备一般都需要稳定的电源电压。如果电源电压不稳定，将会引起直流放大器的零点漂移，交流噪声增大，测量仪表的测量精度降低等，因此必须进行稳压。目前中小功率设备中广泛采用的稳压电源有并联型稳压电路、串联型稳压电路、集成稳压电路及开关型稳压电路。这里采用稳压管设计稳压电路，结构简单，成本低廉。稳压电源的种类很多，本课程设计介绍硅稳压电路的组成及工作原理。varieswiththevoltageaftervoltagerectifierfiltering,loadandtemperaturewhenthevoltagefluctuationsorwhentheloadcurrentchanges作者简介：杨诗(1990-),男(汉族),四川广安人，现在就读于成都理工大学工程技术学2010203052452012年6月13日星期三3电气工程基础课程设计直流稳压电源的设计第一章设计目的与任务1.1设计目的通过集成直流稳压电源的设计、安装和调试，要求学会：1.2设计任务(1)当输入电压在220V±10%时，输出电压为±5v,±12v,±15v和从0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0.11.3设计要求作者简介：杨诗(1990-),男(汉族),四川广安人，现在就读于成都理工大学工程技术学院自动化工程系2010级电气工程及其自动化专业2班，学号：2010203052452012年电气工程基础课程设计直流稳压电源的设计成源理全变选电压器择设做成计论压绘制路路理第二章直流稳压电源组成原理稳压电源一般由变压器、整流器和稳压器三大部分组成，即变压器，整流滤波电路和稳压电路。如下图所示。变压器把市电交流电压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，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成，如图1所示。电源稳压变压器电路电路电路U2图(1)稳压电源的组成框图班，学号：2010203052452012年6月13日星期三5电气工程基础课程设计直流稳压电源的设计图(2)整流与稳压过程图1稳压电源的组成框图及整流与稳压过程各部分电路的作用1.交流电压变换部分一般的电子设备所需的直流电压较之交流电网提供的220V电压相差值。所以，电压变换部分的主要任务是将电网电压变为所需的交流电压，整流电路的作用，是将变换后的交流电压转换为单方向的脉动电压。由于这种电压存在着很大的脉动成份(称为纹波),因此一般还不能直接滤波部分的作用是对整流部分输出的脉动直流电进行平滑，使之成4.稳压部分第三章作者简介：杨诗(1990-),男(汉族),四川广安人，现在就读于成都理工大学工程技术学院自动化工程系2010级电气工程及其自动化专业2电气工程基础课程设计直流稳压电源的设计电源变压器的作用是将来自电网的220V交流电压u1变换为整流电路率为：变压器的效率如表1所示：??P2P1因此，当算出了副边功率P2后，就可以根据上表算出原P2由于变压器的效率??0.7,所以变压器原边输入功率P?1作者简介：杨诗(1990-),男(汉族),四川广安人，现在就读于成都理工大学工程技术学院自动化工程系2010级电气工程及其自动化专业2班，学号：2010203052452012年6月13日星期三7电气工程基础课程设计直流稳压电源的设计图(3)变压器原理电路图第四章整流整流是稳压电源的一个重要组成部分，它的主要作用是进行波形变换4.1桥式整流整流电路采用桥式整流电路，电路如图2所示。在u2的正半周内，D2截止。正负半周内部都有电流流过的负载电阻RL,且方向是一致的。电路的输出波形如图3所示。图4整流电路tt作者简介：杨诗(1990-),男(汉族),四川广安人，现在就读于成都理工大学工程技术学院自动化工程系2010级电气工程及其自动化专业2年6月13日星期三8电气工程基础课程设计直流稳压电源的设计在桥式整流电路中，每个二极管都只在半个周期内导电，所以流过每个二周期内导电，所以流过每个二极管的平均电流等于输出电流的平均值的一半，即。电路中的每只二极管承受的最大反向电压为2U2(U2是变在设计中，常利用电容器两端的电压不能突变和流过电感器的电流不能突变的特点，将电容器和负载电容并联或电容器与负载电阻串联，以达到使输出波形基本平滑的目的。选择电容滤波电路后，直流输出电压：稳压电第五章滤波尽管全波整流的纹波系数较之半波整流有很大改善，但还不能直接给负载供电，需采用滤波电路进一步减小纹波。滤波通常是利用电容或电感的能量存储作用来实现的。滤波电路种类很多，下面介绍几种常用的滤波5.1电容滤波电容滤波电路如下图7所示，由于市电交流电频率较低(50HZ),图中电容C一般取值较大，约1000?F以上。作者简介：杨诗(1990-),男(汉族),四川广安人，现在就读于成都班，学号：2010203052452012年6月13日星期三9电气工程基础课程设计直流稳压电源的设计不管是在正半周期还是在负半周期，电源电压U2一方面向RL供电，另一方面对电容C进行充电，由于充电时间常数很小(二极管导通电阻和变压器内阻很小),所以，很快充满电荷，使电容两端电压UC基本接近U2m,而电容上的电压是不会突变的。现假设某一时刻U2的正半周期由零开始上升，因为此时电容上电压UC基本接近U2m,因此U2<UC,D1、D2、年6月13日星期三电气工程基础课程设计直流稳压电源的设计a)RLC越大，电容放电速度越慢，负载电压中的纹波成分越小，负载为了得到平滑的负载电压，一般取b)RL越小输出电压越小。若C值一定，当RL?一，即空载时有当整流电路的内阻不太大(几?)和电阻RL电容C取值满足式(7)时，有5.2电感滤波电感滤波电路如下图8所示，由于市电交流电频率较低(50HZ),图中电感L一般取值较大，约几H以上。作者简介：杨诗(1990-),男(汉族),四川广安人，现在就读于成都理工大学工程技术学院自动化11工程系2010级电气工程及其自动化专业年6月13日星期三电气工程基础课程设计直流稳压电源的设计a)L越大、RL越小，输出电压纹波越小。c)电感滤波适用于低电压、大电流的场合。d)工频电感体积大，重量重，价格高，损耗大，电磁辐射强，因此一般少用。此外，为了进一步减小负载电压中的纹波，电感后面可再接一电容而构成倒L型滤波电路或采用π型滤波电路。第六章稳压滤波后的输出电压即使纹波很小，也仍然存在稳定性的问题。这是因因此，绝大多数直流电源都必须采用稳压电路进行稳压。6.1稳压原理作者简介：杨诗(1990-),男(汉族),四川广安人，现在就读于成都理工大学工程技术学院自动化12工程系2010级电气工程及其自动化专业年6月13日星期三电气工程基础课程设计直流稳压电源的设计因为要求输出电压可调，所以选择三端可调式集成稳压器。可调式集器输出连续可调的正电压，337系列稳压器输出连可调的负电压，可调范围为1.2V~37V,最大输出电流IOmax为1.5A。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。LM317系列和IM337系列的引脚功能相同，管脚图和典型电路如图9和图10.图9管脚图图10典型电路是集成稳压块输出端与调整端之间的固有参考电压VREF,此电压加于给定电阻R1两端，将产生一个恒定电流通过输出电压调节电位1,电作者简介：杨诗(1990-),男(汉族),四川广安人，现在就读于成都理工大学工程技术学院自动化13工程系2010级电气工程及其自动化专业2班，学号：2010203052452012年6月13日星期三电气工程基础课程设计直流稳压电源的设计阻R1常取值120?~240?,在这里，因为只买到10K的电位器，再串联般使用精密电位器，与其并联的电容器C可进一步减小输出电压的纹波。图中加入了二极管D,用于防止输出端短路时10μF大电容放电倒灌入三包括稳定度、等效内阻(输出电阻)、纹波电压及温度系数等。1.稳定性好当输入电压Ui(整流、滤波的输出电压)在规定范能力。在同样作者简介：杨诗(1990-),男(汉族),四川广安人，现在就读于成都理工大学工程技术学院自动化14工程系2010级电气工程及其自动化专业2班，学号：2010203052452012年6月13日星期三负载变化时(从空载到满载),输出电压UO应基本保持不变。稳压电方面的性能可用输出电阻表征。输出电阻(又叫等效内阻)r0表示，时输出电压的变化也越小。性能优良的稳压电源，输出电阻可小到1欧，甚至0.01欧。持输出电压稳定，输出电压的漂移用温度系数KT来表示。温度每变化1C1.总原理图作者简介：杨诗(1990-),男(汉族),四川广安人，现在就读于成都理工大学工程技术学院自动化15工程系2010级电气工程及其自动化专业2班，学号：2010203052452012年6月13日星期三电气工程基础课程设计直流稳压电源的设计作者简介：杨诗(1990-),男(汉族),四川广安人，现在就读于成都2班，学号：2010203052452012年6月13日星期三电气工程基础课程设计直流稳压电源的设计第八章安装与调试及性能调试先安装整流电路，再安装稳压电路，最后再装上滤波电路(电容)。安装入端电压UI的极性，若UI的极性为负，则说明整流电路没有接对，此时若接入稳压电路，就会损坏集成稳压器。然后接通电源，调节RW的值，作者简介：杨诗(1990-),男(汉族),四川广安人，现在就读于成都理工大学工程技术学院自动化17工程系2010级电气工程及其自动化专业电气工程基础课程设计直流稳压电源的设计电位器在0到10K之间，输1.输出电压与最大输出电流的测试作者简介：杨诗(1990-),男(汉族),四川广安人，现在就读于成都理工大学工程技术学院自动化18工程系2010级电气工程及其自动化专业2班，学号：2010203052452012年6月13日星期三测试电路如图5电路工作时RL上消耗的功率为：能指标的测试电路20Ω的电位器。测试时，先使RL?20?,交流输入电压为220V,用数字电压表测量的电压值就是Uo。然后慢慢调小RL,直到Uo的值下降5%,此时流经RL的作者简介：杨诗(1990-),男(汉族),四川广安人，现在就读于成都2班，学号：2010203052452012年6月13日星期三图16Uo下降5%(8.332V)时2.纹波电压的测试用示波器观察Uo的峰峰值，(此时Y通道输入信号采用交流耦合AC),然后调节自耦变压器使输入电压U1?242V,测出稳压电源对应的输出电压Uo1;再调节自耦变压器使输入电压U1?198V,测出稳压电源的输出电压Uo2。则稳压系数为：因为，在本调试中，无法得到自耦变压器，所以只能把电压归算到降压器的输出电压(Ui):作者简介：杨诗(1990-),男(汉族),四川广安人，现在就读于成都理工大学工程技术学院自动化20工程系2010级电气工程及其自动化专业2班，学号：2010203052452012年6月13日星期三作者简介：杨诗(1990-),男(汉族),四川广安人，现在就读于成都理工大学工程技术学院自动化21工程系2010级电气工程及其自动化专业2班，学号：2010203052452