第八组直流稳压电源设计报告文档格式.docx
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Keywords:
transformerrectifierfiltercircuit78057905LM317
1设计题目………………………………………………………………………1
2方案论证与比较………………………………………………………………3
2.1整流电路………………………………………………………………3
2.2滤波电路………………………………………………………………4
2.3稳压电路………………………………………………………………4
3系统设计……………………………………………………………………4
3.1总体电路设计…………………………………………………………4
3.11电路原理框图………………………………………………………4
3.12电路原理………………………………………………………5
3.2单元电路设计…………………………………………………………5
3.21电源变压器…………………………………………………………5
3.22整流电路……………………………………………………………6
3.23滤波电路……………………………………………………………7
3.24稳压电路……………………………………………………………8
3.2.5总电路……………………………………………………………10
4电路的调试及仿真数据……………………………………………………11
4.17805稳压器输出电压测试…………………………………………11
4.27905稳压器输出电压测试…………………………………………11
4.3LM317K稳压器输出电压测试………………………………………12
5测量仪器与设备清单………………………………………………12
6结论………………………………………………………………………13
7参考文献…………………………………………………………………14
8附录……………………………………………………………………14
2方案论证与比较
2.1整流电路
方案一:
单向半波整流电路
单向半波整流简单,使用器件少,他只对交流电的一半波形整流,只要横轴上面的半波或者只要下面的半波。
但由于只利用了交流电的一般波形,所以整流效率不高,而且整流电压的脉动较大,无滤波电路时,整流电压的直流分量较小,
变压器的利用率较低。
方案二:
单项全波整流电路
使用的整理器件较半波整流时多一倍,整流电压脉动较小,比半波整流小一半。
无滤波电路时的输出电压
变压器的利用率比半波整流时高。
变压器二次绕组需中心抽头。
整流器件所承受的反向电压较高。
方案三:
单相桥式整流电路
使用的整流器件较全波整流时多一倍,整流电压脉动与全波整流相同,每个器件所承受的反向电压为电源电压峰值,变压器利用率较全波整流电路高。
综合三种优缺点:
选用方案三
2.2滤波电路
电容滤波电路
电容滤波电路用于小功率电源中,电路简单,负载直流电压VL较高,纹波也较小,适用于负载电路较高,负载变动不大的场合。
方案二:
电感滤波电路
电感滤波电路用于大功率电源中,整流管的导电角较大,无峰值电流,输出特性比较平坦,用于低电压,大电流场合。
综合二种优缺点:
选用方案一
2.3稳压电路
方案一:
串联反馈式稳压电路
串联反馈式稳压电路的调整管是工作在线性放大区,利用控制调整管的管压降来调整输出电压,它是一个带负反馈的闭环有差调节系统,用于小功率供电系统中。
方案二:
开关式稳压电路
电路中调整管工作在开关状态,即调整管主要工作在饱和导通和截止两种状态。
管耗主要发生在状态开与关的转换过程中,电源效率可提高到75%~90%,体积小,重量轻。
输出电压中所含纹波较大,电路复杂,对元器件要求较高。
3系统设计
3.1总体设计
3.11电路原理框图
一个完整的直流稳压电源分为变压、整流、滤波和稳压四个部分。
其框图及对应的特征波形如图所示
图3.11直流稳压电源图
3.12电路原理
变压是利用电源变压器将电网220V的交流电压U1变换成整流滤波电路所需要的交流电压U2。
当用11的变比来变压时,通常称为信号隔离。
整流是利用二极管的单向导电作用,构成单相半波、全波、桥式或倍压整流电路,或利用其它半导体器件,如SCR可控硅等,将双向的交流电压U2变成单向脉动直流电压。
滤波是利用电容、电感等储能元件的平波作用构成滤波电路滤除纹波,输出较平滑的直流电压U1。
稳压电路的作用是提高输出直流电压Uo的带负载能力和稳定性,分立元件稳压电路和集成电路常采用串联负反馈式。
本实验采用的集成稳压器进行稳压。
3.2单元电路设计
3.21电源变压器
直流电的输入为220V的电网电压,一般情况下,所需直流电压的数值和电网电压的有效值相差较大,因而需要通过电源变压器降压后,再对电流电压处理。
变压器副边电压有效值决定后面电路的需要。
根据实验要求,变压器变压后的电压为+12V、-12V。
图3.21电源变压器图
3.22整流电路:
单相桥式整流电路
为了将正弦波电压转换为单一方向的脉动电压,通过整流电路实现。
查阅资料可知单相整流电路有单相桥式整流电路(全波整流电路)。
桥式整流电路巧妙地利用了二极管的单向导电性,将四个二极管分为两组,根据变压器次级电压的极性分别导通,将变压器次级电压的正极性端与负载电阻的上端相连,负极性端与负载电阻的下端相连,使负载上始终可以得到一个单方向的脉动电压。
单相桥式整流电路,具有输出电压高,变压器利用率高、脉动系数小等优点。
所以在电路中采用单相桥式整流电路。
图3.22单相桥式整流电路
3.23滤波电路
整流后的输出电压虽然是单一方向的,但是含有较大的交流成分,会影响电路的正常工作。
一般在整流后,还需要利用滤波电路将脉动的直流电压变为平滑的直流电压。
所以需通过低通滤波电路,使输出电压平滑。
理想情况下,应将交流分量全部滤掉,使输出电压仅为直流电压。
在实际电路中,应选择滤波电容的容量满足
C=(3~5)T/2的条件,为了获得更好的滤波效果,电容容量应选得更大些。
复式滤波电路的效果最好,所以在电路中采用RC∏型的复式滤波电路,如图所示:
图3.23电容滤波电路
3.24稳压电路
(1)固定式三端稳压器
常见产品有CW78、CW79(国产),LM78、LM79(美国),78系列稳压器输出固定的正电压,如7805的输出为+5V,79系列稳压器输出固定为负电压,如7905输出为-5V,其封装为三个管脚单列直插式(输入、输出、公共端),不需要外接元件,使用起来十分方便。
它们的引脚功能及构成的典型电路如图所示。
其中输入端接电容,如图3.24(a)
图3.24(a)
Ci可以进一步滤除纹波,输出端接电容Co能消除自激振荡,确保电路稳定工作。
Ci、Co最好采用漏电流小的钽电容,如果采用电解电容,电容量要比图中数值增加10倍。
(2)可调式三端稳压器
可调式三端稳压器输出连续可调的直流电压,常见产品有CW317、CW337(国产),LM317、LM337(美国)。
317系列稳压器输出连续可调的正电压,337系列稳压器输出连续可调的负电压,可调范围为1.2~37v,最大输出电流Iomax为1.5A。
稳压器内部含有过热、过流保护电路,具有安全可靠、使用方便、性能优良等特点。
CW317与CW337系列引脚功能相同,图3.24(b)是它们构成的典型稳压电路。
图3.24(b)
其中R1与RP1组成电压输出调节电路,输出电压Uo的表达式为
式中:
R1=120~240,流经R1的泄放电流为5~10mA,RP1为精密可调电位器,电容C2与RP1并联组成滤波电路,减小输出的纹波电压,二极管VD1的作用是防止输出端对地短路时,C2上的电压损坏稳压器,二极管VD2的作用与VD1相同,当RP1上电压低于7v时可省略VD2,317是依靠外接电阻给定输出电压的,所以,R1应紧接在稳压输出端和调整端之间,否则输出端电流大时,将产生附加压降,影响输出精度。
图3.247805稳压器电路图
3.25总电路:
图3.25直流稳压电源设计总电路图
4电路的调试及仿真数据
4.17805稳压器输出电压测试
通过7805稳压器输出的电压理论值是+5V,现在用数字万用表测出7805两端电压U1,如图4.1(a)
测量次数
1
2
3
4
5
6
平均值
电压(v)
+5.01
+5.00
+5.02
如图4.1(a)
4.27905稳压器输出电压测试
通过7905稳压器输出的电压理论值是-5V,现在用数字万用表测出7905两端电压U2,如图4.2(a)
-5.12
-5.11
-5.12
-5.10
-5.115
图4.2(a)
4.3LM317K稳压器输出电压
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