小功率可调直流稳压电源.docx
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小功率可调直流稳压电源
目录
第1章绪论6
1电路基本知6
1.1电源变压器6
1.1.1电源变压器的工作原理6
1.2整流电路(桥式)6
1.2.1桥式整流电路的工作原理7
1.3直流稳压电路8
1.3.1直流稳压电路工作原理8
1.3.2直流稳压电源电路原理图9
第2章元器件介绍9
2.1三端集成稳压器LM317的简介9
2.1.1参数性能指标9
2.1.2测试方法11
2.1.3集成稳压器选用时的注意事项12
2.2IN4007二极管13
2.3IN4002二极管13
2.4发光二极管13
第3章稳压电源的技术指标及对稳压电源的要求14
3对所设计的具体稳压电路图进行分析14
3.1电路分析14
3.1.1数据的测量15
第4章实验总结(心得体会)15
参考文献16
第1章绪论
1电路基本知
在电子电路中,通常都需要电压稳定的直流稳压电源供电,小功率的稳压电源是由电源变压器,整流电路,滤波电路和稳压电路等四部分组成。
1.1电源变压器
过整流电路将交流变为脉动的直流电压。
由于此脉动的直流电压还含有较大的纹波,必须通过滤波电路加以滤波,从而得到平滑的直流电压。
电源变压器的作用是将交流220V的电压变为所需的电压值,然后同样的电压还随电网电压波动、负载何温度的变化而变化。
1.1.1电源变压器的工作原理
变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件,当初级线圈中通有交流电流时,铁芯(或磁芯)中便产生交流磁通,使次级线圈中感应出电压(或电流)。
变压器由铁芯(或磁芯)和线圈组成,线圈有两个或两个以上的绕组,其中接电源的绕组叫初级线圈,其余的绕组叫次级线圈。
1.1.2电源变压器的效率
在额定功率时,变压器的输出功率和输入功率的比值,叫做变压器的效率,即η=(P2÷P1)x100%,式中η为变压器的效率;P1为输入功率,P2为输出功率。
1.2整流电路(桥式)
1.2.1桥式整流电路的工作原理
在e2的正半周,电流从变压器副边线圈的上端流出,只能经过二极管D1流向RL,再由二极管D3流回变压器,所以D1、D3正向导通,D2、D4反偏截止。
在负载上产生一个极性为上正下负的输出电压。
其电流通路可用图1(a)中虚线箭头表示。
在e2的负半周,其极性与图示相反,电流从变压器副边线圈的下端流出,只能经过二极管D2流向RL,再由二极管D4流回变压器,所以D1、D3反偏截止,D2、D4正向导通。
电流流过RL时产生的电压极性仍是上正下负,与正半周时相同。
其电流通路如图1(b)中虚线箭头所示。
综上所述,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,根据变压器副边电压的极性分别导通,将变压器副边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。
图1
1.3直流稳压电路
1.3.1直流稳压电路工作原理
直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置,它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。
(1)电源变压器:
是降压变压器,它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压,并送给整流电路,变压器的变比由变压器的副边电压确定。
(2)整流电路:
利用单向导电元件,把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电。
(3)滤波电路:
可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除,从而得到比较平滑的直流电压。
(4)稳压电路:
稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定,不随交流电网电压和负载的变化而变化。
整流电路常采用二极管单相全波整流电路,即整流桥。
u2的正半周内,二极管D1、D2导通,D3、D4截止;u2的负半周内,D3、D4导通,D1、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。
1.3.2直流稳压电源电路原理图小功率可调直流稳压电源电路原理图
第2章元器件介绍
此课程设计涉及到的元器件有LM317,二极管1N4007、1N4002,发光二极管,电解电容等,其中LM317需重点介绍。
2.1三端集成稳压器LM317的简介
2.1.1参数性能指标
LM317是可调3端正电压稳压器,在输出电压范围为1.2V到37V是能够提供超过1.5A的电流。
此稳压器非常易于使用,只需要两个外部电阻来设置输出电压。
此外还使用内部限流、热关断和安全工作区补偿使之基本能防止烧断保险丝。
且不随温度变化的内部短路电流限制,对高压应用孚空工作,避免置备多种固定电压。
特性
最小值
典型值
最大值
单位
电源调整率
——
0.01
0.04
V
负载调整率
V<5.0
V>5.0
——
5.0
0.1
25
0.5
mV
V
热调整率
——
0.03
0.07
V
调节管脚电流
——
50
100
uA
参考电压
1.2
1.25
1.3
V
温度稳定性
——
0.7
——
V
最小负载电流以保持调整率
——
3.5
10
A
最大输出电流
——
0.15—1.5
0.4—2.2
A
均方根噪音,V的百分比
——
0.003
——
V
纹波抑制
无Cadj
Cadj=10uf
——
66
65
80
——
——
dB
长期稳定性
——
0.3
0.1
1.0k小时
结至外壳热阻,T封装
——
5.0
——
℃/W
2.1.2测试方法
电源调整率和Iadj/电源测试电路
负载调整率(mv)={V(最小负载)-V(最大负载)}/V(最小负载)
负载调整率和Iadj/负载测试电路
标准测试电路
纹波抑制测试电路
利用上述测试电路就可以很好的测试三端集成稳压器LM317的性能和指标。
2.1.3集成稳压器选用时的注意事项
买稳压器要注意的事项。
首先要确定你要把稳压器用在什么设备上,多大功率的。
即负载功率。
那么,购买稳压器是要稳压器的容量余出百分之二十。
这样有助于保护设备。
还有就是输入电压:
每一种稳压器都有输入电压范围。
你的用电环境要适应稳压器的输入电压范围。
其它要看你的要求,和设备的昂贵程度以及对电压稳定的要求了。
目前,稳压器的种类很多,品牌也很多。
其他参数:
输入电压、输出电压、输出电流、相数、耐压、稳压精度、绝缘电阻、波形畸变、工作效率、稳定时间等。
2.2IN4007二极管
最大周期性方向峰值电压为1000V,最大有效值电压为700V,最大直流闭锁电压为1000V,在T=75℃,八分之三引脚长度时,最大正向整流电流为1A,半个正弦波信号为8.3ms时过载电流为50A,在1A交流25℃下最大正向导通电压为1.1V,最大满负荷反向电流,全周期,在75℃下为30uA,25℃下最大直流反向电流:
在75℃下载额定直流闭锁电压下分别为5.0uA,50.0uA,典型结电容为30PF,操作和储存温度范围为-65to+175℃。
2.3IN4002二极管
最大周期性方向峰值电压为100V,最大有效值电压为70V,最大直流闭锁电压为100V,在T=75℃,八分之三引脚长度时,最大正向整流电流为1A,半个正弦波信号为8.3ms时过载电流为50A,在1A交流25℃下最大正向导通电压为1.1V,最大满负荷反向电流,全周期,在75℃下为30uA,25℃下最大直流反向电流:
在75℃下载额定直流闭锁电压下分别为5.0uA,50.0uA,典型结电容为30PF,操作和储存温度范围为-65to+175℃。
2.4发光二极管
发光二极管简称为LED。
由镓(Ga)与砷(AS)、磷(P)的化合物制成的二极管,当电子与空穴复合时能辐射出可见光,因而可以用来制成发光二极管,在电路及仪器中作为指示灯,或者组成文字或数字显示。
磷砷化镓二极管发红光,磷化镓二极管发绿光,碳化硅二极管发黄光。
它是半导体二极管的一种,可以把电能转化成光能;常简写为LED。
发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成,也具有单向导电性。
当给发光二极管加上正向电压后,从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子,在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合,产生自发辐射的荧光。
不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。
当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同,释放出的能量越多,则发出的光的波长越短。
常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。
第3章稳压电源的技术指标及对稳压电源的要求
3对所设计的具体稳压电路图进行分析
3.1电路分析
此课程设计中的变压器用来把电交流电压变为所需要的低压交流电。
桥式整流器则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。
在电源出输入220V电压,由变压器将其变为17V电压,进入桥式整流器,由桥式整流器将交流电转换为直流电,但此时的直流电还是不稳定的,所以进入下一级滤波电路,将不稳定的和未被整流的交流电过滤成较稳定的直流电,最后进入稳压器,变成稳定的直流电输出。
3.1.1数据的测量
表一电路板调试数据
直流电压
纹波电压
Ui3
13.7V
40mV
Umax
14.1V
1.2mV
Umiddle
8.4V
0.7mV
Umin
2.0V
0.3mV
第4章实验总结(心得体会)
这是我上大学以来的第一次专业课课程设计,可以说心里充满了激动和担心。
经过一周的课程设计,我学到了很多,也知道了自己在很多地方的不足。
当手里拿着电路板听老师讲各注意事项时我心里十分的不自在,因为老师讲的听起来非常难做,有点让人难以下手。
不过很快我就调整好心态了,万事开头难嘛,我想只要按照老师的讲的步骤好好地做,应该不会太糟糕的。
再说了,上学期还有过电子实训,相关方面的东西我还是懂的。
经过了看课程设计说明,查看相关资料,根据接线图画实际布线图等前期工作,我们很快就到了实际操作环节——焊接电路。
由于长时间不动手大家对焊接都有些生疏,尽管上学期也焊过。
像焊锡过多,虚焊,漏焊,焊锡不够光亮等问题都频频发生。
我也是奋战了好几个小时才初步完工。
到了调试的时候,我的电路板上发光二极管怎么也不亮,我郁闷了老半天。
后来经过一位同学的帮忙,终于发现,原来有发光二极管的支路漏焊了,导致与整个电路不导通。
通过我的重焊,修饰之后终于调试成功了。
坎坷的经过让成功变得更加有意义了,因为它让我体验到了发现问题,解决问题的过程,感觉很不错。
这一周的课程设计过去了,但我会把其中学习的经验和教训运用在今后的学习和生活当中去,更好的完成任务,最终实现目标。
参考文献:
《模拟电子技术》(谢宴如高等教育出版社)
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- 功率 可调 直流 稳压电源
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