模电课设可调直流稳压电源.docx
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模电课设可调直流稳压电源
学号
模拟电子线路课程设计
设计说明书
可调直流稳压电源
起止日期:
年月日至年月日
学生姓名
班级
成绩
指导教师(签字)
电子与信息工程系
2010年12月30日
目录
一、概述………………………………………………………………2
§1.1前言………………………………………………………2
§1.2设计目的…………………………………………………2
§1.3设计任务、技术指标及要求……………………………2
$1.4设计原理分析……………………………………………2
二、总体设计思路……………………………………………………2
§2.1集成稳压器LM317介绍…………………………………2
§2.2直流稳压电源的基本原理………………………………3
三、电路图……………………………………………………………4
四、综合总结…………………………………………………………5
五、参考文献…………………………………………………………5
一、概述
1.1前言
直流稳压电源是电子电路中必不可少的电路之一,也经常制作成独立的设备作为电子技术中最常使用的仪器。
本设计主要采用直流稳压构成集成稳压电路,核心部分采用LM317集成稳压器,电路还包括了自举电路和采样电路。
1.2设计目的
(1)通过本课题设计与装配、调试,提高学生动手能力,巩固已学的理论知识。
(2)了解稳压电源电路的工作原理、电路的应用。
掌握稳压电源电路设计方法及调试。
(3)培养实践技能,提高分析和解决实际问题的能力。
1.3设计任务、技术指标及要求
(1)设计输出电压可调的稳压电路,输入电压220v50Hz;输出电压范围:
0-+9.9V;输出电压纹波:
≤20mV。
(2)设计电路结构,选择合适的电路元件,,画出实用原理电路图。
(3)对调试过程中出现的问题进行分析。
1.4设计原理分析
直流电源一般包括四个组成部分,即电源变压器、整流电路、滤波器和稳压电路,如图1
1.1单相桥式整流电路工作原理
图2单向桥式整流电路
图3整流堆管脚图及内部结构
1)整流电路的作用
电路中用了四个二极管,接成电桥形式,利用二极管的单向导电性,将正负交替的正弦交流电压整流成为单方向的脉动电压。
2)整流电路的主要参数
a.输出直流电压Uo
b.输出直流电流Io
c.脉动系数
3)选管原则
根据二极管正向平均电流ID和二极管最大反向峰值电压URM进行选择,即
1.2电容滤波工作原理
1)电容滤波电路作用
利用电容元件储能的特性,将整流后输出电压的能量储存起来,然后缓慢的释放给负载,尽可能地将单相脉动电压中的脉动成分滤掉,使输出电压成为比较平滑的直流电压。
图4桥式整流及电容滤波电路
2)主要参数计算
a.耐压电流
b.放电时间常数范围
c.输入输出关系
d.脉动系数
3)电容滤波电路的特点
(1)电容滤波电路适用于小电流负载。
(2)电容滤波电路的外特性比较软。
(3)采用电容滤波时,整流二极管中将流过较大的冲击电流。
必须选用较大容量的整流二极管。
(4)电容滤波后,输出直流电压提高了,同时输出电压的脉动成分也降低了,而且输出直流电压与放电时间常数有关RLC→∞,Uo=1.41U2,S=0。
4)选电容原则
电容放电的时间常数τ=RLC愈大,放电过程愈慢,则输出电压愈高,同时脉动成分也愈少,即滤波效果愈好。
故应该选择一个大容量的电容作为滤波电容。
1.3稳压电路工作原理
图5直流稳压电路
1)直流稳压电路作用
使输出的直流电压,在电网电压或负载电流发生变化时保持稳定。
本次课程设计中,稳压电路选择用三端集成稳压器W7815和W7915以及电容组成。
2)三端集成稳压器介绍
随着半导体工艺的发展,稳压电路也制成了集成器件。
由于集成稳压器具有体积小,外接线路简单、使用方便、工作可靠和通用性等优点,因此在各种电子设备中应用十分普遍,基本上取代了由分立元件构成的稳压电路。
W7800、W7900系列三端式集成稳压器的输出电压是固定的,在使用中不能进行调整。
W7800系列固定输出正电压,W7900固定输出负电压,档位一般有±5V、±6V、±9V、±12V、±15V、±18V、±24V。
二、总体设计思路
2.1集成稳压器LM317介绍
1、可调式集成稳压器LM317工作原理
可调式集成稳压器LM317是新一代的稳压器,比起固定式集成稳压器LM78XX,前者在电压调整率、负载调整率、纹波抑制及温度系数诸方面都有了很大改进,不仅具有可调输出,在过载保护、过热保护方面的功能也很完善,极大地方便和简化了使用者在电源设计制作方面的工作。
图1
见图1,经过整流滤波后的直流电压加在LM317的输入端(IN)和地之间,稳压后的电压由LM317的输出端和地之间引出。
UOUT-UADJ=UREF称为参考电压,它被设计为1.25V,并且不随输入电压和输出电流而变化。
从调整端(ADJ)流出的电流非常小(<50uA),通常可以忽略不计。
取R1=240Ω,则IR1=1.25V/240Ω≈5mA,正好满足LM317最小输出电流的要求。
输出电压
=
(R1+R2)=
(1+
),可见输出电压完全由R1、R2两个电阻的比值决定,而与输入电压和输出电流无关。
只要改变R2大小,就可以调整输出电压。
=
+
(1)
需要指出的是,负载电流并不经过R2,流过R2的电流仅仅是流过R1的电流(~5mA),所以可以采用小电流控制电路(如运放电路)来控制
。
从
(1)式可知,当
=0时,
=
=1.25V。
这就是正常接法下,LM317的最小输出电压。
要想获得0V的电压输出,必须使
=-1.25V。
相应的接法见图2:
图2
2、可调式集成稳压器LM317的性能参数:
2.2可调直流稳压电源的基本原理
电路主要由三个部分组成,自举电路(电压跟随器)、可调稳压电路和采样电阻=路。
其中自举电路是指:
在电路里,一点的电位,与参考点有关系,可是两点的电位差即电压与参考点没关系。
当电压U一定时,如果设法让这个电压U的低电位端电位升高U1,那么这个电压U的高电位端电位也随之升高UI。
这时电压U的高电位端对参考点的电位即电压就是U+UI,而且这个升高过程,就是电压U有关电路自己完成的。
本电路将uA741设计成电压跟随器形式也就相当于一个自举电路。
可调稳压电路的核心器件是LM317。
因为LM317的输出端OUT和调整端ADJ两端输出电压固定为1.25V,所以必须采用自举电路将输入电压进行放大,再输出。
采样电路主要由R1、R2和R3三个采样电阻组成,当输出电压发生变化时,采样电阻对变化量进行采样,并送入电路。
电容C1的主要作用是维持电压不变,改善纹波电压。
电容C0与负载并联,使负载两端电压波形比较平滑,可以改善负载的瞬态响应。
需要注意的是:
C1与C0必须直接接在集成稳压器的引脚处。
三、电路图
1、电路原理图
2、实验结论图
四、综合总结
我们本次设计的这个直流稳压电源电路稳流部分使用LM317可调式三端稳压电源管来实现。
电路中包含自举电路,采样电阻等。
通过本次实验设计,我更进一步的了解了直流稳压电源的工作原理、电路构成以及相关的性能指标。
也让我认识到了自己在这些知识点方面存在的不足和问题。
通过和同伴不断的探讨和研究,解决了在设计实验的过程中遇到的一些问题。
总之,本次实验不仅提高了我对书本上理论知识的掌握,在设计和调试过程中也提高了我动手实践的能力,而且在和伙伴的讨论中也让我体会到了团队协作的重要性,使我感受到了集体的力量。
此次实验设计也对我以后的学习和工作积累了宝贵的经验。
五、参考文献:
【1】杨素行主编,《模拟电子技术基础简明教程》,高等教育出版社。
【2】郭永贞主编,《模拟电子技术实验与课程设计指导》,东南大学出版社。
【3】李万臣主编,《模拟电子技术基础实验与课程设计》,哈尔滨工程大学出版社。
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- 模电课设 可调 直流 稳压电源