串联型直流稳压电源设计报告.docx
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串联型直流稳压电源设计报告
串联型直流稳压电源设计
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摘要
直流稳压电源一般由电源变压器,整流滤波电路及稳压电路所组成。
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。
本设计主要采用直流稳压构成集成稳压电路,通过变压,整流,滤波,稳压过程将220V交流电,变为稳定的直流电,并实现电压可在5-12V范围内调节。
稳压电源的电路有许多种形式,即有分立元件组成又有集成稳压器加上一些外围元件组成,即有固定式的,又有可调式的。
本设计按指标要求选用具有成本低、性能指标高、可靠、使用简单、安装调试方便等优点的集成稳压器LM317组成的稳压电源电路。
关键词:
直流、稳压、变压
目录
第1章设计目的1
第2章设计任务及要求1
2.1设计任务1
第3章设计方案及原理框图1
3.1原理说明1
3.2电路框图2
3.2.1调整环节2
3.2.2比较放大环节2
3.2.3基准环节3
3.2.4取样环节3
3.2.5流程图3
第4章单元电路设计及主要元器件参数计算4
4.1电压的确定4
4.2电源变压器4
4.3整流电路4
4.4滤波部分4
4.5稳压部分5
第5章电路图5
第6章仿真结果6
第7章设计总结7
参考文献8
第1章设计目的
1.掌握运用集成元件设计直流稳压电路。
2.用选择变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器设计直流稳压电源。
第2章设计任务及要求
2.1设计任务
采用LM317三端集成稳压器设计一稳压电源。
1.输入交流电压220V(50HZ),输出电压
最大输出电流
2.电网电压波动±10%,输出电压相对变化量2%。
稳压系数Sr<0.05
3.内阻r0<0.1Ω
4.工作温度25-40℃
5.有过流保护电路,当负载电流超过1.5
时过流保护电路工作。
第3章设计方案及原理框图
3.1原理说明
串联型连续可调直流稳定电源的设计思路:
根据题目要求要输出电压5V~12V可调,所以我们用变压器将220V交流电变为34V交流电.接下来是整流环节,由于半波整流电路结构简单,使用元件少,整流的效率低,输出电压脉动大等缺点,我们电路中选则了桥式整流.在滤波方面,我们选用了电容滤波,因为整流电路接入滤波电容后,不仅使输出电压变的平滑纹波显著减小,同时输出电压的平均值也增大了。
在稳压电路中我们选用了稳压精度高、外围电路简单体积小和重量轻特点选用了串联稳压式集成稳压器LM317输出电压可调范围在1.2~37V符合了我们的题目要求,输出电流为1.0A,同样符合了我们的需要,通过以上思路我们设计了此电路图。
3.2电路框图
原理说明:
取样电路将输出电压
按比例取出,送入比较放大器与基准电压进行较,差值被放大后去控制调整管,以使输出电压
保持稳定。
3.2.1调整环节
调整环节:
调整环节是由调整管构成其基极受比较放大器的输出电压控制,通过调整管集电极与发射极之间的压降变化来抵消输出电压的变化。
.因此,设计时必须保证调整管工作在放大区,以实现其调整作用。
同时,因调整管与负载串联的,流过的电流较大,则其参数必须满足负载电流和功率要求,且保证调整管在最不利的情况下,仍能正常工作。
3.2.2比较放大环节
比较放大环节的作用是把输出电压较小的变化进行放大后去控制调整管,以达到稳定输出电压的目的。
比较放大器的增益越高,对调整管的控制作用越灵敏,输出电压越稳定。
因此要提高
的稳定性,关键在于提高比较放大器的增益。
同时,还要考虑提高电路温度的稳定性。
所以常选用差分放大器或者集成运算放大器作为比较放大环节。
3.2.3基准环节
基准电压一般由稳压管提供稳定的稳定直流电压,作为比较放大起的基准,故应当尽量稳定,为保证基准电压稳定,稳压管必须工作在稳定区,因此要选择合适的限流电阻R,保证稳压管工作电流最大时,小于其允许电流
工作在电流最小时,大于其最小稳定工作电流
。
3.2.4取样环节
该环节是由取样电阻串接而成的电阻分压器。
取样电阻应选用材料相同,温度数较小的金属膜电阻,因其温度性能好,取值应根据基准电压Vref考虑,保证比较放大器工作在放大区。
为了使输出电压可调,在分压电阻之间串接电位器Rw根据给定的电压调节范围,进一步定出各电阻的阻值。
3.2.5流程图
第4章单元电路设计及主要元器件参数计算
4.1电压的确定
U2太低则稳压器性能将受影响,甚至不能正常工作;U2太高则稳压器功耗增大,会导致电源效率下降,使最大输出电流有所降低。
所以U2的选择原则是:
在满足稳压器正常工作的前提下,U2越小越好,但U2最低必须保证输入、输出的电压之差大于2—3V。
由任务书技术指标要求可确定U2的值,取变压器输出的U2=2×17V=34V.
4.2电源变压器
变压器T的作用是将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压U2。
变压器副边与原边的功率比为批p2/p1=η,式中η是变压器的效率。
根据设计的要求,最终要输出12V的直流电压。
若从变压器输出的送给整流滤波电路的电压V2为34V,则电容滤波电路的负载电压Vc与V2的关系为:
n=
=
=6.5
于是可以用变比n为20的功率为8W变压器。
4.3整流电路
采用流桥,设计要求中要求最大输出IL为1A于是:
最大允许流经每个二极管的ID=1*IL=1*1000=1000mA
而每个二极管所承受的最大反向电压为:
=
=15.56v,于是整流桥部分采用的是四个型号为MDA2502的二极管构成。
4.4滤波部分
滤波电容C可由下式估算:
RLC>=(3~5)T/2
式中T为电网交流电压的周期(T=0.02s),
为负载电阻。
根据给定条件
=Uo/Io=18Ω
C=(1667~2778)uF
4.5稳压部分
串联型稳压电路的分析:
在串联型稳压电路中,调整管
相当于一个可变电阻,起到自动调整电压的作用。
由于调整管
的基极电压是由稳压二极管VD提供的恒定电压。
因此输出电压
的任何变化都将起到
的基极-发射极间的电压
的反向变化.从而改变了调整管
的管压降
达到自动稳压的目的。
第5章电路图
图5-1直流稳压电路
第6章仿真结果
图6-1输出电压仿真结果
图6-2滤波电路仿真结果
第7章设计总结
通过这次串联型直流稳压电源的设计与制作,让我了解了设计电路的程序,也让我了解了关于交直流转换的原理与设计理念,要设计一个电路总要先用仿真成功之后才实际接线的。
但是最后的成品却不一定与仿真时完全一样,因为在实际接线中有着各种各样的条件制约。
但也有些电路在仿真中无法成功,而在实际中因为芯片本身的特性而成功的。
所以,在设计时应考虑两者的差异,从中找出最适合的设计方法。
通过这次学习,让我对各种电路都有了大概的了解,所以说,坐而言不如立而行,对于这些电路还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解。
这次课程设计终于顺利完成了,在设计中虽然遇到了很多问题,虽然我们都对此不是很懂但大家都非常的认真,从借书、设计开始每个人都非常积极、努力、对此充满了热情,但最终在努力下完成了这次课题任务。
对于老师的鼓励,支持和帮助,在这里我表示感谢!
同时,对给过我帮助的所有同学和指导老师再次表示忠心的感谢!
不过现在回顾起此次模拟电子课程设计,至今我仍感慨颇多,的确,从选题到定稿,从理论到实践,可以说是苦多于甜,可是也学到很多很多的东西,更巩固了以前所学过的知识,还学到了很多在书本上所没有学到过的知识。
通过这次课程设计,使我懂得了理论与实际相结合的重要性,只有理论知识是远远不够的;只有把所学的理论知识与实践相结合,从理论中得出结论,才能提高自己的实际动手能力和独立思考的能力,从而提高自己的综合实力。
希望每位同学在以后的生活还是学习中都能保持这种积极向上的态度,不经历风雨怎能见彩虹,相信自己是最棒的。
参考文献
[[1]杨素行.模拟电子技术基础简明教程[M].高等教育出版社,2006.
[2]葛剑青.基础电工控制应用电路[M].电子工业出版社,2007.
[3]崔玮.电路原理图与电路板设计教程[M].海洋出版社,2005.
[4]王冠华.Multisim11电路设计及应用[M].国防工业出版社,2010.
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