電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)---可調(diào)直流穩(wěn)壓電源

1、<p><b>　　電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　題 目：可調(diào)直流穩(wěn)壓電源</p><p><b>　　作 者：</b></p><p><b>　　學(xué) 號(hào)：</b></p><p><b>　　專業(yè)班級(jí)：</b>

2、;</p><p><b>　　學(xué) 校：</b></p><p><b>　　指導(dǎo)老師：</b></p><p>　　2010年6月18日</p><p>　　可調(diào)直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)</p><p><b>　　目錄</b></p>&

3、lt;p><b>　　設(shè)計(jì)要求</b></p><p><b>　　原理框圖及相關(guān)說明</b></p><p>　　電路各組成部分電路圖及相關(guān)說明</p><p><b>　　變壓器</b></p><p><b>　　整流及濾波電路</b><

4、/p><p><b>　　穩(wěn)壓電路</b></p><p>　　電路各部分元器件參數(shù)設(shè)計(jì)及元件選擇</p><p><b>　　穩(wěn)壓部分</b></p><p><b>　　整流及濾波部分</b></p><p><b>　　變壓器部分</b

5、></p><p>　　可調(diào)直流穩(wěn)壓電源完整電路圖</p><p><b>　　結(jié)束語</b></p><p>　　可調(diào)直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，主要采用交流電，但是在某些場合，例如電解、電

6、鍍、蓄電池的充電、直流電動(dòng)機(jī)等，都需要用直流電源供電。此外，在電子線路和自動(dòng)化控制裝置中還需要用電壓非常穩(wěn)定的直流電源。為了得到直流電，除了用直流發(fā)電機(jī)和干電池外，目前廣泛采用各種半導(dǎo)體直流電源。</p><p><b>　　正文</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　輸入市電電壓為22

7、0V。</p><p>　　輸出電壓范圍為6～12V。</p><p>　　負(fù)載功率范圍為1.8。</p><p><b>　　具有過流保護(hù)功能。</b></p><p><b>　　原理框圖及相關(guān)說明</b></p><p>　　可調(diào)直流穩(wěn)壓電源原理框圖</p>

8、<p>　　可調(diào)直流穩(wěn)壓電源由變壓器、流流、濾波、和穩(wěn)壓電路四部分組成，其原理框圖如上。工作原理為：電網(wǎng)供給的交流電壓U1經(jīng)電源變壓器降壓后，得到符合電路需要的交流電壓U2，然后由整流電路變換成方向不變，大小隨時(shí)間變化的脈動(dòng)電壓U3，再用濾波器濾去其交流分量，就可以得到比較平直的直流電壓U1。但這樣的直流輸出電壓還會(huì)歲交流電網(wǎng)電壓的波動(dòng)貨負(fù)載的變動(dòng)而變化。在對直流供電要求較高的場合，還需要使用穩(wěn)壓電路，以保證輸出直流電壓穩(wěn)

9、定。</p><p>　　電源各組成部分電路圖及相關(guān)說明</p><p><b>　　變壓器</b></p><p>　　變壓器是將電網(wǎng)電壓變換為符合整流需要的電壓，同時(shí)還可以起到與電網(wǎng)隔離的作用。即將交流輸入U(xiǎn)1變換為符合整流需要的電壓U2.</p><p><b>　　變壓器電路圖</b><

10、;/p><p><b>　　整流及濾波電路</b></p><p>　　整流電路是利用整流元件二極管具有單向?qū)щ姷奶匦詫⒔涣麟妷鹤儞Q為單向脈動(dòng)電壓。濾波器的作用是減小整流輸出電壓的脈動(dòng)程度，以適合負(fù)載的需要。整流電路輸出的單向脈動(dòng)電壓中包含交流成分和直流成分，濾波器就是將交流成分濾除，保留直流成分。</p><p>　　整流電路采用單向橋式整流器。

11、單向橋式整流電路是由4個(gè)二極管接成電橋的形式構(gòu)成的。濾波器采用電容濾波，電容濾波器是根據(jù)電容器的端電壓在電路狀態(tài)改變時(shí)不能躍變的原理制成的。整流及濾波電路圖如下。</p><p>　　在變壓器二次側(cè)電壓U2的正半周時(shí)，設(shè)其極性為上正下負(fù)即a點(diǎn)電位高于b點(diǎn)，則二極管D1和D3導(dǎo)通，D2和D4截止，電流i的通路是從</p><p>　　a D1 RL D3 b。這時(shí)，負(fù)

12、載電阻上得到一個(gè)上正下負(fù)的半波電壓。在電壓Ui的負(fù)半周時(shí)，變壓器二次側(cè)的極性為上負(fù)下正，即b點(diǎn)的電位高于a點(diǎn)。因此，D1和D3截止，D2和D4導(dǎo)通，電流i的通路時(shí)b D2 RL D4 </p><p>　　a。同樣，在負(fù)載電阻上得到一個(gè)上正下負(fù)的半波電壓。單向橋式整流電路的電壓波形圖如下。</p><p>　　單向橋式整流電路輸入輸出電壓波形</p><

13、p>　　輸入電壓波形，(b)輸出電壓波形</p><p>　　在整流二極管導(dǎo)通時(shí)，電路一方面供電給負(fù)載，同時(shí)又對電容器充電。</p><p>　　忽略二極管正向壓降的情況下，充電電壓U4與上升的脈沖電壓U3一致，</p><p>　　Uc和U3同時(shí)達(dá)到最大值。而后U3和Uc都開始下降，U3按正弦規(guī)律下降，當(dāng)U3小于Uc時(shí)，二極管承受方向電壓截止，電容器對負(fù)載R

14、L放電，負(fù)載中仍有電流。在U3的下一個(gè)脈沖內(nèi)，當(dāng)U3大于Uc時(shí)二極管再次導(dǎo)通，電容器再次被充電，重復(fù)上述過程。濾波后的輸出電壓波形圖如下。</p><p>　　單向橋式整流濾波電路輸出電壓波形</p><p><b>　　穩(wěn)壓電路</b></p><p>　　經(jīng)整流濾波后的電壓往往會(huì)隨交流電源電壓的波動(dòng)和負(fù)載的變化而變化。電壓的不穩(wěn)定有時(shí)會(huì)產(chǎn)生

15、測量和計(jì)算的誤差，引起控制裝置工作不穩(wěn)定，甚至根本無法正常工作。穩(wěn)壓電路的功能是在交流電源電壓波動(dòng)或負(fù)載變動(dòng)時(shí)，使直流輸出電壓穩(wěn)定。</p><p>　　穩(wěn)壓部分為串聯(lián)負(fù)反饋型穩(wěn)壓電路，它由調(diào)整元件（晶體管T1）、比較放大器、取樣電路R1、R2，基準(zhǔn)電壓電路Dz、R3和過流保護(hù)電路T3管及電阻R4、R5、R6等組成。電路如下。</p><p>　　串聯(lián)負(fù)反饋穩(wěn)壓電路直流</p>

16、<p>　　整個(gè)穩(wěn)壓電路是一個(gè)具有電壓串聯(lián)負(fù)反饋的閉環(huán)系統(tǒng)，其穩(wěn)壓過程為：當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)或負(fù)載變動(dòng)引起輸出電流電壓發(fā)生變化時(shí)，取樣電路取出輸出電壓的一部分送入比較放大器，并與基準(zhǔn)電壓Uz進(jìn)行比較，產(chǎn)生的誤差信號(hào)經(jīng)比較放大器放大后送至調(diào)整管T1的基極，使調(diào)整管改變其管壓降，以補(bǔ)償輸出電壓的變化，從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。例如，設(shè)由于電源電壓或負(fù)載電阻的變化而使輸出電壓U0升高時(shí)，則有如下負(fù)反饋穩(wěn)壓過程：UO升高導(dǎo)致取樣電壓

17、Uf升高，進(jìn)而使比較放大器的輸入信號(hào)增大，使輸出電壓即晶體管T1的基極電壓UB1降低，進(jìn)而使晶體管T1的集電極與發(fā)射極之間的電壓UCE增大從而使負(fù)載電阻分壓減小，U0下降，從而使輸出電壓保持穩(wěn)定。當(dāng)輸出電壓降低時(shí)，其穩(wěn)壓過程相反。</p><p>　　由于在穩(wěn)壓電路中調(diào)整管與負(fù)載串聯(lián)，因此流過它的電流與負(fù)載電流一致。當(dāng)輸出電流過大或發(fā)生短路時(shí)，調(diào)整管會(huì)因?yàn)殡娏鬟^大或電壓過高而損害，所以需要對調(diào)整管加以保護(hù)。電路中

18、，晶體管T2、R4、R5、R6組成減流型保護(hù)電路。此電路當(dāng)輸出電流超過設(shè)計(jì)極限時(shí)開始起保護(hù)作用，使輸出電路減小，輸出電壓下降。故障排除后電路能自動(dòng)恢復(fù)正常工作。調(diào)整R6的阻值，可設(shè)置保護(hù)電路起保護(hù)作用的極限電流值。</p><p>　　四、電路各部分元器件參數(shù)課件及元件選擇</p><p><b>　　1、穩(wěn)壓部分</b></p><p>　　

19、基準(zhǔn)電壓電路中穩(wěn)壓二極管Dz選用型號(hào)為2CW54的穩(wěn)壓二極管,其穩(wěn)壓電壓Uz為5.5～6.5V，穩(wěn)壓電流Iz為10mA，最大穩(wěn)定電流38mA。</p><p>　　設(shè)Uz的穩(wěn)定電壓為6V，則由U0=(1+R11/(R12+R2))Uz</p><p>　　輸出電壓U0的范圍為6～12V</p><p>　　得R1/R2=2 設(shè)置R2=1KΩ ，則R1=1K

20、Ω </p><p>　　又因?yàn)檩敵龉β史秶鸀?.8～6.2W</p><p>　　所以負(fù)載電阻RL的阻值為20Ω</p><p>　　任設(shè)一個(gè)輸出電壓U0，例如設(shè)U0=10V</p><p>　　則R3=（U0-UZ）/IZ=（10-6）/10-2 =400Ω </p><p>　　而R4為2.7 KΩ，R5為620

21、 Ω，R6為30 Ω</p><p>　　Ci用以抵消輸入端接線的電感效應(yīng)，防止產(chǎn)生自激振蕩，接線不長時(shí)也可不用。</p><p>　　C0是為了瞬時(shí)增減負(fù)載電流時(shí)不致引起輸出電壓有較大的波動(dòng)。Ci、C0一般在0.1～1uF之間，選用Ci，C0的容量為0.33uF。在實(shí)際應(yīng)用中，Ci和C0要求用高頻性能好的無極性電容。</p><p><b>　　2、整流

22、及濾波部分</b></p><p>　　因?yàn)閁i比U0大2～3V</p><p>　　所以Ui的范圍為8～15V</p><p><b>　　取Ui=15V</b></p><p>　　由橋式整流及電容濾波可知</p><p>　　Ui≈(1.1～1.2)U2</p>&

23、lt;p>　　變壓器二次側(cè)電壓有效值U2=Ui/1.2=12.5V</p><p>　　二極管所承受的最高反向電壓URM=1.4U2=17.5V</p><p>　　又因?yàn)檎骷盀V波的輸出電流Ii=0.52A</p><p>　　所以流過整流二極管的電流ID=(1/2)Ii=0.26A</p><p>　　因此可選用二極管型號(hào)為2CZ5

24、5B,其最大整流電流為1A，反向工作峰值電壓為50V。</p><p>　　對于濾波電容有т=RL·C≥（3～5）（T/2）</p><p>　　式中T為交流電源電壓的周期</p><p>　　取т=RL·C=3T/2</p><p>　　所以RL·C=3×0.02÷2=0.03s</p

25、><p>　　所以C=0.03/RL=0.03/20 F=1500uF</p><p>　　由于電容器的容量是分等級(jí)的，在計(jì)算時(shí)按式т=RL·C≥（3～5）（T/2）取下限，實(shí)際選擇容量時(shí)向上靠；取C=2200uF，耐壓為50V的鋁電解電容器。</p><p><b>　　3、變壓器</b></p><p>　　輸

26、入電壓U1為220V，二次側(cè)電壓U2為12.5V</p><p>　　則變壓器的變壓比K=U1/U2=220/12.5=17.6</p><p>　　因?yàn)樽儔浩鞯淖儔罕鹊扔谧儔浩髟本€圈的匝數(shù)比。</p><p>　　所以變壓器原副線圈的匝數(shù)比為17.6。</p><p>　　五、可調(diào)直流穩(wěn)壓電源完整電路圖</p><p&