步進式直流穩(wěn)壓電源課程設(shè)計

1、<p>　　課 程 設(shè) 計 任 務 書</p><p>　　設(shè)計題目：___步進式直流穩(wěn)壓電源____</p><p>　　所屬課程：_____模擬電子技術(shù)_________</p><p>　　系別：_______電力工程系____________</p><p>　　專業(yè)：電氣工程及其自動化及其自動化</p>&l

2、t;p>　　班級：________電本1036班__________</p><p>　　姓名：__________ _______________</p><p>　　指導教師：_______ ___________</p><p>　　設(shè)計任務下達日期：2012年6月19日</p><p>　　設(shè)計時間：2012年6月19日至201

3、2年6月21日</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　緒論...............................................3</p><p>　　設(shè)計方案的確定.....................................5</p><p>　　§

4、;2.1 設(shè)計題目........................................5</p><p>　　§2.2 設(shè)計目的........................................5</p><p>　　§2.3 設(shè)計要求........................................5</p>&l

5、t;p>　　§2.4 設(shè)計思路........................................6</p><p>　　電路原理...........................................6</p><p>　　§3.1 步進式直流穩(wěn)壓電源的電路圖......................6</p><

6、p>　　§3.2理論分析及計算...................................7</p><p>　　§3.3 電源變壓器......................................8</p><p>　　§3.4 整流濾波電路....................................9</p&g

7、t;<p>　　§3.5 穩(wěn)壓電路.......................................10</p><p>　　模擬仿真..........................................13</p><p>　　§4.1 Multisim的安裝與調(diào)試...........................13<

8、;/p><p>　　§4.2電路的圖........................................13</p><p>　　§4.3 模擬仿真.......................................13</p><p>　　課設(shè)心得........................................

9、..19</p><p>　　參考資料.................................................21</p><p><b>　　第一章：緒論 </b></p><p>　　電源技術(shù)尤其是數(shù)控電源技術(shù)是一門實踐性很強的工程技術(shù)，服務于各行各業(yè)。電力電子技術(shù)是電能的最佳應用技術(shù)之一。當今電源技術(shù)融合了電氣、

10、電子、系統(tǒng)集成、控制理論、材料等諸多學科領(lǐng)域。隨著計算機和通訊技術(shù)發(fā)展而來的現(xiàn)代信息技術(shù)革命，給電力電子技術(shù)提供了廣闊的發(fā)展前景，同時也給電源提出了更高的要求。隨著數(shù)控電源在電子裝置中的普遍使用，普通電源在工作時產(chǎn)生的誤差，會影響整個系統(tǒng)的精確度。電源在使用時會造成很多不良后果，世界各國紛紛對電源產(chǎn)品提出了不同要求并制定了一系列的產(chǎn)品精度標準。只有滿足產(chǎn)品標準，才能夠進入市場。隨著經(jīng)濟全球化的發(fā)展，滿足國際標準的產(chǎn)品才能獲得進出的通行證

11、。數(shù)控電源是從80年代才真正的發(fā)展起來的，期間系統(tǒng)的電力電子理論開始建立。這些理論為其后來的發(fā)展提供了一個良好的基礎(chǔ)。在以后的一段時間里，數(shù)控電源技術(shù)有了長足的發(fā)展。但其產(chǎn)品存在數(shù)控程度達不到要求、分辨率不高、功率密度比較低、可靠性較差的缺點。但在實際生活中，都是由220V 的交流電網(wǎng)供電。這就需要通過變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓電路將交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的直流電。濾波器用于濾去整流輸出電壓中的紋波，一般傳統(tǒng)電路由濾波扼流圈和電容器組</p

12、><p>　　此數(shù)控直流穩(wěn)壓電源共有六部分，輸出電壓的調(diào)節(jié)是通過“+，-” 兩鍵操作，步進電壓精確到 0.5V 控制可逆計數(shù)器分別作加，減計數(shù).</p><p><b>　?。涸O(shè)計方案的確定</b></p><p>　　§2.1 設(shè)計題目：</p><p><b>　　步進式直流穩(wěn)壓電源</b>

13、;</p><p>　　§2.2 設(shè)計目的：</p><p>　　設(shè)計一個采用步進式進行調(diào)節(jié)輸出電壓的直流穩(wěn)壓電源。通過設(shè)計使學生了解所學的電子技術(shù)課程的理論知識在實際中的綜合應用。加深學生對所學理論知識與實際的應用知識的結(jié)合，全面提高學生分析、判斷、解決問題的能力，拓寬知識面，系統(tǒng)的進行電子電路的工程實踐訓練，使學生對所學知識的應用能力，有一個較大的提高，為畢業(yè)設(shè)計打下一定的基

14、礎(chǔ)。</p><p><b>　　§2.3 設(shè)計要求</b></p><p><b>　　1.技術(shù)指標</b></p><p>　?。?）輸出電壓范圍：3-20V,步進調(diào)節(jié)單位：0.5v</p><p>　　（2）電壓穩(wěn)定度ΔU/U。<0.2%,紋波電壓<10mV。</p

15、><p>　?。?）輸出電流：1A</p><p>　?。?）輸出電壓值用電壓表顯示，并由按鍵或開關(guān)分別控制輸出電壓步進的增減。</p><p>　　2.畫出步進式直流穩(wěn)壓電源的電路原理圖（電路及所用元器件自定）</p><p>　　3.對設(shè)計的電路進行仿真檢驗（可分單元進行仿真），給出仿真檢驗結(jié)果。</p><p>　　

16、4.每位學生都應該根據(jù)自己的能力獨立完成。</p><p>　　5.寫出完整的實驗報告。</p><p><b>　　§2.4 設(shè)計思路</b></p><p>　　要將220伏市電轉(zhuǎn)換為3-20伏直流輸出可調(diào)，需要經(jīng)過變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓調(diào)節(jié)等環(huán)節(jié)（具體見下圖）。</p><p><b>　?。弘?/p>

17、路原理</b></p><p>　　§3.1 步進式直流穩(wěn)壓電源的電路圖</p><p>　　§3.2 理論分析及計算</p><p><b>　　1.輸出電壓：</b></p><p>　　因為要求輸出電壓可調(diào)，所以選擇三段可調(diào)式集成穩(wěn)壓器LM117系列三端集成穩(wěn)壓器，輸出電壓范圍可達1

18、.5——37V，輸出電流可達1.5A以上，滿足本實驗的要求。且內(nèi)部帶有過載保護電路，具有穩(wěn)壓精度高、工作可靠等特點。</p><p>　　由于LM117 的2、3腳之間的U32為基準電壓1.25V，故有U。=（1+Rp/R1）*1.25,其中，R1取240歐姆，調(diào)節(jié)Rp可改變輸出電壓的大小</p><p><b>　　2.步進式設(shè)定電阻</b></p>

19、<p>　　按照步進設(shè)定要求，輸出電壓步進為0.5V，即ΔU=0.5V，由公式可得：</p><p>　　ΔU=Un+1-Un=1.25(Ri+1-Ri)/R =0.5V</p><p><b>　　ΔR=96Ω</b></p><p>　　3.可調(diào)電阻最小值R20</p><p>　　按照設(shè)計要求最小輸出電壓

20、為3V，R20=336Ω</p><p>　　4. 濾波后的電壓U'</p><p>　　設(shè)Uomax為穩(wěn)壓電源輸出最大值20V，（U1-U0）min為集成穩(wěn)壓器輸入輸出最小電壓差為3V，ΔUi為電網(wǎng)波動引起的電網(wǎng)波動的變化，（一般取U。（U1-U。）min之和的10%），則輸出電壓滿足下列要求：</p><p>　　U’≥Uomax+(U1-U。)min

21、+ΔUi</p><p>　　=20+3+23*10%≈24V</p><p><b>　　變壓器次級電壓U2</b></p><p>　　U2=U'/1.2≈20V</p><p><b>　　電壓變比</b></p><p>　　n1:n2=220:22=10:1

22、</p><p><b>　　濾波電容C</b></p><p>　　對于橋式整流電路，濾波電容C的充電周期等于交流周期的一半，即 RLC≥(2～5)T/2</p><p>　　所以濾波電容電量C≈2400μF。 </p><p>　　§3.3 電源變壓器</p><p&g

23、t;　　變壓器變比 220：24 通過變壓器可以將初始波形轉(zhuǎn)換為有效值24V交流電壓信號。</p><p>　　§3.4 整流濾波電路</p><p>　　整理電路采用橋式整流電路。</p><p><b>　　整流后的波形</b></p><p><b>　　濾波后的電路：</b>&l

24、t;/p><p><b>　　§3.5 穩(wěn)壓電路</b></p><p><b>　　穩(wěn)壓后的波形：</b></p><p>　　穩(wěn)壓電路采用穩(wěn)壓模塊LM117HVH，具體參數(shù)</p><p>　　LM117/LM317 是美國國家半導體公司的三端可調(diào)正穩(wěn)壓器集成電路。我國和世界各大集成電路生

25、產(chǎn)商均有同類產(chǎn)品可供選用，是使用極為廣泛的一類串連集成穩(wěn)壓器。</p><p>　　LM117/LM317 的輸出電壓范圍是1.2V至37V，負載電流最大為1.5A。它的使用非常簡單，僅需兩個外接電阻來設(shè)置輸出電壓。此外它的線性調(diào)整率和負載調(diào)整率也比標準的固定穩(wěn)壓器好。LM117/LM317 內(nèi)置有過載保護、安全區(qū)保護等多種保護電路。</p><p>　　LM117/LM317 能夠有許多

26、特殊的用法。比如把調(diào)整端懸浮到一個較高的電上，可以用來調(diào)節(jié)高達數(shù)百伏的電壓，只要輸入輸出壓差不超過 LM117/LM317 的極限就行。當然還要避免輸出端短路。還可以把調(diào)整端接到一個可編程電壓上，實現(xiàn)可編程的電源輸出。</p><p>　　特性簡介: 可調(diào)整輸出電壓1.2V~37V</p><p>　　最大輸出電流1.5A</p><p>　　典型線性調(diào)整率 0.0

27、1%。</p><p>　　典型負載調(diào)整率 0.1%</p><p><b>　　輸出短路保護。 </b></p><p><b>　　過流、過熱保護。</b></p><p>　　標準三端晶體管封裝。</p><p>　　1，2腳之間為1.25V電壓基準。保證穩(wěn)壓器的輸出性

28、能，R1應小于240歐姆。改</p><p>　　變R2阻值即可調(diào)整穩(wěn)壓電壓值。D1，D2用于保護LM317/337</p><p>　　電壓范圍:LM117/LM317可 1.25V 至 37V 連續(xù)高精度微調(diào).</p><p><b>　　第四章：模擬仿真</b></p><p>　　§4.1 Multis

29、im10.0的安裝與調(diào)試</p><p><b>　　§4.2 電路的圖</b></p><p><b>　　§4.3模擬仿真</b></p><p><b>　　紋波電壓</b></p><p>　　定義：簡單講：紋波就是一個直流電壓中的交流成分。直流電壓

30、本來應該是一個固定的值， 但是很多時候它是通過交流電壓整流、濾波后得來的，由于濾波不干凈，就會有剩余的交流成分，即使是用電池供電也會因負載的波動而產(chǎn)生波紋。事實上，即便是最好的基準電壓源器件，其輸出電壓也是有波紋的?！　—M義上的紋波電壓，是指輸出直流電壓中含有的工頻交流成分。 </p><p><b>　　整流側(cè)交流電壓值：</b></p><p><b>

31、　　負載側(cè)的交流電壓：</b></p><p>　　通過公式U。=1.25*（1+R2/R1）,當R2=3.6KΩ時，理論輸出電壓為20v,實際輸出電壓為20.415V,誤差2.075%。</p><p>　　最終輸出電壓形成波形：</p><p>　　280ms后輸出電壓穩(wěn)定。</p><p><b>　　步進式的調(diào)節(jié)

32、方案：</b></p><p>　　方案1：多電阻單刀開關(guān)</p><p><b>　　如圖所示：</b></p><p>　　改變接地的位置，或通過開關(guān)撥片調(diào)節(jié)即開實現(xiàn)輸出電壓的步控調(diào)節(jié)，步進0.5V，圖示為最低電壓3.00V，誤差1.97%。</p><p><b>　　方案2：撥碼開關(guān)<

33、/b></p><p>　　撥碼開關(guān)(也叫DIP開關(guān)，撥動開關(guān),超頻開關(guān)，地址開關(guān)，撥拉開關(guān)，數(shù)碼開關(guān)，指撥開關(guān))是一款用來操作 </p><p><b>　　各種各樣的撥碼開關(guān)</b></p><p>　　控制的地址開關(guān)，采用的是0/1的二進制編碼原理。通俗的說也就是一款能用手撥動的微型的開關(guān)，所以也通常叫指撥開關(guān)的也很多。</p

34、><p>　　撥碼開關(guān)很多款型號，按照腳位來區(qū)分有直插式（DIP) 和貼片式（SMD）之分，按照撥動的方式來分有平撥跟側(cè)撥之分，按照腳間距有2.54mm和1.27mm腳間距之分，按照顏色有黑色，紅色，藍色的區(qū)別。根據(jù)狀態(tài)來說還有兩態(tài)跟三態(tài)之分。根據(jù)位數(shù)來說正常是都是1-10位、12位等11個位數(shù)。其實細分下來，還有很多種。</p><p>　　廣泛使用于數(shù)據(jù)處理、通信、遙控和防盜自動警鈴系統(tǒng)、

35、風淋室等需要手動程式編制的產(chǎn)品上。</p><p><b>　　產(chǎn)品性能：</b></p><p>　　1 額定電流：切換電流 25mA,24VDC </p><p>　　不切換電流 100mA,24VDC </p><p>　　2 接觸阻抗：初始值 50毫 </p><p>　　壽測后 100毫

36、歐 </p><p>　　3 絕緣阻抗: 最小500兆歐 at 500VDC </p><p>　　4 耐壓值 : 500VDC/一分鐘 </p><p>　　5 操作力度: 最大1000gf </p><p>　　6 壽命測試: 5000次 </p><p><b>　　材質(zhì):</b></

37、p><p>　　1 上蓋與本體：工程塑料UL94V-0等級高溫材質(zhì),黑色 </p><p>　　2 推鈕：工程塑料UL 94V-0高溫材質(zhì),白色 </p><p>　　3 固定觸點與可動觸點：銅片鍍錫或金; </p><p>　　4 引腳：銅片鍍錫或金; </p><p>　　5 貼附薄膜：防水薄膜 </p>

38、<p><b>　　焊接方式:</b></p><p>　　1 手焊: 30瓦以下烙:攝氏350度以下不超過三秒鐘或攝氏270度以內(nèi)不超過5秒鐘. </p><p>　　2 回流焊：攝氏265度30秒內(nèi) </p><p>　　3 波峰焊：攝氏260度10秒內(nèi) </p><p><b>　　包裝方式:

39、</b></p><p>　　所有開關(guān)推扭在包裝時都設(shè)置在"OFF"的位置;IC管或卷裝.</p><p>　　2N5550/2N5551 NPN小功率三極管,可與2N5400/2N5401 PNP管做互補對稱管.</p><p>　　2N5551 電流增益帶寬積100-300MHZ 放大倍數(shù) 80-250</p>&l

40、t;p>　　方案3：調(diào)節(jié)電阻網(wǎng)絡</p><p><b>　?。盒牡皿w會</b></p><p>　　課程設(shè)計是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學生實際工作能力的具體訓練和考察過程.對我們學工科的同學來說尤為重要！</p><p>　　回顧起此次電氣課程設(shè)計，至今我仍感慨頗多，的確，從

41、選題到定稿，從理論到實踐，緊緊張張的3、4天，可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會

42、遇到過各種各樣的問題，同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，比如說變壓器不懂怎么去選，不懂怎么去選互感器，對電氣主接線圖的選擇掌握得不好……通過這次課程設(shè)計之后，一定把以前所學過的知識重新溫故。</p><p>　　通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社

43、會服務，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設(shè)計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固。</p><p>　　這次課程設(shè)計終于順利完成了，在設(shè)計中遇到了很多專業(yè)知識問題，最后在老師的辛勤指導下，終于游逆而解。同時，在老師的身上我們學也到很多實用的知識，在次我們表示感謝！同

44、時，對給過我?guī)椭乃型瑢W和各位指導老師再次表示忠心的感謝！</p><p><b>　　參考資料：</b></p><p>　　《模擬電子技術(shù)》中國電力出版社</p><p>　　《基于FPGA可逆步進直流穩(wěn)壓電源設(shè)計制作》</p><p>　　《步進可控直流穩(wěn)壓電源設(shè)計（南京理工大學紫金學院電光系）》</p&g