直流穩(wěn)壓電源的課程設(shè)計

1、<p>　　課程設(shè)計名稱： 電力電子技術(shù) </p><p>　　題 目： 直流穩(wěn)壓電源的課程設(shè)計 </p><p>　　專 業(yè)：電力自動化</p><p><b>　　班 級： </b></p><p><b

2、>　　姓 名： </b></p><p><b>　　學(xué) 號： </b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一 、簡介.....................................................................

3、..3</p><p>　　二 、設(shè)計目的................................................................4</p><p>　　三 、設(shè)計任務(wù)和要求.....................................................5</p><p>　　四 、設(shè)計步驟.....

4、...........................................................6</p><p>　　1．電路圖設(shè)計........................................................6</p><p>　　2. 電路安裝、調(diào)試........................................

5、...........6</p><p>　　五、總體設(shè)計思路..................................7</p><p>　　1．直流穩(wěn)壓電源設(shè)計思路.................................7</p><p>　　2．直流穩(wěn)壓電源原理.....................................7&l

6、t;/p><p>　　3．設(shè)計方法簡介.........................................8</p><p>　　六、實驗設(shè)備及原器件..................................................11</p><p>　　七、注意事項...................................

7、.............................12</p><p>　　八、此電路的誤差分析..................................................13</p><p>　　九、心得體會.............................................................14</p>

8、<p>　　十、參考文獻.............................................................15</p><p><b>　　一 簡介</b></p><p>　　直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器，整流濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成。變壓器把市電交流電壓變?yōu)樗枰牡蛪航涣麟姟Ｕ髌靼呀涣麟娮優(yōu)橹绷麟?。?jīng)濾波后，穩(wěn)

9、壓器再把不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓輸出。本設(shè)計主要采用直流穩(wěn)壓構(gòu)成集成穩(wěn)壓電路，通過變壓，整流，濾波，穩(wěn)壓過程將220V交流電，變?yōu)榉€(wěn)定的直流電，并實現(xiàn)電壓可在6-13V可調(diào)。 </p><p><b>　　二 設(shè)計目的</b></p><p>　　1．學(xué)習(xí)基本理論在實踐中

10、綜合運用的初步經(jīng)驗，掌握模擬電路設(shè)計的基本方法、設(shè)計步驟，培養(yǎng)綜合設(shè)計與調(diào)試能力。</p><p>　　2．學(xué)會直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計方法和性能指標(biāo)測試方法。</p><p>　　3．培養(yǎng)實踐技能，提高分析和解決實際問題的能力。</p><p><b>　　三 設(shè)計任務(wù)及要求</b></p><p>　　1．設(shè)計并制作一個連

11、續(xù)可調(diào)直流穩(wěn)壓電源，主要技術(shù)指標(biāo)要求：</p><p>　?、?輸出電壓可調(diào)：Uo=+6V～+13V</p><p>　　② 最大輸出電流：Iomax=1A</p><p>　?、?輸出電壓變化量：ΔUo≤15mV</p><p>　?、?穩(wěn)壓系數(shù)：SV≤0.003</p><p>　　2．設(shè)計電路結(jié)構(gòu)，選擇電路元件，

12、計算確定元件參數(shù)，畫出實用原理電路圖。</p><p>　　3．自擬實驗方法、步驟及數(shù)據(jù)表格，提出測試所需儀器及元器件的規(guī)格、數(shù)量，交指導(dǎo)教師審核。</p><p>　　4.批準后，進實驗室進行組裝、調(diào)試，并測試其主要性能參數(shù)。</p><p><b>　　四 設(shè)計步驟</b></p><p><b>　　1．

13、電路圖設(shè)計</b></p><p>　?。?）確定目標(biāo)：設(shè)計整個系統(tǒng)是由那些模塊組成，各個模塊之間的信號傳輸，并畫出直流穩(wěn)壓電源方框圖。</p><p>　?。?）系統(tǒng)分析：根據(jù)系統(tǒng)功能，選擇各模塊所用電路形式。</p><p>　?。?）參數(shù)選擇：根據(jù)系統(tǒng)指標(biāo)的要求，確定各模塊電路中元件的參數(shù)。</p><p>　?。?）總電路

14、圖：連接各模塊電路。</p><p><b>　　2．電路安裝、調(diào)試</b></p><p>　　（1）為提高學(xué)生的動手能力，學(xué)生自行設(shè)計印刷電路板，并焊接。</p><p>　　（2）在每個模塊電路的輸入端加一信號，測試輸出端信號，以驗證每個模塊能否達到所規(guī)定的指標(biāo)。</p><p>　?。?）重點測試穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓系

15、數(shù)。</p><p>　?。?）將各模塊電路連起來，整機調(diào)試，并測量該系統(tǒng)的各項指標(biāo)。</p><p><b>　　五 總體設(shè)計思路</b></p><p>　　1．直流穩(wěn)壓電源設(shè)計思路</p><p>　　（1）電網(wǎng)供電電壓交流220V(有效值)50Hz，要獲得低壓直流輸出，首先必須采用電源變壓器將電網(wǎng)電壓降低獲得所需

16、要交流電壓。</p><p>　　（2）降壓后的交流電壓，通過整流電路變成單向直流電，但其幅度變化大（即脈動大）。</p><p>　?。?）脈動大的直流電壓須經(jīng)過濾波電路變成平滑，脈動小的直流電，即將交流成份濾掉，保留其直流成份。</p><p>　?。?）濾波后的直流電壓，再通過穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓，便可得到基本不受外界影響的穩(wěn)定直流電壓輸出，供給負載RL。</p

17、><p>　　2．直流穩(wěn)壓電源原理</p><p>　　直流穩(wěn)壓電源是一種將220V工頻交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓輸出的直流電壓的裝置，它需要變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個環(huán)節(jié)才能完成，見圖1。</p><p><b>　　圖1</b></p><p><b>　　其中：</b></p><p&g

18、t;　　（1）電源變壓器：是降壓變壓器，它將電網(wǎng)220V交流電壓變換成符合需要的交流電壓，并送給整流電路，變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定。</p><p>　?。?）整流電路：利用單向?qū)щ娫?0Hz的正弦交流電變換成脈動的直流電。</p><p>　　（3）濾波電路：可以將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分加以濾除，從而得到比較平滑的直流電壓。</p><p&

19、gt;　　（4）穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓電路的功能是使輸出的直流電壓穩(wěn)定，不隨交流電網(wǎng)電壓和負載的變化而變化。</p><p>　　整流電路常采用二極管單相全波整流電路，電路如圖2所示。在u2的正半周內(nèi)，二極管D1、D2導(dǎo)通，D3、D4截止；u2的負半周內(nèi)，D3、D4導(dǎo)通，D1、D2截止。正負半周內(nèi)部都有電流流過的負載電阻RL，且方向是一致的。</p><p><b>　　圖2</b

20、></p><p>　　在橋式整流電路中，每個二極管都只在半個周期內(nèi)導(dǎo)電，所以流過每個二極管的平均電流等于輸出電流的平均值的一半。</p><p>　　在設(shè)計中，常利用電容器兩端的電壓不能突變和流過電感器的電流不能突變的特點，將電容器和負載電容并聯(lián)或電容器與負載電阻串聯(lián)，以達到使輸出波形基本平滑的目的。選擇電容濾波電路后，直流輸出電壓：Uo1=(1.1～1.2)U2，穩(wěn)壓電路可選集成

21、三端穩(wěn)壓器電路，如圖3。</p><p><b>　　圖3</b></p><p><b>　　3．設(shè)計方法簡介</b></p><p>　?。?）根據(jù)設(shè)計所要求的性能指標(biāo)，選擇集成三端穩(wěn)壓器。</p><p>　　因為要求輸出電壓可調(diào)，所以選擇三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器。可調(diào)式集成穩(wěn)壓器，常見主要有CW

22、317、CW337。317系列穩(wěn)壓器輸出連續(xù)可調(diào)的正電壓，337系列穩(wěn)壓器輸出連可調(diào)的負電壓，可調(diào)范圍為6V~13V，最大輸出電流 為1.5A。穩(wěn)壓內(nèi)部含有過流、過熱保護電路，具有安全可靠，性能優(yōu)良、不易損壞、使用方便等優(yōu)點。其電壓調(diào)整率和電流調(diào)整率均優(yōu)于固定式集成穩(wěn)壓構(gòu)成的可調(diào)電壓穩(wěn)壓電源。電路系列的引腳功能相同，管腳圖和典型電路如圖4.</p><p>　　圖中加入了二極管D，用于防止輸出端短路時10

23、1;F大電容放電倒灌入三端穩(wěn)壓器而被損壞。</p><p>　　輸出電壓可調(diào)范圍：1.2V～37V</p><p>　　輸出負載電流：1.5A</p><p>　　輸入與輸出工作壓差ΔU=Ui-Uo：3～40V</p><p>　　能滿足設(shè)計要求,故選用穩(wěn)壓電路。</p><p>　?。?）選擇電源變壓器</p&

24、gt;<p><b>　　確定副邊電壓U2:</b></p><p>　　根據(jù)性能指標(biāo)要求：Uomin=3V Uomax=9V</p><p>　　又 ∵ Ui-Uomax≥(Ui-Uo)min Ui-Uoin≤(Ui-Uo)max</p><p>　　其中：（Ui-Uoin）min=3V，(Ui-Uo)max=4

25、0V</p><p>　　∴ 12V≤Ui≤43V</p><p>　　此范圍中可任選 ：Ui=14V=Uo1</p><p>　　根據(jù) Uo1=(1.1～1.2)U2</p><p>　　可得變壓的副邊電壓： </p><p>　　確定變壓器副邊電流I2</p><p><b>　

26、　∵ Io1=Io</b></p><p>　　又副邊電流I2=(1.5～2)IO1 取IO=IOmax=800mA</p><p>　　則I2=1.5＊0.8A=1.2A</p><p>　　（3）選擇變壓器的功率</p><p>　　變壓器的輸出功率：Po>I2U2=14.4W</p><p>

27、　　選擇整流電路中的二極管</p><p>　　∵ 變壓器的副邊電壓U2=12V</p><p>　　∴ 橋式整流電路中的二極管承受的最高反向電壓為： </p><p>　　橋式整流電路中二極管承受的最高平均電流為： </p><p>　　查手冊選整流二極管IN4001，其參數(shù)為：反向擊穿電壓UBR=50V>17V</p>

28、<p>　　最大整流電流IF=1A>0.4A </p><p>　?。?）濾波電路中濾波電容的選擇</p><p><b>　　求ΔUi:</b></p><p>　　根據(jù)穩(wěn)壓電路的的穩(wěn)壓系數(shù)的定義：</p><p>　　設(shè)計要求ΔUo≤15mV ，SV≤0.003</p><p&g

29、t;　　Uo=+3V～+9V</p><p><b>　　Ui=14V</b></p><p>　　代入上式，則可求得ΔUi</p><p><b>　　濾波電容C</b></p><p>　　設(shè)定Io=Iomax=0.8A，t=0.01S</p><p><b>

30、　　則可求得C。</b></p><p>　　電路中濾波電容承受的最高電壓為 ，所以所選電容器的耐壓應(yīng)大于17V。</p><p>　　六 實驗設(shè)備及元器件</p><p><b>　　七 注意事項</b></p><p>　　1．焊接時要對各個功能模塊電路進行單個測試，需要時可設(shè)計一些臨時電路用于調(diào)試。&l

31、t;/p><p>　　2．測試電路時，必須要保證焊接正確，才能打開電源，以防元器件燒壞。</p><p>　　4. 按照原理圖焊接時必須要保證可靠接地。</p><p>　　八 此電路的誤差分析</p><p>　　綜合分析可以知道在測試電路的過程中可能帶來的誤差因素有:</p><p>　?、?測得輸出電流時接觸點之間的

32、微小電阻造成的誤差; </p><p>　?、?電流表內(nèi)阻串入回路造成的誤差;</p><p>　?、?測得紋波電壓時示波器造成的誤差;</p><p>　?、?示波器, 萬用表本身的準確度而造成的系統(tǒng)誤差;</p><p>　　可以通過以下的方法去改進此電路:</p><p>　?、?減小接觸點的微小電阻;</

33、p><p>　?、?根據(jù)電流表的內(nèi)阻對測量結(jié)果可以進行修正;</p><p>　　③ 測得紋波時示波器采用手動同步;</p><p>　?、?采用更高精確度的儀器去檢測;</p><p><b>　　九 心得體會</b></p><p>　　通過這次設(shè)計實踐。我學(xué)會了直流穩(wěn)壓電源的基本設(shè)計方法，對直流

34、穩(wěn)壓電源的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在對理論的運用中，提高了我們的工程素質(zhì)，在沒有做實踐設(shè)計以前，我們對直流穩(wěn)壓電源的撐握都是思想上的，對一些細節(jié)不加重視，當(dāng)我們把自己想出來的方案應(yīng)用到實踐中的時候，問題出現(xiàn)了，不是不能測試，就是測試的結(jié)果和要求的結(jié)果不相符合。經(jīng)過解決一個個測試中出現(xiàn)的問題，我們對直流穩(wěn)壓電源的理解得到加強，看到了實踐與理論的差距。加深了我們對理論與實踐聯(lián)系的理解，促進了我們運用知識解決具體問題的綜合應(yīng)用能

35、力，特別是對直流穩(wěn)壓電源的應(yīng)用、理解上升到了更深的一個層次。</p><p><b>　　十 參考文獻</b></p><p>　　1、<<電子線路基礎(chǔ)>>,華東師范大學(xué)物理系萬嘉若,林康運等編著,高等教育出版社。</p><p>　　2、<<電子技術(shù)基礎(chǔ)>>,華中工學(xué)院電子學(xué)教研室編,康華光主編