±12V简易直流稳压电源课程设计设计.docx

±12V简易直流稳压电源课程设计设计 电工与电子技术课程设计直流稳压电源设计 专业 班级 姓名 指导教师 日期_ _ 前言 主要内容: 课题名称与技术要求： 设计课题：串联型晶体管稳压电源 输出直流电压Uo=12V,且连续可调，调节范围±2V 最大输出电流Ilm200mA 稳压系数Sr<10% 具有过流保护功能 资料收集与工作过程简介: 在这次课程设计的过程中，我仔细看了课程设计的要求，去逸夫图书馆借了相关的资料，查阅了设计论文的格式样本，比较了各种设计方案的优劣，最终把自己觉得最好的方案的相关参数计算出来。自从上个学期开始，我们就开始学电工，这学期的模电在实际生活中十分有用，在设计过程中我也发现了许多问题，正如参加飞思卡尔设计电路焊板子一样，我还有很多不足之处。通过了对该电路的设计，调试，我学会了用整流变压器，整流二极管，滤波电容以及集成稳压器等元件设计直流稳压电源。 这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，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起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。 目录 摘要-4 设计要求-6 主要器件选择-9 单元电路设计原理，参数计算-12 结论与心得体会-17 参考文献-18 元器件明细表-19 摘要： 直流稳压电源一般由整流变压器、整流、滤波电路及稳压电路所组成，基本框图如下。 变压 整流 滤波 稳压 直流稳压电源一般由直流电源变压器 T 、整流滤波电路及稳压电路所组成，基本框图如下。各部分的作用： （1）电源变压器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Ui 。变压器副边与原边的功率比为P2/ P1=，式中是变压器的效率。 （2）整流滤波电路：整流电路将交流电压Ui 变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压U0。常用的整流滤波电路有全波整流 滤波、桥式整流滤波等。 （3）三端集成稳压器：常用的集成稳压器有固定式三端稳压器与可调式三端稳压器。常用可调式正压集成稳压器有CW317（ LM317）系列，LM317作为输出电压可变的集成三端稳压块，是一种使用方便、应用广泛的集成稳压块。317系列稳压块的型号很多：例如LM317HVH 、W317L 等。电子爱好者经常用317稳压块制作输出电压可变的稳压电源。 稳压电源的输出电压可用下式计算，V o 1.25（1R 2/R 1）。仅仅从公式本身看，R 1、R 2的电阻值可以随意设定。然而作为稳压电源的输出电压计算公式，R 1和R 2的阻值是不能随意设定的。 317稳压块的输出电压变化范围是V o 1.25V 37V （高输出电压的317稳压块如LM317HV A 、LM317HVK 等，其输出电压变化范围是V o 1.25V 45V ），所以R 2/R 1的 U 比值范围只能是028.6。 关键字:变压器整流滤波稳压桥式整流稳压块二极管 设计要求 方案选择 方案1：可调式三端稳压电源设计 三端稳压电源构成直流可调原理框图如3.2.1所示。该方案需使用三端稳压芯片CW317作为稳压电路可调部分，其输出电压调整范围宽。 优点：该方案结构简单，使用方便，干扰和噪音小 缺点：数字电位器误差较大，控制精度不够高。 方案2：采用A/D 或D/A 采用A/D 和D/A 构成直流电源的电路如图3.2.2和所示。采用单片机构成直流电源的电路如图1.3所示，利用AVR 单片机自带的D/A 口DAC0输出02.5V 的电压，然后经一级反相放大器和跟随器，此时可以输出0到5V 电压。但是因为A/D 变换器只能采集0到+2.56V 的电压，所以再在跟随器后面加一级反相放大器器然后送回到A/D 采样，MCU 比较发现DAC0输出为正确电压时，则从跟随器后直接输出电压，这样就可以输出0到-5V 的电压了。当需要正相电压时从DAC1口输出电压，这时就不需要反相，其它原理与DAC0相似。 图3.2.1 三端可调式稳压器电路原理图 图3.2.2 采用D/A和A/D方案的电路原理图 优点：精确度高，纹波小，效率和密度比较高，可靠性也不错。 缺点：电路相对复杂，AVR单片机的IO口不能容忍负电压，否则会被损坏。 方案3：晶体管串联式直流稳压电路 晶体管串联式直流稳压电路。电路框图如图3.2.3所示，该电路中，输出电压UO经取样电路取样后得到取样电压，取样电压与基准电压进行比较得到误差电压，该误差电压对调整管的工作状态进行调整，从而使输出电压发生变化，该变化与由于供电电压UI发生变化引起的输出电压的变化正好相反，从而保证输出电压UO为恒定值(稳压值)。 图3.2.3 晶体管串联式直流稳压电路框图 优点：单纯的电路很简单，易于连接 缺点：增加辅助电源后电路结构复杂，多采用分立式原件，电路可靠性低 方案4：采用7805构成直流电源 采用7805构成直流电源的电路如图3.3.4所示，改变RP阻值使7805的公共端的电压在0到10V之间可调，则7805的输出端电压就可实现-5V+5V之间可调了。这种方案是利用了7805的输出端与公共端的电压固定为+5的特性来设计的。 图3.3.4 7805构成的直流电源电路图 优点：简单快捷，精确度高 缺点：存在不好数控的问题 直流稳压电源是电子设备能量的提供者，对直流电源要求是：输出电压的幅值稳定，平滑，变换频率高，负载能力强，温度稳定性好。综合以上四种方案，得出结论，第1种方案最可行。总体设计应该简单耐用。 主要器件选择 直流稳压电源包括变压器，整流，滤波，稳压电路，负载组成。 （1） 整流电路：交流电压转变成单向脉动直流电 a 、半波整流 U0= ()t d u ? 021= ()()t d t u ? 2sin 221 = 2 U 2=0.45U2 b 、桥式整流 然而单相桥式整流电路与半波整流电路相比，在相同的变压器副边电压下，对二极管的参数要求式一样的，并且还具有输出电压高、变压器利用率高、脉动小等优点，因此在次设计中我选用单相桥式整流电路。 在调整管部分，既可以采用单管调整也可以采用复合管调整，但在此设计中要求额 定电流lm 200mA ，因此在此设计中我选用单管做调整管。 （2）滤波电路： 经整流后的电压仍具有较大的交流分量，必须通过滤波电路将交流分量滤掉。尽量保留其输出中的直流分量，才能获得比较平滑的直流分量。 可以利用电容两端电压不能突变或流经电感的电流不能突变的特点，将电容与负载 并联，或将电感与负载串联就能起来滤波作用。 （3）稳压电路： 由于滤波后的直流电压Ui 受电网电压的波动和负载电流变化的影响（T 的影响）很 难保证输出电流电压的稳定。所以必须在滤波电路和负载一直加上稳压电路，才能保证输出直流电压的进一步稳定。 设计方案原理框图,总体电路图，接线图及说明： 交流电网220V 的电压通过电源变压器将变为需要的电压值，然后通过整流电路将交流电压变成脉动的直流电压。由于此脉动的直流电压还含有较大的纹波，必须通过滤波电路加以滤波，从而得到平滑的直流电压。但这样的电压还是会随电网电压波动、负载和温 度等的变化而变化。因而在整流、滤波电路之后，还须接稳压电路，保证输出的直流电压稳定。 如下图基本电路图所示，220V交流电经变压器产生低压交流电，D1、D2、D3、D4和C构成整流滤波电路，产生20V的直流电压，Rw调整输出电压大小。 （1）稳压过程。输出电压因某种原因变化时，LM317构成的电压调整器就能够调整输出电压，使其保持恒定。 （2）输出电压调整过程。Rw用于调整输出电压大小。当Rw滑动端向上滑时，基极电压Ub就上升，使输出电压变小。若当Rp滑动端向下滑时，输出电压则会变大。 （3）用317稳压块制作稳压电源时，稳压电源输出的有载电压和空载电压差别较大。7V；输出电流为0.10.5A；工作结温同样分为-55+155，-25+150，0+125三类电压调整率的典型值为0.01/V，负载调整率的典型值为0.1，内部含有过流、过热和调整管安全工作区保护电路。 （4）总体电路图： 总体电路图