2022年不间断直流稳压电源教学教材.pdf

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1、不 间 断 直 流 稳 压 电 源精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 精品文档收集于网络，如有侵权请联系管理员删除模拟电子技术课程设计题目：不间断直流稳压电源班级专业名称电气工程及其自动化指导教师学生姓名年月摘要电子设备中都需要稳定的直流电源，大多数是通过将交流电通过整流，滤波和稳压后获得。整流电路用来将交流电压换为单向脉动的直流电压；滤波电路用来滤除其中的交流成分；稳压电路是用来维持输出直流电源的稳定。电子设备都离不开直流电源许多

2、电子设备要由电力网上的交流电所变化的电流来提供，设备不同，对电源的要求也不同。目 录前言.2第 1 章 总体电路设计 .2 1.1设计原理 .21.2总体框图 .2精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 精品文档收集于网络，如有侵权请联系管理员删除第2章单元电路设计 .3 2.1直流稳压电源的设计 .3 2.11变压电路设计 .3 2.12整流电路设计 .3 2.13滤波电路设计 .4 2.14稳压电路设计 .4 2.2切换电路的设计

3、.6 2.3欠压指示电路的设计 .6 第3章总原理图设计 .7 3.1原理图 .7 3.2元器件清单 .7 第4章仿真电路设计 .8 4.1仿真软件介绍 .8 4.2仿真电路图 .8 4.3仿真结果 .8 第5章课程设计总结 .8 致谢.8 参考文献 .9 前言当今社会人们极大的享受着电子设备带来的便利，但是任何电子设备都有一个共同的电路- 电源电路。大到超级计算机、小到袖珍计算器，所有的电子设备都必须在电源电路的支持下才能正常工作。当然这些电源电路的样式、复杂程度千差万别。超级计精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - -

4、 - - - - -第 3 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 精品文档收集于网络，如有侵权请联系管理员删除算机的电源电路本身就是一套复杂的电源系统。通过这套电源系统，超级计算机各部分都能够得到持续稳定、符合各种复杂规范的电源供应。袖珍计算器则是简单多的电池电源电路。不过你可不要小看了这个电池电源电路，比较新型的电路完全具备电池能量提醒、掉电保护等高级功能。可以说电源电路是一切电子设备的基础，没有电源电路就不会有如此种类繁多的电子设备能为负载提供稳定直流电源的电子装置。直流稳压电源的供电电源大都是交流电源，当交流供电电源的电压或负载电阻变化时，稳压器的直流输出电压都会保持

5、稳定。直流稳压电源随着电子设备向高精度、高稳定性和高可靠性的方向发展，对电子设备的供电电源提出了高的要求。稳压电源的分类，按输出电源的类型分有直流稳压电源和交流稳压电源。1、设计任务不间断直流稳压电源2、设计要求1不间断输出直流电压 +12V。2当电网供电时，由电网提供电源，当电网停电时，自动切换为电平供电。3要求有电网供电指示，电平电压低于10.5V 时有欠压指示。用一个DC12V 的继电器。第 1 章 总体电路设计1.1设计原理根据直流稳压电源的设计，通过降压、整流、滤波、稳压可设计出12 伏的稳压电源。设计一个切换电路可实现：当电网供电时，由电网提供电源，当电网停电时，自动切换为电平供电

6、。通过一个电压比较器控制继电器，从而实现欠压指示。1.2总体框图精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 精品文档收集于网络，如有侵权请联系管理员删除2.1直流稳压电源的设计2.11变压电路设计：通常直流稳压电源使用电源变压器来改变输入到后级电路的电压。电源变压器由初级绕组、次级绕组和铁芯组成。初级绕组用来输入电源交流电压，次级绕组组输出所需要的交流电压。通俗的说，电源变压器是一种电磁电转换器件，即初级的交流电转化成铁芯的闭合交变磁场，磁

7、场的磁力线切割次级线圈产生交变电动势。次级接上负载时，电路闭合，次级电路有交变电流通过。如下图所示：T12.12整流电路设计 ：整流电路的主要作用是由整流电路、直流中间电路和逆变电路三部分以及有关的辅助电路组成。在电流型变频器中整流电路的作用相当于一个直流电流源，而在电压型变频器中整流电路的作用则相当于一个直流电压源。经过变压器变压后的仍然是交流电，需要转换为直流电才能提供给后级电路，这个转换电路就是整流电路。在直流稳压电源中利用二极管的单项导电特性，将方向变化的交流电整流为直流电。整流电路的种类如下： 1、半波整流半波整流电路只利用电源的正半周，电源的利用效率非常低，所以半波整流电路仅在高电

8、压、小电流等少数情况下使用，一般电源电路中很少使用。 2、全波整流降压稳流滤波稳压切换电12v 输出12v 电平电压比继电器指示灯精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 精品文档收集于网络，如有侵权请联系管理员删除全波整流电路每个整流二极管上流过的电流只是负载电流的一半，比半波整流小一倍。由于全波整流电路需要特制的变压器，制作起来比较麻烦，所以在实际运用中很少使用。 3、桥式整流桥式整流电路使用普通的变压器，每个整流二极管上流过的电流是

9、负载电流的一半，与全波整流相同。桥式整流比全波整流多用了两个整流二极管，由于四个整流二极管连接成电桥形式，所以称这种整流电路为桥式整流电路。电路图如图所示：V1220 Vrms 50 Hz 0T1J3Key = A D11J4B421243354为了克服半波整流和全波整流的缺点在本设计中整流电路采用最常用的桥式整流电路。2.13滤波电路设计滤波电路利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同，实现滤波。电容器对直流开路，对交流阴抗小，所以电容器应该并联在负载两端。电感对直流阻抗小，对交流阻抗大，精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - -

10、 - - - - - -第 6 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 精品文档收集于网络，如有侵权请联系管理员删除因此电感应与负载串联。经过渺小滤波电路后，既可保留直流分量，又可滤掉一部分交流分量，改变了交直流成分的比例，减小了电路的脉动系数，改善了直流电压的质量。滤波电路的种类如下：1、电容滤波电路电容滤波电路是利用电容的充放电原理达到滤波的作用。在脉动直流波形的上升段，电容充电，由于充电时间常数很小，所以充电速度很快；在脉动直流波形的下降段，电容放电，由于放电时间常数很大，所以放电速度很慢。在电容还没有完全放电时再次开始进行充电。这样通过电容的反复充放电实现了滤波作用。

11、2 电感滤波电路电感滤波电路是利用储能元件电感器的电磁感应使电流不能突变的性质，把电感与整流电路的负载串联，也可以起到滤波的作用。3、复式滤波电路当单独使用电容或电感进行滤波，效果仍不理想时，可采用复式滤波电路。复式滤波电路常用的有三种类型，它们的电路组成原则是，把对交流阻抗大的元件与负载串联，以降落较大的纹波电压，而把对交流阻抗小的元件与负载并联以旁路较大的纹波电流。本设计为简易直流稳压电源，综上所述，采用结构简单、价格低廉的电容滤波电路。2.14稳压电路设计由于输入电压发生波动、负载和温度发生变化时，滤波电路输出的直流电压会随着变化。因此，为了维持输出电压稳定不变，还需加一级稳压电路。稳压

12、电路的作用是当外界因素（电网电压、负载、环境温度）发生变化时，能使输出直流电压不受影响，精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 精品文档收集于网络，如有侵权请联系管理员删除而维持稳定的输出。稳压电路一般采用集成稳压器和一些外围元件所组成。采用集成稳压器设计的稳压电源具有性能稳定、结构简单等优点。将串联稳压电源和保护电路集成在一个器件上，这个器件就是集成稳压器。早期的集成稳压器外引线较多，现在的集成稳压器只有三个：输入端、输出端和公共端，

13、称为三端集成稳压器。如图U1LM7812CTLINEVREGCOMMONVOLTAGE三端集成稳压器的工作原理如图：精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 8 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 精品文档收集于网络，如有侵权请联系管理员删除三端集成稳压器的基本应根据题目 12 伏电源的要求，本设计用cw7812更为适合。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 9 页，共 16 页

14、 - - - - - - - - - - 精品文档收集于网络，如有侵权请联系管理员删除2.2切换电路的设计切换电路实现的功能是：当交流市电断开时，自动转换到蓄电池供电；当交流市电恢复时，自动转换到交流市电供电，并且同时给蓄电池充电。我们设计的切换电路图如下所示：图中的 V38,R70,R71,V33 和 V32实际上构成了一个电源低电压检测和控制电路。主电源 12V正常供电时 V38 稳压二极管正常导通，这样在 R70上产生 1V 多的电压，此电压通过R71使 V32 的 B-E结 导通，所以V32 处在全导通状态，其集电极C上的电压近似为0， 这样 V33的 B-E 结也导通，V33也处于全

15、导通状态，此时VO =VCC ，后面的负载由主电源供电，同时VCC通过 R87 和 V43 对“电池“进行充电。现在分析关闭主电源的瞬间。外12V 电源刚被关闭的时候，电源电压从12V 开始下降，当电压降到约 11V 时, V38 截止， R70上的电压失去，V32 失去 B-E 结导通电压，因而也进入截止状态，同样道理， V33也立即截止， VCC就无法通过V33，此时改由“电池”通过R74 供电。2.3欠压指示电路的设计精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 10 页，共 16 页 - - -

16、 - - - - - - - 精品文档收集于网络，如有侵权请联系管理员删除R11kU27413247651V310.5 V 12R91kR101k18Q32N2222AKK1EDR201A1220V412 V 22V512 V 25R111k2600D81N4730AD91N4730A21X12.5 V 017VCC12V27VCC当电源电压小于 10.5 伏时，红灯亮。第 3 章 总原理图设计3.1 原理图V1220 Vrms 50 Hz 0T1U1LM7812CTLINEVREGCOMMONVOLTAGEC1100uFC2100nFC3680uFC4100nFD51N4741AR24R34

17、Q12N2222A78R41kQ22SA101511R51.3k 9D61N4001GPR6114R74D71N4001GP1600C51uFC61mFU3DC 10M W0.000V+-R810k130J2Key = A J3Key = A R11k15U27413247651V310.5 V 12R91kR101k18Q32N2222AKK1EDR201A1220V412 V 22V512 V 25R111k2600D81N4730AD91N4730A21X12.5 V 0X22.5 V D11J4B42124335062417J4Key = A VCC12V27VCC119J5Key =

18、 A 24103.2元器件清单符号元 器 件名称型号数量参数T 电 源 变1 220V 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 11 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 精品文档收集于网络，如有侵权请联系管理员删除压器C1 电 解 电容2 C2 电容2 CW7812 稳压器1 D 二极管1N4001 9 R 电阻9 1K RELY 继电器EDR201A12 1 E 电源4 12V 三极管2N2222A 3 运放741 U 电压表1 第章仿真电路设计4.1仿真软件介绍Multi

19、sim7以 SPICE为核心为用户提供了良好的操作平台，强大的元器件库，精度很高的仪表库，电路图编辑器和波形产生和分析器，并提供了较为全面的分析功能，如交流分析，直流扫描分析，瞬态分析等19 种功能，此外还提供了原理图输入接口，数字电路和模拟电路的仿真，VHDL/Verilog 设计接口与仿真， FPGA/CPLG 综合与设计， RF设计和后处理等功能。4.2仿真电路图精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 12 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 精品文档收集于网络，如有侵

20、权请联系管理员删除4.3 仿真结果第五章课程设计总结V1220 Vrms 50 Hz 0T1U1LM7812CTLINEVREGCOMMONVOLTAGEC1100uFC2100nFC3680uFC4100nFD51N4741AR24R34Q12N2222A78R41kQ22SA101511R51.3k 9D61N4001GPR6114R74D71N4001GP1600C51uFC61mFU3DC 10M W0.000V+-R810k130J2Key = A J3Key = A R11k15U27413247651V310.5 V 12R91kR101k18Q32N2222AKK1EDR201

21、A1220V412 V 22V512 V 25R111k2600D81N4730AD91N4730A21X12.5 V 0X22.5 V D11J4B42124335062417J4Key = A VCC12V27VCC119J5Key = A 2410精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 13 页，共 16 页 - - - - - - - - - - 精品文档收集于网络，如有侵权请联系管理员删除此次课程设计让我认识到了实践与理论的脱节，实践要有理论作为基础，实践也能促进我们对理论的理解，此外，

22、同学之间勤于合作，各司其职才能快速有效的完成任务，与同学的交流也让我发现了自己更多的不足。此次实践让我更好地认识并提升了自己的能力。致谢感谢赵玉菊老师的耐心指导，感谢朱炽，李东升，田亚军，冯赏全体六组同学的通力合作。此次设计是老师和我们六组同学共同的劳动成果。参考文献模拟电子技术基础简明教程第三版，杨素行主编，高等教育出版社，2006。参考文献：模拟电子技术基础第四版，华成英，童诗白主编，高等教育出版社，2006。电子技术基础模拟部分，第五版，康华光主编，高等教育出版社，2006。电子技术综合应用创新实训教程第一版，孔凡才，周良权主编，高等教育出版社，2006。电子技术实验基础，陈先容主编，国

23、防工业出版社，2004。电子线路课程设计，陈晓文主编，电子工业出版社，2004。电子线路设计实验测试第二版，谢自美主编，华中理工大学出版社，2000。电子电路实验及应用课程设计，卢结成主编，中国科学技术大学出版社，2002。电子技术常用器件应用手册，陈汝全主编，北京工业出版社，2002。电子技术基础实验电子电路实验设计仿真，陈大钦主编，高等教育出版社，2002。电子电路设计与实践，姚福安主编，山东科学技术出版社，2001。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 14 页，共 16 页 - - -

24、- - - - - - - 精品文档收集于网络，如有侵权请联系管理员删除模拟电子技术基础实验与课程设计，李万臣主编，哈尔滨工业出版社，2001。电子技术基础实验与课程设计，高吉祥主编，电子工业出版社，2002。模拟电子技术精品资源共享课网站本教学大纲自 2014 年 9 月开始执行。课程设计评分标准姓名朱炽学号20134139 存档号系别电气工程系专业电气工程及其自动化班 级工 1303 课程设计题目不间断直流稳压电源精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 15 页，共 16 页 - - - -

25、- - - - - - 精品文档收集于网络，如有侵权请联系管理员删除指导教师评语：签名：年月日1课程设计成绩：指导教师签名：年月日2答辩成绩：答辩小组组长签名：年月日3综合成绩：备注：1.“课程设计成绩”一项由指导教师根据学生在设计过程的表现及课程设计说明书评定，满分 100分。2.“答辩成绩”一项由指导老师根据答辩情况评定，满分 100分。3.“综合成绩”=“课程设计成绩” *80%+“答辩成绩”*20%。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 16 页，共 16 页 - - - - - - - - - -