直流穩(wěn)壓電源畢業(yè)論文課件

1、摘 要電子系統(tǒng)的應用領域越來越廣泛，電子設備的種類也越來越多，電子設備與人們的工作、生活的關系日益密切，而電子設備離不開可靠的電源，對電源的要求更加靈活多樣。電子設備的小型化和低成本化使電源以輕、薄、小和高效率為發(fā)展方向。穩(wěn)壓電源分為交流穩(wěn)壓電源和直流穩(wěn)壓電源兩大類，而直流穩(wěn)壓電源又可分為化學電源、開關型直流穩(wěn)壓電源、線性直流穩(wěn)壓電源和混合型直流穩(wěn)壓電源。電源是各種電子設備必不可少的的重要組成部分，其性能的優(yōu)劣直接關系到整個系統(tǒng)的安全性和可靠性指標。對于不同的電子設備和不同的應用場合，電子設備所需要的電源種類和對電源的輸入與輸出的指標都有著不同的要求。在電子設備電源的設計上，要根據電子設備對電

2、源提出的技術指標，發(fā)揮線性穩(wěn)壓器和開關穩(wěn)壓器的各自的特點，以此來滿足電子設備對電源提出的不同的要求。單片機的引入，使電源的性能以及安全性大大提高。智能化的實現，使電源的實用性更強，為電源的發(fā)展提供了強有力的后盾 關鍵詞：電路設計 穩(wěn)壓電源組成 電源分類 晶體穩(wěn)壓管目 錄摘 要I第一章 前 言1第二章 設計任務和設計步驟22.1 設計任務22.2 步驟2第三章 方案論證與比較33.1 穩(wěn)壓電源的分類33.2 穩(wěn)壓電源部分方案33.3 三端集成穩(wěn)壓芯片43.4 數字顯示部分4第四章 可調節(jié)直流穩(wěn)壓電源54.1直流穩(wěn)壓電源的組成54.2 參數計算94.3 可調節(jié)直流穩(wěn)壓電源原理圖104.4 元件的選

3、擇10第五章 ±5V直流穩(wěn)壓電源（7107工作電源）115.1 原理簡述115.2 ±5V直流穩(wěn)壓電源原理電路115.3 元件的選擇11第六章 晶體管并聯穩(wěn)壓電源126.1 電路原理分析126.2 元件選擇126.3 使用復合調整管的并聯穩(wěn)壓電源136.4 并聯穩(wěn)壓電源的優(yōu)缺點13第七章 實驗147.1 通過實驗獲取直流電源相關知識147.2 設計任務147.3 設計要求14第八章 總結17參考文獻18 17商丘工學院畢業(yè)論文（設計）第一章 前 言 當今社會人們極大的享受著電子設備帶來的便利，但是任何電子設備都有一個共同的電路-電源電路。大到超級計算機、小到袖珍計算器，所有

4、的電子設備都必須在電源電路的支持下才能正常工作。當然這些電源電路的樣式、復雜程度千差萬別。超級計算機的電源電路本身就是一套復雜的電源系統(tǒng)。通過這套電源系統(tǒng)，超級計算機各部分都能夠得到持續(xù)穩(wěn)定、符合各種復雜規(guī)范的電源供應。袖珍計算器則是簡單的電池電源電路。不過你可不要小看了這個電池電源電路，比較新型的電路完全具備電池能量提醒、掉電保護等高級功能?？梢哉f電源電路是一切電子設備的基礎，沒有電源電路就不會有如此種類繁多的電子設備。高壓電源是核輻射探測儀器中不可缺少的一部分，供給核輻射探測器件(如:正比計數管、GM計數管、光電倍增管以及半導體探測器等)高壓配合其它儀器做能譜分析或放射性強度測量之用此外，

5、高壓直流電源也廣泛應用于各行各業(yè)，農業(yè)領域也有應用，例如農業(yè)環(huán)境靜電除塵，靜電噴霧殺蟲，農業(yè)物料靜電噴涂包裹，農產品加工中的靜電植絨、農業(yè)生物靜電效應研究、靜電殺菌、農業(yè)種子靜電處理等等。第二章 設計任務和設計步驟2.1 設計任務制作一個帶數字顯示的可調的直流穩(wěn)壓電源，可采用線性穩(wěn)壓電源或者開關電源的形式。要求：1. 電源用220v交流電供電。  2直流輸出范圍9v到12v。  3. 輸出電流至少能達到500mA。  4. 輸出電壓幅值小于50mv。  5. 輸出電壓的大小可以通過數碼管顯示，顯示結果精確到小數點后1位（即百

6、分位可以不準），顯示結果與實際輸出電壓誤差不超過5%（以萬用表測量為準）。2.2 步驟2.2.1 電路圖設計（1） 確定目標：設計整個系統(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。（2）系統(tǒng)分析：根據系統(tǒng)功能，選擇各模塊所用電路形式。（3）參數選擇：根據系統(tǒng)指標的要求，確定各模塊電路中元件的參數。（4）總電路圖：連接各模塊電路。2.2.2 電路安裝、調試（1）為提高學生的動手能力，學生自行設計印刷電路板，并焊接。（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。（3）重點測試穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓系數。（4）將各模塊電路連起來，整機調試

7、，并測量該系統(tǒng)的各項指標第三章 方案論證與比較3.1 穩(wěn)壓電源的分類穩(wěn)壓電源的分類方法繁多，按輸出電源的類型分有直流穩(wěn)壓電源和交流穩(wěn)壓電源；按穩(wěn)壓電路與負載的連接方式分有串聯穩(wěn)壓電源和并聯穩(wěn)壓電源；按調整管的工作狀態(tài)分有線性穩(wěn)壓電源和開關穩(wěn)壓電源；按電路類型分有簡單穩(wěn)壓電源和反饋型穩(wěn)壓電源等等。如此繁多的分類方式會讓我們摸不著頭腦，不知道從哪里入手，我們必須弄清楚各個類別的特點，才能從中選出最佳方案。3.2 穩(wěn)壓電源部分方案方案一：簡單的并聯型穩(wěn)壓電源并聯型穩(wěn)壓電源的調整元件與負載并聯，因而具有極低的輸出電阻，動態(tài)特性好，電路簡單，并具有自動保護功能；負載短路時調整管截止，可靠性高，但效率低，

8、尤其是在小電流時調整管需承受很大的電流，損耗過大。方案二：輸出可調的開關電源  開關電源的功能元件工作在開關狀態(tài)，因而效率高，輸出功率大；且容易實現短路保護與過流保護，但是電路比較復雜，設計繁瑣，在低輸出電壓時開關頻率低，紋波大，穩(wěn)定度差，因而也不能采用此方案方案三：串聯型穩(wěn)壓電源 并聯穩(wěn)壓電源有效率低、輸出電壓調節(jié)范圍小和穩(wěn)定度不高這三個缺點。而串聯穩(wěn)壓電源正好可以避免這些缺點，所以現在廣泛使用的一般都是串聯穩(wěn)壓電源。而簡易串聯穩(wěn)壓電源輸出電壓受穩(wěn)壓管穩(wěn)壓值的限制無法調節(jié)，必須對簡易穩(wěn)壓電源進行改進，增加一級放大電路，專門負責將輸出電壓的變化量放大后控制調整管的工作。由于整個控制過

9、程是一個負反饋過程，所以這樣的穩(wěn)壓電源叫串聯負反饋穩(wěn)壓電源。 綜合考慮效率，輸出功率，輸入輸出電壓，負載調整率，紋波系數，本設計選用方案三，要求較低，因而較易實現.對于效率和紋波的要求可以通過仔細調整磁性元件的參數(L，Q，M等)使其工作在最佳狀態(tài)，所以我們在選擇方案的時候考慮到電路要簡單，元件要容易找，還有在電路設計的時候避免遇到某些不必要的問題，所以我們選擇了上述的方案中的第三個方案;第三個方案就能夠達到我們的要求，所以方案三我們采用了。穩(wěn)壓電路部分可以采用三極管等分立元件來實現，也可以采用集成三端集成穩(wěn)壓芯片。從性價比來說，采用三端集成穩(wěn)壓芯片來實現要好很多，現在的穩(wěn)壓芯片功能強大，且價

10、格低廉，很適合我們此次的設計。 3.3 三端集成穩(wěn)壓芯片方案一：采用7805三端穩(wěn)壓器電源   固定式三端穩(wěn)壓電源(7805)是由輸出腳Vo，輸入腳Vi和接地腳GND組成，它的穩(wěn)壓值為+5V，它屬于CW78xx系列的穩(wěn)壓器，輸入端接電容可以進一步的濾波，輸出端也要接電容可以改善負載的瞬間影響，此電路的穩(wěn)定性也比較好，只是采用的電容必須要漏電流較小的鉭電容，如果采用電解電容，則電容量要比其它的數值要增加10倍，但是它不可以調整輸出的直流電源;所以此方案不易采用。    方案二：采用LM317可調式三端穩(wěn)壓器電源 LM317可調式三端穩(wěn)壓

11、器電源能夠連續(xù)輸出可調的直流電壓.不過它只能連續(xù)可調的正電壓，穩(wěn)壓器內部含有過流，過熱保護電路;由一個電阻(R)和一個可變電位器(RP)組成電壓輸出調節(jié)電路，輸出電壓為:Vo=1.25(1+RP/R).由此可見此穩(wěn)壓器的性能和穩(wěn)壓穩(wěn)定度都比上一個三端穩(wěn)壓電源要好，所以此此方案可選，此電源就選用了LM317三端穩(wěn)壓電源，也就是方案二，LM317其特性參數：輸出電壓可調范圍：1.2V37V；輸出負載電流：1.5A；輸入與輸出工作壓差U=Ui-Uo（340V）；能滿足設計要求,故選用LM317組成穩(wěn)壓電路。3.4 數字顯示部分方案一：用AT89C2051實現模數轉換 利用單片機的軟硬件資源實現高精度

12、高速A/D轉換，轉換精度和轉換速度還可以通過軟件來改變，價格也低廉。不過對軟件部分要求較高，比較難實現。方案二：采用三位半A/D轉換器ICL7107 ICL7107是高性能，低功耗的三位半A/D轉換器，它含有七段譯碼器，顯示驅動，參考源和時鐘系統(tǒng)，它將高性能和低成本結合在一起。由于內部集成了驅動電路，因此外圍電路十分簡單，可以很容易實現本次設計中的電壓數字顯示功能。雖然精度相對方案一要差，不過對于本次設計的要求已經足夠了，所以數字顯示部分采用方案二。第四章 可調節(jié)直流穩(wěn)壓電源4.1 直流穩(wěn)壓電源的組成 直流穩(wěn)壓電源由變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四部分構成。各個部分的功能：（1

13、）電源變壓器：是降壓變壓器，它將電網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。（2）整流電路：利用單向導電元件，把50Hz的正弦交流電變換成脈動的直流電（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。（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，不隨交流電網電壓和負載的變化而變化。4.1.1  整流電路 整流電路有單相半波、全波、橋式和倍壓整流；三相半波、三相橋式全波整流等多種電路。以下主要介紹小功率電源中常用的單相橋式。為分析簡單起見，我們把二極管當作理想元件處理，即二極管的正

14、向導通電阻為零，反向電阻為無窮大。在u2的正半周內，二極管D1、D2導通，D3、D4截止；u2的負半周內，D3、D4導通，D1、D2截止。正負半周內部都有電流流過的負載電阻RL，且方向是一致的。電路的輸出波形如圖4-1-1所示。圖4-1 在橋式整流電路中，每個二極管都只在半個周期內導電，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，即電路中的每只二極管承受的最大反向電壓為 (U2是變壓器副邊電壓有效值)。4.1.2  濾波電路一、電路的組成交流電壓經整流電路整流后輸出的是脈動直流，其中既有直流成分又有交流成份。濾波電路就是利用儲能元件電容兩端的電壓(或通過電感中的電流)不能

15、突變的特性, 將電容與負載RL并聯(或將電感與負載RL串聯)，濾掉整流電路輸出電壓中的交流成份，保留其直流成份，達到平滑輸出電壓波形的目的。這一過程稱為濾波。單項橋式電容濾波電路如下圖：圖4-2二、電容濾波電路的特點(1) 輸出電壓U0與時間常數RLC有關，RLC愈大電容器放電愈慢U0(平均值)愈大。一般取(T為電源電壓的周期)近似估算: U0=1.2U2;(2) 流過二極管瞬時電流很大，RLC越大U0越高,負載電流的平均值越大整流管導電時間越短ID的峰值電流越大。 通過以上全波整流電容濾波電路的波形圖和分析可以看出：（1）并聯電容濾波后，輸出電壓直流成份（即輸出電壓平均值）提高了；脈動成份降

16、低了（即輸出波形平滑）。（2）電容放電時間常數RLC愈大，放電愈慢，輸出電壓愈高，脈動愈小，濾波效果愈好。（3）輸出電壓隨輸出電流（負載電流）增大而下降較快，輸出特性較軟。（4）濾波電容愈大，濾波效果愈好，但整流二極管的導通時間愈短，其中的電流沖擊也愈大。電容濾波電路適用于輸出電壓較高,負載電流較小且負載變動不大的場合。4.1.3  穩(wěn)壓電路 隨著半導體工藝的發(fā)展,現在已生產并廣泛應用的單片集成穩(wěn)壓電源，具有體積小,可靠性高,使用靈活,價格低廉等優(yōu)點。最簡單的集成穩(wěn)壓電源只有輸入，輸出和公共引出端,故稱之為三端集成穩(wěn)壓器.根據設計所要求的性能指標，選擇集成三端穩(wěn)壓器。因為要求輸出電壓

17、可調，所以選擇三端可調式集成穩(wěn)壓器?？烧{式集成穩(wěn)壓器，常見主要有CW317、CW337、LM317、LM337。317系列穩(wěn)壓器輸出連續(xù)可調的正電壓，337系列穩(wěn)壓器輸出可調的負電壓，可調范圍為1.2V37V，最大輸出電流為1.5A。穩(wěn)壓內部含有過流、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。其電壓調整率和電流調整率均優(yōu)于固定式集成穩(wěn)壓構成的可調電壓穩(wěn)壓電源。LM317系列和lM337系列的引腳功能相同。LM317作為輸出電壓可變的集成三端穩(wěn)壓塊,是一種使用方便、應用廣泛的集成穩(wěn)壓塊。LM317系列穩(wěn)壓塊的型號很多:例如LM317HVH、W317L等。電子愛好者經常用LM

18、317穩(wěn)壓塊制作輸出電壓可變的穩(wěn)壓電源(其電路的基本形式如下圖所示)。 圖4-3直流穩(wěn)壓電源穩(wěn)壓電源的輸出電壓可用下式計算：Vo=1.25(1+R2/R1) 僅僅從公式本身看,R1、R2的電阻值可以隨意設定。然而R1和R2的阻值是不能隨意設定的。首先317穩(wěn)壓塊的輸出電壓變化范圍是Vo=1.25V37V(高輸出電壓的317穩(wěn)壓塊如LM317HVA、LM317HVK等,其輸出電壓變化范圍是Vo=1.25V45V),所以R2/R1的比值范圍只能是028.6。其次是317穩(wěn)壓塊都有一個最小穩(wěn)定工作電流,有的資料稱為最小輸出電流,也有的資料稱為最小泄放電流。最小穩(wěn)定工作電流的值一般為1.5mA。由于3

19、17穩(wěn)壓塊的生產廠家不同、型號不同,其最小穩(wěn)定工作電流也不相同,但一般不大于5mA。當317穩(wěn)壓塊的輸出電流小于其最小穩(wěn)定工作電流時,317穩(wěn)壓塊就不能正常工作。當317穩(wěn)壓塊的輸出電流大于其最小穩(wěn)定工作電流時,317穩(wěn)壓塊就可以輸出穩(wěn)定的直流電壓。如果用317穩(wěn)壓塊制作穩(wěn)壓電源,沒有注意317穩(wěn)壓塊的最小穩(wěn)定工作電流,那么你制作的穩(wěn)壓電源可能會出現下述不正?，F象:穩(wěn)壓電源輸出的有載電壓和空載電壓差別較大。 要解決317穩(wěn)壓塊最小穩(wěn)定工作電流的問題,可以通過設定R1和R2阻值的大小,而使317穩(wěn)壓塊空載時輸出的電流大于或等于其最小穩(wěn)定工作電流,從而保證317穩(wěn)壓塊在空載時能夠穩(wěn)定地工作。此時,

20、只要保證Vo/(R1+R2)1.5mA,就可以保證317穩(wěn)壓塊在空載時能夠穩(wěn)定地工作。上式中的1.5mA為317穩(wěn)壓塊的最小穩(wěn)定工作電流。當然,只要能保證317穩(wěn)壓塊在空載時能夠穩(wěn)定地工作,Vo/(R1+R2)的值也可以設定為大于1.5mA的任意值。 經計算可知R1的最大取值為R10.83K。又因為R2/R1的最大值為28.6。所以R2的最大取值為R223.74K。在使用317穩(wěn)壓塊的輸出電壓計算公式計算其輸出電壓時,必須保證R10.83K,R223.74K兩個不等式同時成立,才能保證317穩(wěn)壓塊在空載時能夠穩(wěn)定地工作。當然在317穩(wěn)壓塊的輸出端并聯泄流電阻R ,也可以為317穩(wěn)壓塊提供最小穩(wěn)

21、定工作電流。但是,由于并聯的泄流電阻不能隨輸出電壓的變化而變化,如果要保證317穩(wěn)壓塊在輸出電壓為1.25V時,其輸出電流大于其最小穩(wěn)定工作電流,則在317穩(wěn)壓塊的輸出電壓為37V時,流過泄流電阻的電流就太大了,這樣不僅浪費了電能,而且增加了317穩(wěn)壓塊的負擔,不是一種妥當的辦法。 結論：1317穩(wěn)壓塊的輸出電壓變化范圍是Vo=1.25V37V，故R2/R1的比值范圍只能是028.6；2. 317最小穩(wěn)定工作電流的值一般為1.5mA，需要保證Vo/(R1+R2)1.5mA，經計算可知R1的最大取值為R10.83K，電阻R1常取值 。又因為R2/R1的最大值為28.6。所以R2的最大取值為R22

22、3.74K。 4.2 參數計算（1）選擇電源變壓器1）確定副邊電壓U2:根據性能指標要求：Uomin=9V Uomax=12V又 Ui-Uomax(Ui-Uo)min Ui-Uoin(Ui-Uo)max（其中：（Ui-Uo）min=3V，(Ui-Uo)max=40V（LM317輸入與輸出工作壓差U=Ui-Uo：340） 15VUi49V此范圍中可任選 ：Ui=17V=Uo1；根據 Uo1=(1.11.2)U2可得變壓的副邊電壓： 2）確定變壓器副邊電流I2： Io1=Io又副邊電流I2=(1.52)IO1 取IO=IOmax=500mA則I2=1.50.5A=0.75A3）

23、選擇變壓器的功率：變壓器的輸出功率：Po=I2U2=11.3W（2）選擇整流電路中的二極管 變壓器的副邊電壓U2=15V 橋式整流電路中的二極管的反向擊穿電壓為UBR=50V>21V；最大整流電流為IF=1A>0.25A。（3）濾波電路中濾波電容的選擇 根據輸出電流大小選擇濾波電容C的參數。輸出電壓為12V，最大輸出電流為1A，則1A輸出電流對應的負載電阻R=15；根據（35）T/2條件，則C1=13003300uF，取2200uF-3300uF可以滿足要求。 在這種情況下，濾波輸出電壓uo=1.2ui(有效值)。電路中濾波電容承受的最高電壓為21V，所以所選電容器的耐壓應大于21

24、V。4.3 可調節(jié)直流穩(wěn)壓電源原理圖 D1和D2作用是：當輸出短路時，C13上的電壓D2泄放掉，從而達到反偏保護的目的。此外，當輸入短路時，C14等元件上儲存的電壓會通過D1泄放掉，用于防止內部內部調整管反偏。C13用以提高LM317的紋波抑制能力。C14用以改善IC的瞬態(tài)響應。C11和C12用于輸入整流濾波。還有LM317因溫度升高而截止，必須加散熱片。4.4 元件的選擇由上面的參數計算可知， 我們選擇輸出電壓U2為15V，功率34W的變壓器整流整流電路中的二極管選用IN4001，耐壓50V，電流1A。也可由四個整流二極管組成，也可直接用集成的整流橋塊代替。C11選用電解電容2200UF，C

25、12選用陶瓷電容0.1UF，C13選用電解電容4.7UF，C14選用電解電容100UF，C15選用0.1UF，DI和D2的二極管選用IN4001，R14選用120金屬膜電阻，R12和R11選用1K多圈可調精密電位器，R13選用1K粗調電位器。注意： 因為大容量電解電容有一定的繞制電感分布電感，易引起自激振蕩，形成高頻干擾，所以穩(wěn)壓器的輸入、輸出端常并入瓷介質小容量電容用來抵消電感效應，抑制高頻干擾。第五章 ±5V直流穩(wěn)壓電源（7107工作電源）5.1 原理簡述 原理與上述可調節(jié)直流穩(wěn)壓電源大同小異，我們依然采用三端集成穩(wěn)壓器。方案一、采用7805輸出正5V，7905輸出負5V來實現。

26、方案二、采用7805輸出正5V，并將其輸入電壓反轉器7660，從而輸出負5V。5.2 ±5V直流穩(wěn)壓電源原理電路 圖5-1 這個方案均可以實現要求，但是為了讓電路的元件在焊接的時候更加緊湊，減少焊接的元件數目，而且從成本上考慮，我們采用方案二。由于這里的5V電源是作為數字電壓表的工作電源，由于該部分電量較大（約100mA），并有測量精度的要求，所以必須保證穩(wěn)壓芯片有足夠的散熱面積，確保長期可靠工作。5.3  元件的選擇 C11選用電解電容2200UF，C12選用陶瓷電容0.1UF，C14選用電解電容100UF,C15選用0.1UF,二極管D1選用IN4001,C2

27、1和C22選用電解電容10UF。第六章 晶體管并聯穩(wěn)壓電源6.1 電路原理分析 晶體管并聯穩(wěn)壓電源。其中T1是調整管、D1是基準穩(wěn)壓管，R1是D1的限流電阻，R2是限流電阻，R3是負載。這個穩(wěn)壓電路的輸出電壓約等于穩(wěn)壓管D1的穩(wěn)壓值（實際上要加上T1發(fā)射結電壓，一般鍺管取0.3V，硅管取0.7V）。這是由于電源在工作時，T1發(fā)射結導通，發(fā)射極電壓與基極電壓保持一致，而基極電壓被D1穩(wěn)定在一個固定值。這個電路可以看作T1將D1的穩(wěn)壓作用放大了倍，相當于接入一個穩(wěn)壓值為D1穩(wěn)壓值，穩(wěn)壓效果為倍D1穩(wěn)壓效果的穩(wěn)壓管。電路工作原理是： UIUD1（UT1）EC（IT1）ECIR2UR2（UT1）EC

28、UIUD1（UT1）EC（IT1）ECIR2UR2（UT1）EC 6.2 元件選擇 這個電路選擇元件的步驟與硅穩(wěn)壓管并聯穩(wěn)壓電路類似，主要從下面幾個方面考慮。 （1）初選調整管T1和穩(wěn)壓管D1 選擇調整管T1時，主要考慮其額定電流ICM要大于輸出電流IO，以保證負載開路時調整管不會因為電流過大而損壞。另外，為了保證調整管有良好的調整作用，還要求值大、漏電流小。選擇穩(wěn)壓管D1時，主要考慮其穩(wěn)定電壓與T1發(fā)射結電壓之和要等于輸出電壓。 （2）選定輸入電壓Ui 為保證穩(wěn)壓電源的效率，輸入電壓一般不要選擇過高，以不超過2 Ui為宜。 （3）選定限流電阻R2 對于并聯穩(wěn)壓電路而言，限流電阻R2是整個電路

29、工作好壞的關鍵。R2選擇大，穩(wěn)壓效果較好，但功耗大（因為電阻功耗PI*IR），同時要求輸入電壓增大，電源的效率就比較低。具體計算方法可參考硅穩(wěn)壓管并聯穩(wěn)壓電路元件選擇的第三步。 （4）檢查電路穩(wěn)定度 整個電路的穩(wěn)定度需要根據實際電路的要求來確定，如果穩(wěn)定度不夠，可以適當增加R1和UI，還可以選擇值較大、漏電流較小的調整管。 6.3 使用復合調整管的并聯穩(wěn)壓電源 使用復合調整管的并聯穩(wěn)壓電源，電路最大的區(qū)別是將調整管改為符合管結構，這樣既可以得到較大的值，又能夠有較大的ICM。元件選擇時可采用類似的方法，但是由于這個電路的電流較大，要注意限流電阻R1選擇時除考慮阻值外還要考慮其功率。以免負載斷路

30、時燒壞限流電阻。 6.4 并聯穩(wěn)壓電源的優(yōu)缺點并聯穩(wěn)壓電源的優(yōu)點： ·有過載自保護性能，輸出斷路時調整管不會損壞。 ·在負載變化小時，穩(wěn)壓性能比較好。 ·對瞬時變化的適應性較好。 并聯穩(wěn)壓電路的缺點： ·效率較低，特別是輕負載時，電能幾乎全部消耗在限流電阻和調整管上。 ·輸出電壓調節(jié)范圍很小。 其實并聯穩(wěn)壓電源的這些優(yōu)點對于串聯穩(wěn)壓電源而言，都可以通過采用一些特殊的電路實現。但是并聯穩(wěn)壓電源的這些固有的缺點卻很難改進，所以現在普遍使用的都是串聯穩(wěn)壓電源。使用注意事項：第一，請注意功率不能太大；第二，防水防塵防摔防震需要注意；第三，通電時，電壓不

31、能太大。第七章 實驗7.1 通過實驗獲取直流電源相關知識 通過集成直流穩(wěn)壓電源的設計、安裝和調試，要求學會：(1)選擇變壓器、整流二極管、濾波電容及集成穩(wěn)壓器來設計直流穩(wěn)壓電源；(2)掌握直流穩(wěn)壓電路的調試及主要技術指標的測試方法。7.2 設計任務 設計一波形直流穩(wěn)壓電源應滿足：(1)當輸入電壓在220V±10%時，輸出電壓從312V可調，輸出電流大于1A；(2)輸出紋波電壓小于5mV，穩(wěn)壓系數小于5×10-3，輸出內阻小于0.1歐。7.3 設計要求 (1)電源變壓器只做理論設計；(2)合理選擇集成穩(wěn)壓器；(3)完成全電路理論設計、計算機輔助分析與仿真、安裝調試、繪制電路圖

32、，自制印刷板；(4)撰寫設計報告、調試總結報告及使用說明書；(5)儀器與器材、自耦調壓器、雙蹤示波器、萬用表（模擬或數字）、交流毫伏表各一臺，自制電路板的各種工具一套及元器件若干；(6)原理與分析。1、直流電源的基本工作原理： 當市電經過輸入開關接通變壓器將市電電壓轉換成所設計的電壓后,進入了預穩(wěn)壓電路,預穩(wěn)壓電路是對所要的輸出電壓進行初步穩(wěn)壓,其目的是降低大功率調整管的輸入與輸出之間的管壓降，減少大功率調整管的功耗，提高直流電源的工作效率，預穩(wěn)壓電源一般由可控硅無級移相調整式用繼電器切換變壓器輸出的抽頭進行穩(wěn)壓。經過預穩(wěn)壓電源和濾波器后,得到的電壓基本穩(wěn)定紋波相對較小的直流電,經過在控制電路

33、的控制的大功率調整管進行精確快速的頂壓后,將得到穩(wěn)壓精度和性能符合標準的直流電壓再經過濾波器進行濾波后既得到我們所需要的輸出直流電，為了得到我們所需要的輸出電壓值或穩(wěn)流電流值，我們還需要對輸出的電壓值和電流值進行取樣檢測并將其傳送到控制/保護電路，控制/保護電路將檢測到的輸出電壓值錢和電流值與電壓/電流設定電路所設定的值進行比較分析后，驅動預穩(wěn)壓電路和大功率調整管使直流穩(wěn)壓電源能輸出我們所設定的電壓和電流值，同時當控制/保護電路檢測到異常的電壓或電流值等情況下將啟動保護電路使直流電源進入保護狀態(tài)。2穩(wěn)壓電流的性能指標及測試方法 直流電源的技術指標分為兩種：一種是特性指標包括：允許輸入電壓、輸出

34、電壓、輸出電流及輸出電壓調節(jié)范圍等；另一種是質量指標，用來衡量輸出直流電壓的穩(wěn)定程度，包括穩(wěn)壓系數（或電壓調整率）、輸出電阻（或電流調整率）、紋波電壓（周圍與隨機漂移）及溫度系數。穩(wěn)壓電源性能指標測試電路。（1）紋波電壓：疊加在輸出電壓上的交流電壓分量。用示波器觀測其峰峰值一般為毫伏量級。也可用交流毫伏表測量其有效值，但因紋波不是正弦波，所以有一定的誤差，一般直流電源的紋波電壓VP-P10mV。（2）穩(wěn)壓系數：在負載電流、環(huán)境溫度不變的情況下，輸入電壓的相對變化引起輸出電壓的相對變化。（3）電壓調整率：輸入電壓相對變化為±10%時的輸出電壓相對變化量，穩(wěn)壓系數和電壓調整率均說明輸入電

35、壓變化對輸出電壓的影響，因此只需測試其中之一即可。（4） 輸出電阻及電流調整率 ，輸出電阻與放大器的輸出電阻相同，其值為當輸入電壓不變時，輸出電壓變化量與輸出電流變化量之比的絕對值。電流調整率：輸出電流從0變到最大值時所產生的輸出電壓相對變化值。輸出電阻和電流調整率均說明負載電流變化對輸出電壓的影響，因此也只需測試其中之一即可。3. 直流電源的基本技術參數直流一般輸入電壓:AC220V±10% 50Hz±5Hz，輸出的紋波與噪聲：Cv1mvrms CC5mARms 。4. 選用要點 1） 220V和110V直流系統(tǒng)應采用蓄電池組。48V及以下的直流系統(tǒng)，可采用蓄電池組，也可

36、采用由220V或110V蓄電池組供電的電力用直流電源變換器(DCDC變換器)。2）供電距離較遠的輔助車間，當需要直流電源時，宜獨立設置直流系統(tǒng)。3）蓄電池組正常應以浮充電方式運行。4）鉛酸蓄電池組不宜設置端電池，鎘鎳堿性蓄電池組宜減少端電池的個數。 5）直流系統(tǒng)標稱電壓 專供控制負荷的直流系統(tǒng)宜采用110V。專供動力負荷的直流系統(tǒng)宜采用220V?？刂曝摵珊蛣恿ω摵珊喜⒐╇姷闹绷飨到y(tǒng)宜采用220V。 6）充電裝置 應滿足蓄電池組的充電和浮充電要求。應為長期連續(xù)工作制。充電裝置應具有穩(wěn)壓、穩(wěn)流及限流性能。應具有自動和手動浮充電、均衡充電和穩(wěn)流、限流充電等功能。充電裝置的交流電源輸入宜為三相制，額定頻率為50Hz，額定電壓為380(1±10)V。小容量充電裝置的交流電源輸入電壓可采用單相220(1±l0)V。l組蓄電池配置1套充電裝置的直流系統(tǒng)，充電裝置的交流電源宜