可調(diào)直流穩(wěn)壓電源電路(A題)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上可調(diào)直流穩(wěn)壓電源電路（A題） 參賽人員：曹學謙吳尚謙李家騰 聯(lián)系電話：摘要：本電路主要以單相橋式整流電路為核心，利用變壓器將電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換成所需交流電壓，并設(shè)計整流電路將正弦交流電壓轉(zhuǎn)換成單方向直流脈動電壓；同時用濾波電路將脈動電壓中的紋波去除；再通過穩(wěn)壓電路使輸出的直流電壓保持穩(wěn)定。 所設(shè)計的正、負電壓輸出可調(diào)的典型應用電路，實現(xiàn)了輸出正電壓在5-10V，負電壓在-5- -10V，兩電路輸出的最大負載能力為 且電路具有過流保護功能。各項參數(shù)均符合題目要求。關(guān)鍵詞：變壓器；直流可調(diào)電壓；過流保護1. 方案選擇與論證 1.1單相橋式整流電路的選擇方案一、單相半波整流電路電

2、路簡單，使用元件較少，它只對交流電的一半波形整流，其輸出波形只利用了交流電的一般波形則整流效率不高，且輸出波形脈動大；直流成分少；方案二、單相全波整流電路使用的整流器件是半波電路的兩倍，整流電壓脈動較小，是斑駁的一半，無濾波電路時的輸出電壓UO=0.9U2，變壓器的利用率比半波電路的高，整流器件所承受的反向電壓要求較高。方案三、單相橋式整流電路單相橋式電路使用的整流器件較多，但其實現(xiàn)了全波整流電路，它將的負半周也利用起來，所以在變壓器副邊電壓有效值相同的情況下，輸出電壓的平均值是半波整流電路的兩倍，且在負載相同的情況下，輸出電流的平均值也是半波整流電路的兩倍，除此之外，與半波整流電路相比，在相

3、同的變壓器副邊電壓下，對二極管的參數(shù)要求一樣，還具有輸出電壓高、變壓器利用率高、脈動小等優(yōu)點。綜上所述，選擇方案三。1.2電容濾波電路的確定 方案一、 電感濾波電路，如圖（a）所示： 在橋式整流電路和負載RL之間傳入一電感器L，便組成橋式整流電感濾波電路。利用 電感對交流紋波電流的抑制作用，從而在RL上得到比較平滑的直流。其特點是整流管的 導電角度大，峰值電流小、體積大，一般適用于低壓、大電流。 方案二、電容濾波電路，如圖（b）所示： 在負載RL兩端并聯(lián)電容C，便組成橋式整流電容濾波電路。利用電容兩端的不能突 變的特點，在一個周期內(nèi)形成對電容的充放電回路，從而在RL上得到比較平滑的直流。 其特

4、點是電路簡單，負載直流電壓UL較高，紋波也較小。適用于負載電壓較高、負載 變化不大的電路。 綜上所述，選擇方案二。 1.3穩(wěn)壓電路的確定 電路如上圖所示，以輸出正向電壓為例，利用穩(wěn)壓器使輸出電阻R2和RW上端電壓穩(wěn)定輸出5V，調(diào)節(jié)互動變阻器的滑片，使輸出電壓范圍為5-10V。1.4 過流保護裝置的選擇 為避免在電流較大的情況下?lián)p壞運算放大器，故在其兩端接入穩(wěn)壓二極管，起到分流作用，進而起到過流保護作用。 1.5系統(tǒng)整體方案選用降壓變壓器，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；再接電容整流濾波電路，利用單向?qū)щ娫?0Hz的正弦交流電變換成脈動的直流電，并將整流電

5、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。最后接穩(wěn)壓電路，使輸出可調(diào)直流穩(wěn)壓電路。并通過外接兩個發(fā)光二極管對輸出電壓值進行分段顯示。2.理論分析與計算（以輸出正電壓為例）仿真電路圖如上所示： 2.1變壓器變比的確定通過查閱資料可知，穩(wěn)壓器7805/7905的輸出電壓為5V,其自身輸入與輸出壓降為3-5V，故取其輸入Uo為8-10V，且Uo與變壓器副邊電壓U2滿足 ，選擇系數(shù)為1.1，所以 ，因為變壓器原邊電壓為220V，故變壓器變比 2.2 整流元件的選擇二極管所能承受的反向電壓的最大值為 的峰值，即 ，故濾波電路的最大輸出電壓為，即12.44V.2.3濾波電容C 及

6、C2、C3的確定取五倍工頻半周期，時間常數(shù) 又因為 ,所以;另外，為了防止自激激蕩，在輸入端一般要加入大于0.1uF的電容，此處選擇大小為0.47uF的電容C2；同時為了消除高頻噪聲和改善輸出的瞬時特性，即在負載電流變化不大時不致引起有較大波動，在輸出端要接大小為1uF以上的電容，此處選擇大小為1uF的電容C5;2.4負載電阻RL將穩(wěn)壓電路等效為電阻RL，則RL兩端的電壓值即為穩(wěn)壓電路的電壓值，也即濾波電路的電壓，滿足 ，所以3. 電路與程序設(shè)計 3.1 單相橋式整流電路電路圖見附錄圖3-1，T1為電源變壓器，設(shè)交流電網(wǎng)電壓為u1，副邊的交流電壓為，RL是負載電阻，整流二極管D1-D4接成電橋

7、的形式。（電路圖見附錄圖3-1）。在輸入電壓的正半軸，二極管D1和D3導通，D2和D4截止，電流i1的通路是aD1RLD3B,在RL上得到一個半波電壓，在輸入電壓為負半軸時，二極管導通情況相反。故在一個周期內(nèi)，負載電阻RL上得到單一方向的脈動的直流電壓。對進行傅里葉分解，得的平均值 ，除直流分量外，還含有偶次諧波分量，為得到直流電壓，還需用濾波電路消除其中的紋波電壓。 3.2 電容濾波電路電路圖見附錄3-2，電容濾波電路主要利用電容器兩端的電壓不能突變的特點，在正半周時，通過D1和D3對電容器充電，此時，當時，電容電壓達到最大值，隨著下降，使D1、D3反向偏置而截止，故電容通過RL放電，如此循

8、環(huán)，形成周期性的電容器充放電過程。3.3穩(wěn)壓電路電路圖見附錄圖3-3，由電位器、負載電阻R2及可調(diào)電阻RW組成，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使輸出的正電壓范圍在510V，輸出的負電壓在-5-10V。3.4過流保護裝置電路圖見附錄3-4,為避免在電流較大的情況下?lián)p壞運算放大器，故在其兩端接入穩(wěn)壓二極管，在電流較大時起到分流作用，進而起到過流保護功能。3.5電壓分段顯示電路的設(shè)計電路圖見附錄圖3-5，在整流電路之后接一個滑動變阻器RW及電位器，通過調(diào)節(jié)滑片，使輸出電壓在5-7.5V時，紅色發(fā)光二極管點亮，輸出電壓在7.5-10V之間時，綠色發(fā)光二極管點亮。4.系統(tǒng)測試4.1 系統(tǒng)測試工具220V交流電源

9、、變壓器4.2系統(tǒng)測試方案接入220V交流電壓，經(jīng)變壓器轉(zhuǎn)換成所需電壓。通過調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，測量輸出正、負電壓的范圍；并測量電路兩端輸出的最大電流；觀察輸出正電壓在5-7.5V以及7.5-10V時，兩個二極管是否發(fā)光。4.3系統(tǒng)測試結(jié)果 符合題目要求4.4仿真波形如圖所示220V電壓輸入波形 電路圖詳見4-4-1變壓器輸出 電路圖詳見附錄圖4-4-2濾波電路的輸出 電路圖詳見附錄圖4-4-3整流穩(wěn)壓電路的輸出 電路圖詳見附錄圖4-4-45. 結(jié)束語自從確定選題之后，我們便利用手頭的所有資源，展開拉網(wǎng)式的搜索、學習。自學了模擬電子技術(shù)的相關(guān)部分，了解了直流電源設(shè)計的基本原理。從最初的電路設(shè)計，到最后的定型，經(jīng)過了一遍遍反復的修改。電路的精密性，容不得我們的設(shè)計有半點差錯，一個個細節(jié)問題的處理，反映出來的是隊員們一絲不茍的態(tài)度和精益求精的追求。在發(fā)揮