直流穩(wěn)壓電源設(shè)計報告

1、v1.0可編輯可修改西安文理學院機械與材料工程學院專業(yè)課程設(shè)計報告專業(yè)班級測控技術(shù)與儀器一班課程電子技術(shù)課程設(shè)計題目直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計學號學生姓名指導教師2017年3月西安文理學院機械與材料工程學院課程設(shè)計任務書學生姓名J1專業(yè)班級15級測控技術(shù)與儀器1班學號20指導教師22職稱講師教研室測控課程電子技術(shù)課程設(shè)計題目直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計任務與要求使用Multisim仿真軟件，設(shè)計一個采用220V,50Hz交流電網(wǎng)供電，固定輸出的集成穩(wěn)壓電源，其指標為UO=+12YI(max=800mA設(shè)計要求：(1) 設(shè)計系統(tǒng)總體框架(2) 設(shè)計電路(3) 繪制電路圖并仿真(4) 撰寫設(shè)計報告開始日期完成日期2

2、017年2月24日直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計摘要本設(shè)計是設(shè)計一個由220V,50Hz交流電源供電，輸出為12V電壓，限制電流800mA的交流穩(wěn)壓電源。首先使用電源變壓器將220V的電網(wǎng)電壓變成所需要的交流電壓，經(jīng)過由二極管組成的橋式整流電路，將正負交替的正弦交流電壓變成單方向的脈動電壓，再經(jīng)過濾波電容使輸出電壓成為比較平滑的直流電壓，在以三端固定式集成穩(wěn)壓器7812為核心構(gòu)成的直流穩(wěn)壓電路，使輸出的直流電壓在電網(wǎng)電壓或負載電流發(fā)生變化時保持穩(wěn)定。這類穩(wěn)壓器有輸入，輸出和公共端三個端口，輸出電壓固定不變，所以輸出穩(wěn)定性極好。本設(shè)計就是應用上述原理實現(xiàn)了直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計。關(guān)鍵詞：直流穩(wěn)壓電源；三端穩(wěn)壓器

3、；變壓器；濾波電容；整流二極管。3v1.0可編輯可修改3381011目錄第一章任務與要求第二章總體布局與各部分電路分析系統(tǒng)模塊1總體設(shè)計2直流電源的組成及各部分的篩選與作用3變壓電路整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路第三章制作和調(diào)試第1頁第四章實驗心得體會及致謝第五章參考文獻121213第一章任務與要求使用Multisim仿真軟件，設(shè)計一個采用220V,50Hz交流電網(wǎng)供電，固定輸出的集成穩(wěn)壓電源，其指標為U=+12YIcmax=800mA設(shè)計要求：(1) 設(shè)計系統(tǒng)總體框架(2) 設(shè)計電路(3) 繪制電路圖并仿真(4) 撰寫設(shè)計報告第二章總體布局與各部分電路分析系統(tǒng)模塊此系統(tǒng)包括電源變壓器、整流電路、濾

4、波電路、和穩(wěn)壓電路四大部分:v1.0可編輯可修改總體設(shè)計電子設(shè)備一般都需要直流電源供電。這些直流電除了少數(shù)直接利用干電池和直流發(fā)電機外，大多數(shù)是采用把交流電（市電）轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姷闹绷鞣€(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源框圖直流穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流、濾波和穩(wěn)壓電路四部分組成，其原理框圖如圖所示。電網(wǎng)供給的交流電壓廠U1（220V,50H0經(jīng)電源變壓器降壓后，得到符合電路需要的交流電壓U2,然后由整流電路變換成方向不變、大小隨時間變化的脈動電壓U3,再用濾波器濾去其交流分量，就可得到比較平直的直流電壓U4,但這樣的直流輸出電壓，還會隨交流電網(wǎng)電壓的波動或負載的變動而變化。在對直流供電要求較高的場合，還需要使

5、用穩(wěn)壓電路，以保證輸出直流電壓更加穩(wěn)定。直流電源的組成及各部分的篩選與作用QV50 Hz第14頁改變電壓值解為觸半施流八八中/1）籟姚細祗/械小肽動基杯變；/2）電網(wǎng)電底化觸電毯杯變.變壓電路變壓電路相對簡單，僅有一個單相變壓器，變壓器將220V市電轉(zhuǎn)化為電路能承擔的電壓。整流電路整流電路是利用二極管的單向?qū)щ娦?，將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓的電路。有半波整流、全波整流以及橋式整流，最常用的是單相橋式整流電路。1）半波整流電路半波整流電路如圖a所示，變壓器的次級繞組與負載相接，中間串聯(lián)一個整流二極管就是半波整流電路。利用二極管的單向?qū)щ娦?，只有半個周期內(nèi)有電流流過負載，另半個周期被阻，沒有電流。這

6、種電路，變壓器中有直流分量流過，降低了變壓器的效率，整流電流的脈動成分太大，對濾波電路的要求只適用于小電流整流電路。圖中T為電源變壓，RL為電阻性負載。J. A 1華4H半歌翻電曲2.工作原理電路的工作過程是在U2的正半周（t=0兀），二極管因加正向偏壓而導通，有電流iL流過負載電阻RL由于將二極管看彳句理想器件，故RL上的電壓UL與U2的正半周電壓基本相同?？僧嫵稣鞑ㄐ稳鐖D所示3,優(yōu)缺點優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，使用元件少。缺點：只利用了電源的半個周期，輸出直流分量較低，且輸出電壓波動較大，電源變壓器的利用率也比較低。2）全波整流1 .電路組成全波整流電路如圖所示，它是在半波整流電路的基礎(chǔ)加以改進而

7、得到的。它的指導思想是利用具有中心抽頭的變壓器與兩個二極管配合，使兩個二極管在正半周和負半周內(nèi)輪流導電，而且二者流過RL的電流保持同一方向，從而使正、負半周在負載上均有輸出電壓。2 .工作原理電路的工作過程是在u2的正半周（t=0兀），D1正偏導通，D2反偏截止，RL上有自上而下的電流流過，RL上的電壓u21相同，在u2的負半周（t=兀2兀），D1反偏截止，D2正偏導通RL上也有自上而下的電流流過，RL上的電壓與U2相同?？僧嫵稣鞑ㄐ稳鐖D所示。可見，負載RL上得到的也是一單向脈動電流和脈動電壓波彩用$3.2.2單和全波粗流電路5,優(yōu)缺點優(yōu)點：電源利用率高，輸出電壓波動小，輸出電壓比半波整流提

8、高了1倍，且每個管子通過的電流僅為負載電流的1/2。缺點：該電路輸出電壓的直流成分（較半波）增大；整流二極管需承受的反向電壓高，要求管子的耐壓值比半波整流的耐壓值提高了1倍；且需要個有中心抽頭的變壓器，工藝復雜，成本高。3）橋式整流1 .電路組成橋式整流電路巧妙地利用了二極管的單向?qū)щ娦?，將四個二極管分為兩組，根據(jù)變壓器副邊電壓的極性分別導通，將變壓器副邊電壓的正極性端與負載電阻的上端相連，負極性端與負載電阻的下端相連，使負載上始終可以得到一個單方向的脈動電壓。橋式整流電路如圖所示，圖中變壓器的作用是將交流電網(wǎng)壓，U1變成整流電路要求的交流電壓RL是要求直流供電的負載電阻，四只整流二極管D1D

9、4接成電橋的形式，故有橋式整流電路之稱。W3.3電根橋式韓淑僧2 .工作過程單相橋式整流電路的工作原理可分析如下。為簡單起見，二極管用理想模型來處理，即正向?qū)娮铻榱悖聪螂娮铻闊o窮大。在U2的正半周，電流從變壓器副邊線圈的上端流出，只能經(jīng)過二極管D1流向RL,再由二極管D3流回變壓器，所以D1、D3正向?qū)?，D2、D4反偏截止。在負載上產(chǎn)生一個極性為上正下負的輸出電壓。其電流通路可用圖（a）中實線箭頭表示。在U2的負半周，電流從變壓器副邊線圈的上端流出，只能經(jīng)過二極管D2流向RL再由二極管D4流回變壓器，所以D1、D3反偏截止，D2、D4,正向?qū)āｋ娏髁鬟^RL時產(chǎn)生的電壓極性仍是上正下負

10、，與正半周時相其電流通路如圖（b）中虛線箭頭所示根據(jù)上述分析，可得橋式整流電路的工作波形如圖。由圖可見，通過負載RL的電流IL以及電壓UL的波形都是單方向的全波脈動波形。5,優(yōu)缺點由上述可以看出，橋式整流具有全波整流的全部優(yōu)點，而且避免了全波整流的缺點橋式整流的缺點是需要四只二極管。目前，橋式整流應用最廣泛。濾波電路濾波電路通常有電容濾波，電感濾波，復式濾波1)電容濾波電路放電速度與正弦波下降速度相似c越大，及越大，丁越大放電越愚曲線越平涌脈動越小。由于電容濾波后，輸出直流電流提高了，而導電角卻減小了，故整流管在短暫的導電時間內(nèi)將流過一個很大的沖擊流，這樣易損壞整流管，所以應選擇if較大的整流

11、二極管,一般選用二極管IF(23)為了獲得較好的濾波效果，實際工作應按下式選擇濾波電容的容量，其中T為交流電網(wǎng)電壓的周期，一般電容值較大(幾十至幾千微法)，故選用電解電容器，具耐壓值應大于U2RC(35)電容濾波整流電路，具輸出電壓U0在U2之間。當滿足上式時，可按下式進行估算：2.電容濾波電路的特點：電路結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。2）電感濾波電路由于電感的直流電阻小，交流阻抗大，因此直流分量經(jīng)過電感后基本沒有損失，但是對于交流分量，經(jīng)jL和R分壓后，大部分降在電感上，因而降低了輸出電壓的脈動成分L愈大，R愈小，濾波效果愈佳，所以電感濾波適用于負載電流比較大和電流變化較大的場合3）復式濾波電路3）穩(wěn)

12、壓電路交流電經(jīng)過整流濾波可得平滑的直流電壓，但當輸入電網(wǎng)電壓波動和負載變化時，輸出電壓也隨之而變。因此，需要一種穩(wěn)壓電路，使輸出電壓在電網(wǎng)波動，負載變化時基本穩(wěn)定在某一數(shù)值。常見的有硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路和串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電路。隨著工藝的發(fā)展，穩(wěn)壓電路也制成了集成器件。它具有體積小，重量輕，使用方便，運行可靠和價格低等一系列優(yōu)點，因而得到廣泛應用。目前最簡便的是三端集成穩(wěn)壓電路，它只有三個引線端：不穩(wěn)定電壓輸入端，穩(wěn)定電壓輸出端和公共接地端。只要按需要選定型號，再配上適當?shù)纳崞涂梢越映煞€(wěn)壓電路。這里選擇三端集成穩(wěn)壓器7812。如圖，其輸出為固定電壓，其中，電容C2是在輸入引線較長時抵消其電感效應

13、以防止產(chǎn)生自激；C1用來減小輸出脈動電壓并改善負載的瞬態(tài)效應，即瞬時增減負載電流時不致引起輸出電壓有較大的波動。使用時應防止公共端開路，因為當公共端開路時，其輸出電位接近于不穩(wěn)定的輸出電位，有可能使負載過壓而損壞。U1LM7S12GT第三章制作和調(diào)試1.確定模塊組成：電網(wǎng)電壓，電源變壓器，整流電路，濾波器，穩(wěn)壓電路，負載2 .系統(tǒng)分析：根據(jù)系統(tǒng)功能，選擇各模塊電路形式，即單相橋式整流電路，電容濾波電路，三端集成穩(wěn)壓電路。3 .參數(shù)選擇：根據(jù)系統(tǒng)指標要求，確定各模塊中元件的參數(shù)C3為電解電容，它屬于濾波電容，根據(jù)公式RLC(35)故C3可選為120uF電容C2是在輸入引線較長時抵消其電感效應以防

14、止產(chǎn)生自激；電容C1用來減小輸出脈動電壓并改善負載的瞬態(tài)效應。通過書籍查閱得出的經(jīng)驗值故C2=300nFC1=1uF4 .設(shè)計電路第四章實驗心得體會及致謝這是我的第一次的課程設(shè)計，因為經(jīng)驗的不足，如果獨立完成這次課程設(shè)計極其困難，感謝老師的督導和同學們的幫助，我順利的完成了這個課程設(shè)計。并不斷努力去解決，我學到了很多東西,通過本次設(shè)計，讓我進一步了解到直流穩(wěn)壓電源的工作原理以及它的要求和性能指標，也讓我認識到此次設(shè)計電路中存在的問題，如耐心和細心。連接電路之前，一定要通過查資料把電路中的每個元件的作用弄明白，功能弄清楚，明白如何正確選取。在電路設(shè)計中，應該仔細認證并不斷學習，可以提高自己發(fā)現(xiàn)問

15、題解決問題的能力，對自己的動手能力有一定的提高。出現(xiàn)故障時要積極面對，不能因為麻煩就放棄和敷衍。遇見錯誤要一步步排除。理論與實際相結(jié)合是很重要的，在了解理論的同時，查閱相關(guān)圖書和了解網(wǎng)上最新技術(shù)也是必要的。在連接電路圖并不斷排查錯誤中，我吸取前人的經(jīng)驗和教訓，努力做到正確和準確。發(fā)現(xiàn)自己的不足之處并及時更正。我發(fā)現(xiàn)自己對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，然而在這次設(shè)計中讓我更加深入的鞏固了過去所學到的知識并增加了新的認識。我深深的明白一個道理，課本的知識是一定要積累的，能應用到實際中才是最重要的。此次課程對我以后的設(shè)計打下良好的基礎(chǔ)，我相信在以后的設(shè)計中可以更加有規(guī)則，有目的的操作。感謝老師的耐心指導和小組成員的幫助。老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，豐富淵博的知識，精益求精的工作態(tài)度和誨人不倦的師者風范是我終身學習的楷模，老師高深精湛的造詣和嚴謹求實的治學精神將永遠激勵著我，在這第一次課程設(shè)計的過程中，在老師的支持和幫助之下，我成功順利的完成了這次課程設(shè)計，在此，謹向老師致以衷心的感謝和崇高的敬意！另外感謝校方給予我這樣一次機會，能夠獨立的完成一個課程設(shè)計，使我們能夠?qū)W到的知識應用到實踐中，增強我們的實踐操作和動手能力，提高獨立思考的能力。在此期間，我不僅學到了