模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(2)-副本

1、模擬電子課程設(shè)計(jì) 電氣與信息工程 學(xué)院 電氣工程及其自動(dòng)化 專業(yè)題目： 直流電源（單路：電壓電流可調(diào) 姓名： 謝豪洲 學(xué)號(hào)： 091414139 指導(dǎo)教師： 王丹陽(yáng) 時(shí)間： 2016 年 1 月 4 日 2016年 1 月 6日 內(nèi)容摘要本設(shè)計(jì)是關(guān)于輸出電壓電流可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)，論題方向是以單相橋式整流及三端集成穩(wěn)壓器為主，設(shè)計(jì)一臺(tái)具有實(shí)用價(jià)值的小容量簡(jiǎn)易直流穩(wěn)壓電源。要求：(1)輸出電壓可調(diào)。其它指標(biāo)要求同三端式穩(wěn)壓器。按照所學(xué)知識(shí)和相關(guān)指導(dǎo)書及補(bǔ)充的寫作要求，綜述了目前常用直流穩(wěn)壓電源的分類、各自適用范圍及優(yōu)缺點(diǎn)，完整詳細(xì)地設(shè)計(jì)了輸出直流穩(wěn)壓電源電路，并對(duì)各組成部分的功能及工作原理進(jìn)

2、行了分析。關(guān)鍵詞：直流穩(wěn)壓電源；集成穩(wěn)壓器；小容量；設(shè)計(jì)；分析1設(shè)計(jì)任務(wù)1.1設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)(1)輸出電壓可調(diào)；輸出電流可調(diào)。(2)其它指標(biāo)要求同三端式穩(wěn)壓器1.2設(shè)計(jì)要求1.分析設(shè)計(jì)要求，明確性能指標(biāo)。必須仔細(xì)分析課題要求、性能、指標(biāo)及應(yīng)用環(huán)境等，廣開思路，構(gòu)思出各種總體方案，繪制結(jié)構(gòu)框圖。2.確定合理的總體方案。對(duì)各種方案進(jìn)行比較，以電路的先進(jìn)性、結(jié)構(gòu)的繁簡(jiǎn)、成本的高低及制作的難易等方面作綜合比較，并考慮器件的來(lái)源，敲定可行方案。3.設(shè)計(jì)各單元電路。總體方案化整為零，分解成若干子系統(tǒng)或單元電路，逐個(gè)設(shè)計(jì)。 4.組成系統(tǒng)。在一定幅面的圖紙上合理布局，通常是按信號(hào)的流向，采用左進(jìn)右出的規(guī)律擺放各

3、電路，并標(biāo)出必要的說(shuō)明。 2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案3.1指示電路指示電路為上電輸入電源的有電指示，當(dāng)穩(wěn)壓電源連接到市電AC220V后，有1紅色電源指示燈亮。此穩(wěn)壓電源為簡(jiǎn)易直流穩(wěn)壓電源，所以要求體積比較小。如選用指示燈來(lái)指示會(huì)使得體積增大，所以一般均采用紅色發(fā)光二極管來(lái)指示，這樣體積小成本低。3.2變壓電路通常直流穩(wěn)壓電源使用電源變壓器來(lái)改變輸入到后級(jí)電路的電壓。電源變壓器由初級(jí)繞組、次級(jí)繞組和鐵芯組成。初級(jí)繞組用來(lái)輸入電源交流電壓，次級(jí)繞組輸出所需要的交流電壓。通俗的說(shuō)，電源變壓器是一種電磁電轉(zhuǎn)換器件。即初級(jí)的交流電轉(zhuǎn)化成鐵芯的閉合交變磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的磁力線切割次級(jí)線圈產(chǎn)生交變電動(dòng)勢(shì)。次級(jí)接上負(fù)載時(shí)，電路

4、閉合，次級(jí)電路有交變電流通過。3.3整流電路整流電路的主要作用是由整流電路、直流中間電路和逆變電路三部分以及有關(guān)的輔助電路組成。在電流型變頻器中整流電路的作用相當(dāng)于一個(gè)直流電流源，而在電壓型變頻器中整流電路的作用則相當(dāng)于一個(gè)直流電壓源。經(jīng)過變壓器變壓后的仍然是交流電，需要轉(zhuǎn)換為直流電才能提供給后級(jí)電路，這個(gè)轉(zhuǎn)換電路就是整流電路。在直流穩(wěn)壓電源中利用二極管的單項(xiàng)導(dǎo)電特性，將方向變化的交流電整流為直流電。整流電路的種類如下：1.半波整流電路半波整流電路只利用電源的正半周，電源的利用效率非常低，所以半波整流電路僅在高電壓、小電流等少數(shù)情況下使用，一般電源電路中很少使用。2.全波整流電路全波整流電路每

5、個(gè)整流二極管上流過的電流只是負(fù)載電流的一半，比半波整流小一倍。由于全波整流電路需要特制的變壓器，制作起來(lái)比較麻煩，所以在實(shí)際運(yùn)用中很少使用。3.橋式整流電路橋式整流電路使用普通的變壓器，每個(gè)整流二極管上流過的電流是負(fù)載電流的一半，與全波整流相同。橋式整流比全波整流多用了兩個(gè)整流二極管，由于四個(gè)整流二極管連接成電橋形式，所以稱這種整流電路為橋式整流電路。為了克服半波整流和全波整流的缺點(diǎn)，在本設(shè)計(jì)中整流電路采用最常用的橋式整流電路。 3.4濾波電路濾波電路利用電抗性元件對(duì)交、直流阻抗的不同，實(shí)現(xiàn)濾波。電容器C對(duì)直流開路，對(duì)交流陰抗小，所以C應(yīng)該并聯(lián)在負(fù)載兩端。電感L對(duì)直流阻抗小，對(duì)交流阻抗大，因此

6、L應(yīng)與負(fù)載串聯(lián)。經(jīng)過渺小濾波電路后，既可保留直流分量，又可濾掉一部分交流分量，改變了交直流成分的比例，減小了電路的脈動(dòng)系數(shù)，改善了直流電壓的質(zhì)量。濾波電路的種類如下：1.電容濾波電路電容濾波電路是利用電容的充放電原理達(dá)到濾波的作用。在脈動(dòng)直流波形的上升段，電容充電，由于充電時(shí)間常數(shù)很小，所以充電速度很快；在脈動(dòng)直流波形的下降段，電容放電，由于放電時(shí)間常數(shù)很大，所以放電速度很慢。在電容還沒有完全放電時(shí)再次開始進(jìn)行充電。這樣通過電容的反復(fù)充放電實(shí)現(xiàn)了濾波作用。橋式整流電路電容濾波電路電壓、電流波形見圖32.電感濾波電路電感濾波電路是利用儲(chǔ)能元件電感器L的電磁感應(yīng)使電流不能突變的性質(zhì)，把電感L與整流

7、電路的負(fù)載串聯(lián)，也可以起到濾波的作用。3.復(fù)式濾波電路當(dāng)單獨(dú)使用電容或電感進(jìn)行濾波，效果仍不理想時(shí)，可采用復(fù)式濾波電路。復(fù)式濾波電路常用的有三種類型，(17頁(yè))它們的電路組成原則是，把對(duì)交流阻抗大的元件（如電感、電阻）與負(fù)載串聯(lián)，以降落較大的紋波電壓，而把對(duì)交流阻抗小的元件（如電容）與負(fù)載并聯(lián)，以旁路較大的紋波電流。其濾波原理與電容、電感波類似。本設(shè)計(jì)為簡(jiǎn)易直流穩(wěn)壓電源，綜上所述，采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉的電容濾波電路。3.5穩(wěn)壓電路由于輸出電壓決定于集成穩(wěn)壓器，所以輸出電壓為12V，最大輸出電流為1.5A。為使電路正常工作，要求輸入電壓U1比輸出電壓U2至少大2.5到3伏。輸入端電容C1用以抵

8、消輸入端較長(zhǎng)接線的電感效應(yīng)，以防止自激振蕩，還可抑制電源的高頻脈沖干擾。一般取0.11F。輸出端電容C2、C3用以改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)，消除電路的高頻噪聲，同時(shí)也具有消振作用。D5是保護(hù)二極管，用來(lái)防止在輸入端短路時(shí)輸出電容C3所存儲(chǔ)電荷通過穩(wěn)壓器放電而損壞器件。 4系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)4.1電路的基本組成一般直流穩(wěn)壓電源都使用AC220V市電作為電源，經(jīng)過變壓、整流、濾波后輸送給穩(wěn)壓電路進(jìn)行穩(wěn)壓，最終成為穩(wěn)定的直流電源。這個(gè)過程中的變壓、整流、濾波等電路可以看作直流穩(wěn)壓電源的基礎(chǔ)電路，沒有這些電路對(duì)市電的前期處理，穩(wěn)壓電路將無(wú)法正常工作。 本次設(shè)計(jì)的小功率穩(wěn)壓電源由變壓電路、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路五個(gè)部分組成，如下圖所示。 4.2組成部件的功能1.變壓電路：是降壓變壓器，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，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?qū)щ娫?0Hz的正弦交流電變換成脈動(dòng)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