可調(diào)直流穩(wěn)壓電源制作報告

可調(diào)直流穩(wěn)壓電源

設(shè)計報告學(xué)院：電氣與控制工程學(xué)院

專業(yè)：測控技術(shù)與儀器

學(xué)號：1206070216

姓名：梁培煜

指導(dǎo)老師：秦學(xué)斌

王湃目錄一、直流穩(wěn)壓電源設(shè)計簡介……………..二、整流電路工作原理……………..……三、電路設(shè)計原理……………..…………四、部分元器件原理介紹……………..…五、實驗元件器材……………..…………六、實訓(xùn)心得體會……………..…………一、直流穩(wěn)壓電源設(shè)計簡介可調(diào)直流穩(wěn)壓電源是采用當(dāng)前國際先進的高頻調(diào)制技術(shù)，其工作原理是將開關(guān)電源的電壓和電流展寬，實現(xiàn)了電壓和電流的大范圍調(diào)節(jié)，同時擴大了目前直流電源供應(yīng)器的應(yīng)用。直流穩(wěn)壓電源的控制芯片是采用目前比較成熟的進口元件，功率部件采用現(xiàn)國際上最新研制的大功率器件，可調(diào)直流穩(wěn)壓電源設(shè)計方案省去了傳統(tǒng)直流電源因工頻變壓器而體積笨重。與傳統(tǒng)電源相比高頻直流電源就較具有體積小、重量輕、效率高等優(yōu)點，同時也為大功率直流電源減小體積創(chuàng)造了條件，此電源又稱高頻可調(diào)式開關(guān)電源?？烧{(diào)直流穩(wěn)壓電源保護功能齊全，過壓、過流點可連續(xù)設(shè)置并可預(yù)視，輸出電壓可通過觸控開關(guān)控制。設(shè)計要求：基本要求：短路保護，電壓可調(diào)。若用集成電路制作，要求具有擴流電路。輸出電壓調(diào)節(jié)范圍：0-29V；最大輸出電流：1.5A；輸出電阻Ro：小于1歐姆。其他：紋波系數(shù)越小越好（5%Vo），電網(wǎng)電壓允許波動范圍+-10%二、工作原理參數(shù)穩(wěn)壓器在輸入交流電壓150V-260V時，輸出穩(wěn)壓在220V效果效好。低于和高于這個范圍，其效率要下降。采用單片微機進行第一步控制，使310V以下和90V以上的輸入電壓，調(diào)整控制在190V—250V范圍，再用參數(shù)穩(wěn)壓器進行穩(wěn)壓效果很好。由市電輸入的交流電壓變化波動很大，經(jīng)過過壓吸收濾波電路將高頻脈沖等干擾電壓濾去后，送入直流開關(guān)穩(wěn)壓電源、交流取樣電路和控制執(zhí)行電路。直流開關(guān)穩(wěn)壓電源的功率小，但能把60-320V的交流電壓孌換成+5V，+12V，-12V的直流電壓。+5V電壓供給單片微機使用，±12V電壓供給控制電路的大功率開關(guān)模塊使用。單片微機把取樣電路采集到的輸入電壓數(shù)據(jù)，分析判斷并發(fā)出控制信號送到觸發(fā)電路，控制調(diào)節(jié)輸出電壓?？刂茍?zhí)行電路由SSR過零開關(guān)大功率模塊和帶抽頭的自耦變壓器組成。SSR之間采用RC吸收電路吸收過電壓和過電流，使SSR在開關(guān)時不會損壞?？刂茍?zhí)行電路把90-310V的輸入電壓控制在190V-240V范圍，再送到參數(shù)穩(wěn)壓器進行精確穩(wěn)壓。參數(shù)穩(wěn)壓器由電感和電容組成LC振蕩器，振蕩頻率50HZ。無論市電怎么變化，其振蕩頻率不會改變，因此輸出電壓不會變化，穩(wěn)壓精度高。即使輸入電壓波形失真很大，經(jīng)參數(shù)穩(wěn)壓器振蕩輸出后卻是標準的正弦波，因此穩(wěn)壓電源有強的抗干擾能力和凈化能力。保護告警電路：當(dāng)有危害設(shè)備安全情況時，只發(fā)出聲光告警，提示操作人員注意采取措施，而不用切斷輸出電壓。在無輸出電壓，控制箱的溫度過高，市電輸入高過300V，市電輸入低于130V時都會聲光告警。當(dāng)輸入電流過大時，輸入（輸出）空氣自動開關(guān)自動跳開。三、電路設(shè)計原理（一）直流穩(wěn)壓電源的基本組成直流穩(wěn)壓電源是將頻率為50Hz、有效值為220V的單相交流電壓轉(zhuǎn)換為幅值穩(wěn)定、輸出電流為幾十安以下的直流電源，其基本組成如圖（1）所示：TT整流濾波穩(wěn)壓負載直流穩(wěn)壓電源的方框圖直流穩(wěn)壓電源的輸入為220V的電網(wǎng)電壓，一般情況下，所需直流電壓的數(shù)值和電網(wǎng)電壓的有效值相差較大，因而需要通過電源變壓器降壓后，再對交流電壓進行處理。變壓器副邊電壓有效值決定于后面電路的需要。變壓器副邊電壓通過整流電路從交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，即正弦波電壓轉(zhuǎn)換為單一方向的脈動電壓，半波整流電路和全波整流電路的輸出波形如圖所示?？梢钥闯觯麄兙休^大的交流分量，會影響負載電路的正常工作。為了減小電壓的脈動，需通過低通濾波電路濾波，使輸出電壓平滑。理想情況下，應(yīng)將交流分量全部濾掉，使濾波電路的輸出電壓僅為直流電壓。然而，由于濾波電路為無源電路，所以接入負載后勢必影響其濾波效果。對于穩(wěn)定性要求不高的電子電路，整流、濾波后的直流電壓可以作為供電電源。交流電壓通過整流、濾波后雖然變?yōu)榻涣鞣至枯^小的直流電壓，但是當(dāng)電網(wǎng)電壓波動或者負載變化時，其平均值也將隨之變化。穩(wěn)壓電路的功能是使輸出直流電壓基本不受電網(wǎng)電壓波動和負載電阻變化的影響，從而獲得足夠高的穩(wěn)定性。整體電路圖：四、部分元器件及其原理介紹整流橋整流橋的原理圖整流橋作為一種功率元器件，非常廣泛。應(yīng)用于各種電源設(shè)備整流。全波整流橋的工作原理電路如所示：其內(nèi)部主要是由四個二極管組成的橋路來實現(xiàn)把輸入的交流電壓轉(zhuǎn)化為輸出的直流電壓。如上圖所示，在整流橋的每個工作周期內(nèi)，同一時間只有兩個二極管進行工作，通過二極管的單向?qū)üδ?，把交流電轉(zhuǎn)換成單向的直流脈動電壓。半波整流電路中的二極管安全工作條件為：a）二極管的最大整流電流必須大于實際流過二極管平均電流，即IF＞IDO=ULO/RL=0.45U2/RLb）二極管的最大反向工作電壓UR必須大于二極管實際所承受的最大反向峰值電壓URM，即UR＞URM=U2單相半波整流電路簡單易行，所用二極管數(shù)量少。但是由于它只是利用了交流電壓的半個周期，所以輸出電壓低，交流分量大，效率低。因此，這種電路僅適用于整流電流較小，對脈動要求不高的場合。2.變壓器變壓器是變換交流電壓、電流和阻抗的器件，當(dāng)初級線圈中通有交流電流時，鐵芯（或磁芯）中便產(chǎn)生交流磁通，使次級線圈中感應(yīng)出電壓（或電流）。變壓器由鐵芯（或磁芯）和線圈組成，線圈有兩個或兩個以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級線圈，其余的繞組叫次級線圈。在發(fā)電機中，不管是線圈運動通過磁場或磁場運動通過固定線圈，均能在線圈中感應(yīng)電勢，此兩種情況，磁通的值均不變，但與線圈相交鏈的磁通數(shù)量卻有變動，這是互感應(yīng)的原理。變壓器就是一種利用電磁互感應(yīng)，變換電壓，電流和阻抗的器件3.三端集成穩(wěn)壓器電路（穩(wěn)壓芯片）集成穩(wěn)壓器與簡單穩(wěn)壓電路相比其電路結(jié)構(gòu)簡單，它可以通過外接元件使輸出電壓得到很寬的調(diào)節(jié)范圍。并且內(nèi)部有過熱保護、過流保護等保護電路，可以很安全的保護電路的正常工作。由LM317組成的基準電壓源電路，電容Co用于消除輸出電壓中的高頻噪音，可取小于1μF的電容。輸入端和調(diào)整端之間的電壓時非常穩(wěn)定的電壓，其值為1.25V。輸出電流可達1.5A。由LM317L組成的穩(wěn)壓電路五、實驗元件器材:元件型號備注焊錫電烙鐵面包板6*8cm變壓器TRAN-2P2S原邊電壓：220V副邊電壓：29V功率：25W等橋電路二極管BR12W005G整流橋電解電容C12200uF百一精度電解電容C210uF百一精度電解電容C3100uF百一精度發(fā)光二極管D1LED紅色二極管D2IN4003二極管D3IN4003電位器4.1k百一精度電阻R17.5千歐百一精度電阻R2200歐百一精度穩(wěn)壓芯片LM317L六、心得體會我們測控系本學(xué)期的實訓(xùn)基本都以實際操作為主，首先是51單片機的焊接制作，后來就是本周的直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計。本次實訓(xùn)比之前的稍微復(fù)雜一些。因為元器件在電路板上的排版也是需要我們自己設(shè)計的，所以焊接的時候增加了不少難度。不過，在老師的講解下，我們認真對照電路圖上的元件排布，還是成功完成了任務(wù)。在實際操作中我們或多或少都會遇到一些在理論探索時注意不到的問題，同時也發(fā)現(xiàn)了理論與實踐相結(jié)合的重要性。一周的時間很快就過去，在實訓(xùn)過程中我學(xué)到了很多實用的技巧，也加強了與同學(xué)之間的合作能力。這中間遇到的最大的問題就是，電路設(shè)計時頗為混亂，思路不清晰，導(dǎo)致焊接過程困難重重。從中，我明白在動手操作前，尤其是在焊接之前必須先對電路有個深刻的理解，焊接時也必須要有一個明晰的思路和順序，只有這樣才能達到良好的效果。在設(shè)計時應(yīng)熟練地掌握各元器件、集成塊及單元電路的作用、功能以及它們之間的關(guān)系，還應(yīng)熟練地掌握焊接和調(diào)試的方法及注意事項。在裝配焊