1、電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)題 目：可調(diào)直流穩(wěn)壓電源作 者：學(xué) 號：專業(yè)班級：學(xué) 校：指導(dǎo)老師：2010年6月18日可調(diào)直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)目錄一、設(shè)計(jì)要求二、原理框圖及相關(guān)說明三、電路各組成部分電路圖及相關(guān)說明1) 變壓器2) 整流及濾波電路3) 穩(wěn)壓電路四、電路各部分元器件參數(shù)設(shè)計(jì)及元件選擇1) 穩(wěn)壓部分2) 整流及濾波部分3) 變壓器部分五、可調(diào)宜流穩(wěn)壓電源完整電路圖六、結(jié)束語可調(diào)直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)摘要在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，主要采用交流電，但是在某些場合，例如電解、 電鍍、蓄電池的充電、直流電動機(jī)等，都需要用直流電源供電。止匕外，在電子 線路和自動化控制裝置中還需要用電壓非常穩(wěn)定的直流電源。為了得到直

2、流電, 除了用直流發(fā)電機(jī)和干電池外，目前廣泛采用各種半導(dǎo)體直流電源。正文一、設(shè)計(jì)要求1) 輸入市電電壓為220M2) 輸出電壓圍為612V。3) 負(fù)載功率圍為1.8。4) 具有過流保護(hù)功能。二、原理框圖及相關(guān)說明可調(diào)直流穩(wěn)壓電源原理框圖可調(diào)直流穩(wěn)壓電源由變壓器、流流、濾波、和穩(wěn)壓電路四部分組成，其原 理框圖如上。工作原理為：電網(wǎng)供給的交流電壓 U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(shí)間變 化的脈動電壓U3,再用濾波器濾去其交流分量，就可以得到比較平直的直流電 壓U。但這樣的直流輸出電壓還會歲交流電網(wǎng)電壓的波動貨負(fù)載的變動而變化。 在對直流供

3、電要求較高的場合，還需要使用穩(wěn)壓電路，以保證輸出直流電壓穩(wěn) 定。三、電源各組成部分電路圖及相關(guān)說明1) 變壓器變壓器是將電網(wǎng)電壓變換為符合整流需要的電壓，同時(shí)還可以起到與電網(wǎng)隔離 的作用。即將交流輸入 U變換為符合整流需要的電壓U2.U1220V變壓器電路圖2) 整流及濾波電路整流電路是利用整流元件二極管具有單向?qū)щ姷奶匦詫⒔涣麟妷鹤儞Q為單向脈動電壓。濾波器的作用是減小整流輸出電壓的脈動程度，以適合負(fù)載的需 要。整流電路輸出的單向脈動電壓中包含交流成分和直流成分，濾波器就是將 交流成分濾除，保留直流成分。整流電路采用單向橋式整流器。單向橋式整流電路是由4個二極管接成電橋的形式構(gòu)成的。濾波器采用

4、電容濾波，電容濾波器是根據(jù)電容器的端電壓在 電路狀態(tài)改變時(shí)不能躍變的原理制成的。整流及濾波電路圖如下。在變壓器二次側(cè)電壓U2的正半周時(shí)，設(shè)其極性為上正下負(fù)即 a點(diǎn)電位高于b點(diǎn)，則二極管D和D3導(dǎo)通，D2和D4截止，電流i的通路是從a D 1R l -D*3 bf 這時(shí)，負(fù)載電阻上得到一個上正下負(fù)的半波電壓。在電壓Ui的負(fù)半周時(shí)，變壓器二次側(cè)的極性為上負(fù)下正，即 b點(diǎn)的電位高于a點(diǎn)。因此，D1和D3截止，D2和D4導(dǎo)通，電流i的通路時(shí)bD 2RL -D-一才。同樣，在負(fù)載電阻上得到一個上正下負(fù)的半波電壓。單向橋式整流電路 的 電 壓 波 形 圖 如 下。單向橋式整流電路輸入輸出電壓波形(a)輸入

5、電壓波形，(b)輸出電壓波形在整流二極管導(dǎo)通時(shí)，電路一方面供電給負(fù)載，同時(shí)又對電容器充電。忽略二極管正向壓降的情況下，充電電壓 U4與上升的脈沖電壓U一致，UC和U3同時(shí)達(dá)到最大值。而后 U3和UC都開始下降，U3按正弦規(guī)律下降，當(dāng)U3 小于UC時(shí)，二極管承受方向電壓截止，電容器對負(fù)載R放電，負(fù)載中仍有電流。 在U3的下一個脈沖，當(dāng)U3大于U時(shí)二極管再次導(dǎo)通，電容器再次被充電，重復(fù) 上述過程。濾波后的輸出電壓波形圖如下。U11wt單向橋式整流濾波電路輸出電壓波形4） 穩(wěn)壓電路經(jīng)整流濾波后的電壓往往會隨交流電源電壓的波動和負(fù)載的變化而變化。電壓的不穩(wěn)定有時(shí)會產(chǎn)生測量和計(jì)算的誤差，引起控制裝置工作

6、不穩(wěn)定，甚至 根本無常工作。穩(wěn)壓電路的功能是在交流電源電壓波動或負(fù)載變動時(shí)，使直流 輸出電壓穩(wěn)定。穩(wěn)壓部分為串聯(lián)負(fù)反饋型穩(wěn)壓電路，它由調(diào)整元件（晶體管 ）、比較放大 器、取樣電路R、R2,基準(zhǔn)電壓電路 D、R和過流保護(hù)電路T3管及電阻R、R、 R等組成。電路如下。串聯(lián)負(fù)反饋穩(wěn)壓電路直流整個穩(wěn)壓電路是一個具有電壓串聯(lián)負(fù)反饋的閉環(huán)系統(tǒng)，其穩(wěn)壓過程為：當(dāng) 電網(wǎng)電壓波動或負(fù)載變動引起輸出電流電壓發(fā)生變化時(shí)，取樣電路取出輸出電 壓的一部分送入比較放大器，并與基準(zhǔn)電壓 U進(jìn)行比較，產(chǎn)生的誤差信號經(jīng)比 較放大器放大后送至調(diào)整管 的基極，使調(diào)整管改變其管壓降，以補(bǔ)償輸出電 壓的變化，從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的

7、。例如，設(shè)由于電源電壓或負(fù)載電阻 的變化而使輸出電壓U0升高時(shí)，則有如下負(fù)反饋穩(wěn)壓過程：UO升高導(dǎo)致取樣電壓Uf升高，進(jìn)而使比較放大器的輸入信號增大，使輸出電壓即晶體管T1的基極電壓UBi降低，進(jìn)而使晶體管的集電極與發(fā)射極之間的電壓 UCe增大從而使負(fù) 載電阻分壓減小，U0下降，從而使輸出電壓保持穩(wěn)定。當(dāng)輸出電壓降低時(shí)，其 穩(wěn)壓過程相反。由于在穩(wěn)壓電路中調(diào)整管與負(fù)載串聯(lián)，因此流過它的電流與負(fù)載電流一致。 當(dāng)輸出電流過大或發(fā)生短路時(shí)，調(diào)整管會因?yàn)殡娏鬟^大或電壓過高而損害，所 以需要對調(diào)整管加以保護(hù)。電路中，晶體管T2、R、R、R組成減流型保護(hù)電路。 此電路當(dāng)輸出電流超過設(shè)計(jì)極限時(shí)開始起保護(hù)作用，

8、使輸出電路減小，輸出電 壓下降。故障排除后電路能自動恢復(fù)正常工作。調(diào)整R的阻值，可設(shè)置保護(hù)電路起保護(hù)作用的極限電流值。四、電路各部分元器件參數(shù)課件及元件選擇1、穩(wěn)壓部分基準(zhǔn)電壓電路中穩(wěn)壓二極管 Dz選用型號為2CW5鈉穩(wěn)壓二極管，其穩(wěn)壓電壓Uz 為5.56.5V,穩(wěn)壓電流Iz為10mA最大穩(wěn)定電流38mA設(shè)Uz的穩(wěn)定電壓為6V,貝U由U0=(1+R11/(R12+R2)Uz輸出電壓U0的圍為612V得 R/R2=2 設(shè)置 R=1KQ ,則 R=1KQ又因?yàn)檩敵龉β蕠鸀?.86.2W所以負(fù)載電阻R的阻值為20Q任設(shè)一個輸出電壓U0,例如設(shè)U0=10V則 R= (U-Uz) /I z= (10-6

9、) /10-2 =400 Q而 R4 為 2.7 K Q , R5為 620 Q , R 為 30 QCi用以抵消輸入端接線的電感效應(yīng)，防止產(chǎn)生自激振蕩，接線不長時(shí)也可不 用。C0是為了瞬時(shí)增減負(fù)載電流時(shí)不致引起輸出電壓有較大的波動。C、。一般在0.11uF之間，選用C,。的容量為0.33uF。在實(shí)際應(yīng)用中，C和。要求 用高頻性能好的無極性電容。2、整流及濾波部分因?yàn)閁i比U0大23V所以Ui的圍為815V取 Ui=15V由橋式整流及電容濾波可知Ui "(1.1 1.2)U2變壓器二次側(cè)電壓有效值 U2=Ui/1.2=12.5V二極管所承受的最高反向電壓 lh=1.4U2=17.5V又因?yàn)檎骷盀V波的輸出電流Ii =0.52A所以流過整流二極管的電流I d=(1/2)I i=0.26A因此可選用二極管型號為 2CZ55B其最大整流電流為1A,反向工作峰值電壓 為 50V。對于濾波電容有t=RO (35) (T/2)式中T為交流電源電壓的周期取 t =R C=3T/2所以 R- C=M.02 e=0.03s所以 C=0.03/Rl=0.03/20 F=1500uF由于電容器的容量是分等級的，在計(jì)算時(shí)按式 t=R C> (35) (T/2)取下限，實(shí)際選擇