直流稳压电源毕业论文

*学院电 子 信 息 工 程 系毕 业 设 计 说 明 书题 目 直流稳压电源的设计 姓 名 学 号 专 业 应用电子技术 指导教师 20年 5 月 1 日摘 要直流稳压电源一般由电源变压器，整流滤波电路及稳压电路所组成。变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电。整流器把交流电变为直流电。经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。本设计主要采用直流稳压构成集成稳压电路，通过变压，整流，滤波，稳压过程将 220V 交流电，变为稳定的直流电，并实现电压可在 6-13V 可调。关键字：直流、稳压、变压AbstractThe direct current is steady to press the power supply general from power transformer, commutate the an electric circuit and steady ,press the electric circuit constitute.Transformer the low-pressure alternate current that electric voltage need when changing into in exchanges in electricity in municipal.Commutating the machine change into the direct current to the alternate current.Through the an empress, it is steady to press the machine change into the stable direct current electric voltage exportation to the unsteady direct current electric voltage again. The main adoption in this design is steady to press the slice constitutes to gather steady to press the electric circuit, passing to change to press, commutating, the wave steady ran over the distance an alternate current, change into the stable direct current, and realizes the electric voltage can be adjustable in the 6-13 Vs. Key Words: LM317、 steady press、 change to press 目 录引言.3第一章 总体方案的设计.41.1.方案一.41.1.方案二.51.3.方案的选择.6第二章 单元模块的设计.62.1.主要电源部分的设计.62.2.辅助电源部分的设计.72.3.保护电路部分的设计.92.4.继电器驱动部分的设计.102.5.输出电压比较部分的设计.112.6.编码和译码部分的设计.12第三章 电路参数的计算.123.1.辅助电源参数计算.123.2.主要电源参数计算.133.3.元器件的选择.13第四章 系统的连接及其功能.134.1.特殊器件的介绍.134.1.1.LM317 器件介绍.134.1.2.ULN2803 器件介绍.144.1.3.CD4208 编码器 .4LS48 优先编码器.16 4.2.各单元模块的连接.184.3.系统功能.184.4.元器件清单及其系统原理图.204.5.实物展示.21第五章 结束语.21第六章 致谢.22参考文献.223引言随着全球信息化的飞速发展，可以说，有电器的地方就有电源。所有的电子设备都离不开可靠的电源为其供电。现代电子设备中的电路使用了大量的半导体器件，这些半导体需要几伏到几十伏的直流供电，以便得到正常工作所必需的能源。这些直流电源有的属于化学电源，如采用干电池和蓄电池，但这些不能持久性的供电。大多数电子设备的直流供电方法都是将交流电源经过变压、整流、滤波、稳压等变换为所需的直流电压。完成这种变换任务的电源成为直流稳压电源。现代电子设备中使用的直流稳压电源有两大类：线性稳压电源和开关性稳压电源。线性稳压电源亦称串联调整式稳压电源。它的稳压性能好，输出纹波很小，缺点是需要使用体积和重量都比较大的工频变压器，而且稳定效率较低。开关型稳压电源效率高，体积小，重量轻，缺点是输出的纹波及产生的电磁干扰比较大。开关电源和线性电源的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。通常，当输出功率较小时，线性电源的成本较低。但是，当线性电源成本在某一输出功率点上时，反而高于开关电源，这一点称为成本反转点。4第一章 总体方案的设计直流稳压电源的设计方案有许多种，不过我只着重研究了自己比较感兴趣的两种，分别如下：1.1 方案一：该方案是通过变压器变压，再经过整流电路、滤波电路进而将交流电变为直流电，在通过稳压器的稳压得到较稳定的电压，由于稳压器当输入电压固定时只能在它的电压差范围内调节输出电压， 、所以要在调出电压差的范围时自动调档，这是通过两个比较器将输出电压和基准电压进行比较，再通过计数器的计数功能控制继电器控制器的输入情况来判断输出电压的大小在哪个范围，然后进行自动调档。最后将稳压器的输出电压流经保护电路，最后输出。如图1.1。变压器 整流 滤波稳压保护电路两个比较器交流电220V/50HZ计数器继电器控制器图 1.1 方案一的流程图51.2 方案二：该方案也是通过变压器变压，再经过整流电路、滤波电路进而将交流电变为直流电，在通过稳压器的稳压的电压，主要是自动换档这一单元有所改变，该方案的这一单元的原理是：将稳压器输得到较稳定出的电压通过六个比较器和基准电压进行比较，将得出的结果通过编码器、译码器得出有效的二进制码，接着通过继电器控制器控制继电器自动调节档位。最后将稳压器的输出电压流经保护电路输出，如图 1.2。交流电220V/50HZ变压器 整流 滤波继电器控制器 稳压保护电路六个比较器编码器译码器图 1.2 方案二的流程61.3 方案的选择：方案一的优点在于所用的器件较少,但由于用计数器给继电器控制器有一个缺就往下调,要是不置数的话,往下就不能计数,但如果置数的话,在方案上有点困难;点:当电源一开始方案二虽然元器件多点但它能完整的完成自动调档功能,并且思路简单明了,容易让人理解并不会出什么错误,元器件又好解决.所以我选用第二种方案。第二章 单元模块的设计本方案的单元模块有 6 个，分别如下：主要电源部分的设计、辅助电源部分的设计、保护电路部分的设计、继电器驱动部分的设计、输出电压比较部分的设计、编码和译码部分的设计。2.1 主要电源部分的设计该部分通过三端可调集成稳压器实行对电压的调节，当调节电位器 R2 时，电压就会随着电阻的阻值变化而变化。C13300uF C2104IN3ADJ1OUT 2IC1LM317R25kC510uFR1240C422uFC30.112J1D11N4007 D21N4007D31N4007 D41N4007F1FUSEVoVi图 2.1 主要电源的电路图72.2 辅助电源部分的设计该部分的功能是提供主要电源部分所使用的芯片的驱动电压和用来作为基准电压。12J23D21N4007 D41N4007D31N4007D51N4007C11in12out 3IC37805C13 C15R11FUSEVi Vo图 2.2 辅助电源+5V该电源提供稳定的直流电源+5V，它的主要功能是提供给比较器、译码器和编码器的驱动电压+5V。如图 2.2。12J23D21N4007 D41N4007D31N4007 D51N4007C11 C13 C15R11FUSE in12out 3IC?7812Vi Vo图 2.3 辅助电源+12V该电源提供稳定的直流电源+12V，它的主要功能是提供给 2803 驱动电压+12V 和提供比较器的基准电压。如图 2.3。该电源主要通过整流、滤波和稳压三部分构成，起部分功能如下：桥式整流电路：8在 U2 的正半周，a 点的电位高于 b 点的电位，D1、D3 导通，D2、D4 截止，电流自 a 端经 D1，RL 和 D3 回到电源的 b 端；在 U2 的负半周，b 点的电位高于a 点的电位，D2、D3 导通，D1、D3 截止，电流自 b 端经 D2、RL 和 D4 回到电源的 a 端。与半波整流电路相比，在 U2、RL 相同条件下，输出的只电流、电压都提高一倍；电流脉动程度减小；变压器在正、负半周都有对称的电流流过，既得到充分利用，又不存在单磁化的问题，但需要 4 个整流二极管，线路稍复杂。与全波整流相比，虽然多用了 2 个整流二极管，但反向耐压低了一倍，变压器次级少了一圈，综合成本低于全波整流电路。电容滤波电路电容滤波电路的特点：（1）电流的有效值和平均值的关系与波形有关，在平均值相同的情况下，波形越尖，有效值越大。在纯电阻负载时，变压器副边的有效值 I2=1.11IL，而有电容滤波时 I2=（1.52）IL。（2）负载平均电压 VL 升高，纹波（交流成分）减小，且 RLC 越大，电容放电速率越慢，则负载电压中的纹波成分越小，负载平均电压越高。为了得到平滑的负载电压，一般取 RL*C（3-5）T/2（式中 T 为电源交流电压的周期） 。（3）负载直流电压随负载电流增加而减小。VL 随 IL 的变化关系称为输出特性或外特性，如图所示。电容滤波电路简单，负载直流电压 VL 较高，纹波也较小，它的缺点是输出特性较差，适用于负载电压较