直流稳压电源课程设计.doc

目 录第1章 绪论 1第2章 方案的确定 32.1设计提示 32.2电路总体功能及结构框架图 32.3设计方案的确定 4第3章 电路原理 53.1直流稳压电源的电路图 53.2直流稳压电源原理 53.3电源变压器 53.4整流滤波电路 63.5三端集成固定电压输出稳压器 6第4章 电路设计 74.1电路设计原理图 74.2电路参数的选择 74.3电路PCB图 8第5章 电路的调试与检测 95.1静态调试 95.2动态调试 95.3调试中注意事项 11心得体会 12参考文献 13附录 14 第1章 绪论电源波动或负载变化影响而保持稳定，这就需要我们对整流后的电源进行稳压设计。在各种电子电路中，总离不开电源电路，而由于电路结构和元件特性，就需要用到直流电源供电，而能提供直流电源的干电池太阳能电池等功率小，成本高等缺点。而交流电在产生、电能输送等方面具有独特的优点，发电站、各市电网中的电能传输都是以交流电的形式进行输送，因此，就需要我们对市电提供的电压进行降压整流等，把交流电转换成直流电，以获得我们所需要的电压。电力系统供电电压的波动，或者负载阻抗和功率的变化，都会引起整流器输出电压随之改变。在电子电路和自动控制装置中，通常都需要电压稳定的直流电源供电， 使整流器输出电压尽可能少受流电进行滤波，稳压，以获得我们所需要的供电电源。 本次课程设计的课题是直流稳压电源，本课程设计将就稳压电源电路的工作原理、参数计算、元件选取、电路调试等做详细的介绍和说明。由于本人水平有限，不妥指出还望各位老师指正。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第2章 方案的确定2.1设计提示2.1.1设计电路框图如图2-1所示稳压电路若使用分离元件要有取样、放大、比较和调整四个环节，晶体管选用3DD或3DG等型号；若用集成电路选78XX和79XX稳压器。测量稳压系数：在负载电流为最大时，分别测得输入交流比220V增大和减小10%的输出vo，并将其中最大一个代入公式计算Sr，当负载不变时，Sr=VoVI/VIVO。测量内阻：在输入交流为220V，分别测得负载电流为0及最大值时的Vo，ro=VO/IL。纹波电压测量：叠加在输出电压上的交流分量，一般为mV级。可将其放大后，用示波器观测其峰峰值VOP-P；用可用交流毫伏表测量其有效值VO，由于纹波电压不是正弦波，所以用有效值衡量存在一定误差。2.1.2实验仪器设备自耦变压器一台、数字万用表、交流毫伏表、面包板或万能板、智能电工实验台、示波器。2.1.3设计用主要器件 变压器、整流二极管、集成稳压器（7812/7912/7809/7909/7805/7905）、电容、电阻若干2.1.4参考书电工学电子工业出版社；晶体管直流稳压电源辽宁科技出版社；电子线路设计实验测试华中科技大学出版社；模拟电子技术基础高等教育出版社。2.2 电路总体功能及结构框架图本实验设计的直流稳压电源，其总体功能是：具有+12V、-12V输出的稳压输出电源。根据电路的功能要求，其电路结构框图如图2-1所示。图 2-1 直流稳压电源电路结构框图如上图2-1所示，直流稳压电源由变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路组成。2.3设计方案的确定直流稳压电源主要由滤波电路、稳压电路决定，采用不同的滤波电路、稳压电路可以设计出不同的设计方案。方案一：简单的并联型稳压电源并联型稳压电源的调整元件与负载并联，因而具有极低的输出电阻，动态特性好，电路简单，并具有自动保护功能；负载短路时调整管截止，可靠性高，但效率低，尤其是在小电流时调整管需承受很大的电流，损耗过大，因此在本实验中此方案不适合。方案二：输出可调的开关电源；开关电源的功能元件工作在开关状态，因而效率高，输出功率大；且容易实现短路保护与过流保护，但是电路比较复杂，设计繁琐，在低输出电压时开关频率低，纹波大，稳定度极差，因此在本实验中此方案不适合。方案三：由固定式三端稳压器（7812、7912）组成由固定式三端稳压器（7812、7912）输出脚V0、输入脚Vi和接地脚GND组成，它的稳压值为+12V和-12V，它属于CW78*和CW79*系列的稳压器，输入端接电容可以进一步滤波，输出端接电容可以改善负载的瞬间影响，此电路比较稳定。根据实验设计要求，本实验采用方案三。第3章 电路原理3.1 直稳压电源的电路图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。 参考图如图3-1所示。 图 3-1 直流稳压电源电路的原理图3.2 直流稳压电源的基本组成及原理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。直流稳压电源的基本组成框图如图3-2所示：图3-2 直流稳压电源的基本组成框图直流集成稳压电源原理:交流电源电压经电源变压器变换成整流电路所需的交流电压植后，通过整流电路变成单向脉冲电压，再由滤波电路滤去其中的交流分量，得到较平滑的直流电压，最后经稳压电路获得稳定的直流电压。3.3 电源变压器电源变压器T的作用是将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压Ui。变压器副边与原边的功率比为P2/ P1=，式中是变压器的效率。3.4 整流滤波电路整流二极管组成单相桥式整流电路，将交流电压变成脉动的直流电压，再经过滤波电容C滤除纹波，输出直流电压，与交流电压的有效值的关系为 （3.4.1） 每只整流二极管承受的最大反向电压 （3.4.2）通过每只二极管的平均电流 （3.4.3） 滤波电容C满足RC（35）T/2 （3.4.4）式中T为输入交流信号周期，R为整流滤波电路的等效负载电阻。3.5 三端集成固定电压输出稳压器由于输入电压u1发生波动、负载和温度发生变化时，滤波电路输出的直流电压UI会随着变化。因此，为了维持输出电压UI稳定不变，还需加一级稳压电路。稳压电路的作用是当外界因素（电网电压、负载、环境温度）发生变化时，能使输出直流电压不受影响，而维持稳定的输出。稳压电路一般采用集成稳压器和一些外围元件所组成。集成稳压器具有体积小、性能稳定、价格便宜等优点，特别是集成三端稳压器，只有输入端、输出端和公共端三个引脚，因此使用方便。三端稳压器的选择依据是输出电压、负载电流、电压调整率、输出电阻等性能指标。三端固定输出集成稳压器的通用产品有CW7800系列（正电源）和CW7900系列（负电源）。如CW7812和CW7912。芯片CW7812/CW7912作为输出电压V0固定的典型电路图，正常工作时，输入、输出电压差为34伏。第4章 电路设计4.1电路设计原理图 图4-1直流稳压电源原理图4.2电路参数的选择电路参数计算如下：（1）确定稳压电路的最低输入直流电压=12+2=14V（2）变压器副边电压有效值由式(1.2)，=12V（3）选择整流二极管:流经二极管的平均电流=500mA=250mA二极管承受的最大反相电压=18V（4）选择滤波电容器:负载电阻=k=56C=4*T/2=0.04sC=715uF若考虑电网电压波动，则电容器承受的最高电压为1.1V=18V，选用标称值为2200uF/50V的电解电容器。4.3 电路PCB图图4-2 直流稳压电源PCB图第5章 电路的调试与检测5.1 静态调试当连好电路板的线路时，先不要急着通电，而因该从以下几个方面进行检测：A、对照原理图，用万用表一一检查线路的各个接口是否接通，是否有短路、断路或漏接的现象，如果有，因该及时改好电路连线。B 对照原理图，检查各元件是否接正确。5.2 动态调试5.2.1稳压电源的性能指标的测试（1）、输出电压的测量接通220V的电源，用数字万用表对所设计的电路实物进行测试，得到正源输出电压为+12.00V，负电源输出电压为-11.98V。（2）、内阻的测量在输入交流为220V，分别测得负载电流为0及最大值时的VO，即用开短路法可测得电源内阻。测得数据如下：IA+=0.25A， VO+=12.00VIA-=0.24A， VO-=11.98V根据以上数据可得电源内阻为：r+=VO+IA+ =12.00V/0.25A = 48.00r-=VO-IA- =11.98V/0.24A = 49.92（3）、稳压系数的测量稳压系数是指在负载电流I0、环境温度T不变的情况下，输入电压的相对变化引起输出电压的相对变化，即稳压系数SV=（VO/VO）/（VI/VI） IO=常数，T=常数 SV的测量电路如图5-1所示： 图5-1 Sv的测量电路测试过程是：先调节自耦变压器使输入电压增加 10%，即Vi=242V，测量此时对应的输出电压VO1；再调节自耦变压器使输入电压减少 10%，即Vi=198V，测量此时对应的输出电压VO2，然后再测出Vi=220V时对应的输出电压VO，则稳压系数SV=（VO/VO）/（Vi/Vi） =220/（242-198）（VO1-VO2）/VO根据上述测量方法，可对正负双电源进行测试，测试数据如下：当Vi=198V时，测得数据为：VO1+=12.12 V， V01-=12.09V当Vi=242V时，测得数据为：VO2+=12.14V， VO2-=12.11V当Vi=220V时，测得数据为：VO+=12.00V， VO-=11.98V由以上所测数据，可得稳压系数为：SV + =（VO+/VO+）/（Vi/Vi） =220/（242-198）（VO1+-VO2+）/VO+ 0.00167SV - =（VO-/VO-）/（Vi/Vi） =220/（242-198）（VO1-VO2-）/VO- 0.00168 5.2.2误差分析（1）、误差计算+Vcc%=（12.00-12.00）/12.00=0.00%-Vcc%=11.98-12.00/12.00=0.17%（2）、误差原因综合分析可以知道在测试电路的过程中可能带来的误差因素有:a、元件本身存在误差；b、焊接时，焊接点存在微小电阻；c、万用表本身的准确度而造成的系统误差；5.3 调试中注意事项调试结果是否正确，很大程度受测量正确与否和测量精度的影响。为了保证高度准确的效果，必须减小测量误差，提高测量精度。为此，需注意以下几点：5.3.1正确使用测量仪器的接地端凡是使用低端接机壳的电子仪器进行测量，仪器的接地端应和仪器的接地端接在一起，否则仪器机壳引入的干扰不但会使仪器的工作状态发生变化，而且将使测量结果出现误差。若使用干电池的万用表进行测量，由于电表的两个输入端是浮动工作的，所以允许直接跨接在测量点之间。5.3.2正确选择测量点用同一台测量仪进行测量时，测量点不同，仪器内部引进的误差大小将不同。5.3.3测量方法要方便可行需要测量电路的电流时，一般尽可能测电压而不测电流，因为测电压不必改动被测电路，测量方便。若需知道某一支路的电流值，可以通过测该支路上电阻两端的电压，经过换算而得到。心得体会1、通过本次实验设计，掌握了直流稳压电源的电子电路的设计与制作，掌握了CW7812/CW7912芯片的原理与作用，使我学会了如何去检查电路中的错误。2、在制作电路时，深深体会到连接电路时一定要细仔细，一定要确保每条线路接触性良好。为保证接出的电路不出现错误，在接线时不能只看着电路原理图去接，应该先把电路图中的每个元件的原理和用途搞清楚，明白每个元件的各个管脚与它哪里相对应，最主要的是搞清楚元件与元件之间的联系，它们在一起有怎样的作用，它们接在一起可以实现那些功能，它们之间有什么相互的影响，好几个元件在一起又能有怎样的功能，弄明白了这些过后，就可以接电路。在接电路的过程中要仔细并且得有耐心，在检查错误时要更耐心，当出现错误时，首先检查线接对了没有，如果没有错误就看是不是元件存在问题，遇见错误要一步一步的来，不要这里弄一下那里弄一下，这样是不行的。其实，现在做电路出现错误是一件好事，因为每出现一个错误都将给你带来一点新的知识，这样不光掌握了一些新的东西更重要的是学会了怎么去检查电路中出现的错误。3、在实验测试时，应保持冷静，要有条理