电源设计方案.doc

电源设计方案 电源设计方案篇一：直流稳压电源电路设计方案 电 路 设 计 方 案 项目成员 所在学校 湖南省信息职业技术学院信息工程系 2014年制 联系电话 E mail 目录 绪论 . 3 一、需求分析及方案论证 . 4 1.1需求分析 . 4 1.2设计方案的选择与论证 . 4 三、电路原理分析 . 6 四、直流稳压电源的参数设计 . 8 五、单元电路的设计 . 10 5.1电源变压器 . 10 5.2整流电路 . 10 5.3滤波电路 . 11 5.4稳压电路 . 11 5.5过流保护电路 . 12 5.6过压保护电路 . 12 六、电路仿真与检测 . 13 6.1 Multisim仿真电路绘制 . 13 6.2 Multisim仿真仪器仪表的应用 . 13 6.3 稳压电源各项性能指标的测试与分析 . 1(来自:WWw.xMsjoB.com 厦门 培训考试 网:电源设计方案)4 七、设计 . 17 参考文献： . 17 串联直流稳压电源电路设计方案 绪论 直流稳压电源应用广泛，几乎所有电器、电力或电子设备都毫不例外地需要稳定的直流电压（电流）供电，它是电子电路工作的“能源”和“动力”。不同的电路对电源的要求是不同的。在很多电子设备和电路中需要一种当电网电压波动或负载发生变化时，输出电压仍能基本保持不变的电源。电子设备中的电源一般由交流电网提供，如何将交流电压（电流）变为直流电压（电流）供电？又如何使直流电压（电流）稳定？这是电子技术的一个基本问题。解决这个问题的方案很多，归纳起来大致可分为线性电子稳压电源和开关稳压电源两类，它们又各自可以用集成电路或分立元件构成。 半导体二极管和晶体管是电子电路中常用的半导体器件，也是构成集成电路的基本单元。本次训练主要利用这两种元器件设计制作一个分立式元器件串联反馈型稳压电源。直流稳压电源由交流电网经变压、整流、滤波、和稳压四个主要部分构成。本次设计的主要内容是围绕着如何使分立式元器件串联可调直流稳压电源输出直流电压稳定、脉动成分减小而展开的。学生通过实训了解相关分立式元器件的基本结构、工作原理、特性和参数以及由它们构成的串联型直流稳压电源的工作原理、原理图的设计和参数的计算、元器件的选用、计算机软件实现硬件的仿真、PCB板的设计、电路的安装和调试，最后完成达到技术指标要求的标准产品。 一、需求分析及方案论证 1.1需求分析 （1）串联直流稳压电源设计要求 输入电源：单相（AC），220V10%，50HZ5%； 输出电压：DC：+3+12V，连续可调； 输出电流：DC：0800mA； 负载效应：5%； 输出纹波噪声电压：10mV（有效值）； 保护性能：超出最大输出电流20%时立即截流保护； 适应环境：温度：040，湿度：20%90%RH； PCB尺寸：不大于120mm*90mm。 （2）串联直流稳压电源设计需求分析 电子设备都需要良好稳定的电源，而外部提供的能源大多数为交流电源，电源设备担负着把交流电源转换为电子设备所需的各种类别直流电源的任务，转换后的直流电源应具有良好的稳定性，当电网或负载变化时，它能保持稳定的输出电压，并具有较低的纹波。我们通常称这种直流电源为稳压电源。 1.2设计方案的选择与论证 小功率稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成，如图1所示。 （a）图1（a）、（b）稳压电源的组成框图及整流与稳压过程 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，因此在本实验中不适合此方案。 方案二：由固定式三端稳压器（LM317,7812,7809,7805）组成 由固定式三端稳压器（LM317,7812,7809,7805）输出脚V0、输入脚Vi和接地脚GND组成，LM317是可调电压稳压芯片，7805，7809，7812，7905则属于CW78*,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。但是，在训练过程中，此电路过于简单。 方案三：简单的串联型稳压电源 串联稳压电源，即利用串联于电路中的调整管Q1进行动态分压而使负载得到稳定电压的电路。串联型稳压电源的工作原理，是在输入电压存在波动时，输出电压保持恒定的装置，利用稳压二极管两端电压不变的原理，使输出电压保持不变，并用多级三极管组成达令顿复合电路，组成放大器提高稳压精度。 根据实验设计要求，本实验采用方案三。电源设计方案篇二：消防电源设计方案 消防电源电路设计方案 一、简述 近年来，尽管各类型消防体系的各个方面都有了很大的发展，但由于设备电源故障导致在失火时消防设备不能正常运行，致使火灾蔓延扩大酿成重大人员伤亡和财产损失的事件屡屡发生。消防电源可以确保平时和火灾情况下都能令消防设备正常运转。若是没有牢靠的电源，就不能实时报警、灭火，无法有效地疏散人员、财物和控制火势蔓延，从而造成严重损失。 本设计的意义在于利用AT89C51为消防设备研发一种新型电源。其中充电模块，交流/直流转换模块和主备电转换模块主要由带有蓄电池充放电功能的消防控制器电源UPS24V电源实现。UPS名为不间断电源，当交流电源电供电时，UPS电源将交流电经稳压后给负载供电，这里它是一台交流市电稳压器，与此同时向蓄电池充电；当市电中断时, 转换成备用电池供电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏；模数转换模块由芯片ADC0808来完成，ADC0808将采集到的模拟量转换为对应的数字量传递到单片机。显示模块主要有LM016l来实现，显示的主要有数字、文字和图形。本设计采用RS-485实现通信功能，在产业控制等情况下，经常有电气噪声滋扰传输线路，采用RS-232网络会受到外界电气干预从而导致传输错误的信号，在不增加缓冲器时传输的最大距离只可以达到15米，所以本设计采用RS-485通讯方式。 本设计基本可实现主备电切换功能，即交流电停电时,自动切换到电瓶供电输出并在电瓶电压欠压（低于20.8V)时自动切断电瓶放电输出，欠电压保护防止电池过放电；交流电回电后自动优先切换为外部供电，同时输出27.2V电压为备用电瓶充电且电瓶充足后自动停止充电，保持消防设备电源不断电地使消防设备正常工作。同时通过液晶显示器和通信电路直观监控检测设备工作状态。此次设计选用的LCD显示器相比较CRT显示器有很多优点，比方：零辐射、低耗能、散热小、纤薄灵活、节约空间、正确复原图像、无几何失真、显示字符敏锐等益处。电源工作过程中无需人工干预，提高工作效率，使用元器件少且节约成本，弥补了目前消防电源的不足，为现有消防设备提供了一种新型高效的电源。 二、消防电源设计方案 基本内容包括充电模块，AC/DC转换模块，主电、备电转换模块，主控电路，LCD显示接口电路，RS485通信接口电路，电池电压监测模块，充电器状态监控模块，输入输出状态监控模块。其电路组成如图1所示： AC/DC转换将输入的交流电转换成直流电，输入AC=200V，输出DC=24V，其主要用于稳压、稳流、控制功率以及保护直流线路。由于直流不稳定，正常是将直流先转变成交流，通过附加电路控制输出功率，然后交流经整流滤波等变成直流，通过电容和电抗等来控制输出电流和电压。交流电输入时，一路输出直流电24V、5A为设备供电，同时另一路输出27.2V 2A给蓄电池充电，电池饱和则停止充电。当直流输出24V电压非正常工作时，将转换备用电源工作，其主要由继电器实现。继电器属于一种电子控制器件，它分为控制系统和被控制系统，一般被用在自动控制电路中。事实上继电器是一种自动开关，它用很小的电流去掌控大电流，所以在电路中的作用是自动调节、保护电路、转换电路等等。当交流市电断电后常闭触点吸合，备用电池工作，其供电的时间主要由蓄电池的容量决定；当交流市电恢复正常时，消防电源将恢复成交流市电供电工作。 将采集到的AC/DC的输出电流和输出电压，电池电压以及交流市电五个数值通过ADC0808数模转换后反馈给AT89C51单片机，从而可以在LCD显示器中显示其数值并通过RS485通信电路实现远距离传输串行通信数据，同时一旦电路的交流市电和电池电压欠压电路则会发出报警。整体电路设计可基本实现新型消防电源的功能。三、硬件电路设计 3.1 单片机主控单元电路设计 主控电路采用芯片AT89C51，如图1所示。AT89C51采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，是一种高效微控制器，它将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，可以为很多嵌入式控制系统提供了一种实用性高的设计方案。3.2 单片机电源电路设计 电源模块采用芯片7150，如图2所示。输出电压为5.0V，可用于电池等电源的供电设备、各种通信设备以及音频/视频设备中，方便且可靠。该电源电路应用7150的基本电路，DC输出电压24V、5A输入，经过整流、滤波和稳压形成直流电源向电路供电。二极管D15在电路中起到的是整流作用，根据二极管单向导电性，能够把方向交替转变的交流电改变成方向不变的脉冲直流电。C1的作用是滤波，减小电压的脉动，是输出电压变得平滑，电容C容量的取值应满足RC=(3-5)T/2的条件。使用电容滤波的电路简易方便，输出电压平均值高，经常被用于负载电流很小且其变化也很小的电路。为了防止电路产生自激振荡，采用电容C2来消除输入线较长的电感感应，其容量一般小于1uF。电容C3用于解除输出电压中的高频噪声，可取容量小于1uF的电容，以便输出较大脉冲。需注意的是，若C3容量较大，当输入端断开后，C3会从稳压器输出端向7150稳压器放电，这样会容易损坏稳压器。 3.3 主备自动转换电路设计 本电路设计采用带有蓄电池充放电功能的消防控制器电源UPS24V电源以及电源滤波器。如图3所示。 电源滤波器是一种无源双向网络电器设备，能有效滤除电源线中特定频率的频点或该频点之外的频率。在电源线中接入电源滤波器可以获得一个特定频率的电源信号或者去除一个特定频率后得到的电源信号。所以，可将一个方波群和复合噪波经过电源滤波器得到一个特定频率的正弦波。 UPS电源名为不间断电源，其中含有储能装置，主要由逆变器构成，UPS电源电压恒定频率恒定。主要作用是给单、多台计算机或其它电力电子设备不中断供电。当市电正常工作时，UPS 将市电稳压后直接为设备供电，同时它还向备用蓄电池充电；当交流电中止时, 此电源会马上将备用蓄电池的电能经过逆变转换的方法向设备继续提供所需的220V交流电，使设备保持正常工作同时起到保护设备软、硬件不受毁坏的作用。电源设计方案篇三：直流稳压电源设计方案 电 路 设 计 方 案 第一章 绪论 直流稳压电源一般由变压器、整流器、滤波器和稳压器四部分组成。变压器把220V交流电（市电）变为稳压所需的低压交流电；整流器把低压交流电变为直流电；整流后的直流电中仍会含有交流成分，可以通过滤波电路将交流成分滤除；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。稳压电源的分类方法繁多，按输出电源的类型分有直流稳压电源和交流稳压电源；按稳压电路与负载的链接方式分有串联稳压电源和并联稳压电源；按调整管的工作状态分有线性稳压电源和开关稳压电源；按电路类型分有简单稳压电源和反馈型稳压电源，等等。如此繁多的分类方式往往让初学者摸不着头脑，不知道从哪里入手。其实应该说这些看似繁多的分类方法之间有着一定的层次关系，只要理清了这个层次自然可以分清楚电源的种类了。 直流稳压电源的技术指标可以分为两大类：一类是特性指标，反映直流稳压电源的固有特性，如输入电压、输出电压、输出电流、输出电压调节范围；另一类是质量指标，反映直流稳压电源的优劣，包括稳定度、等效内阻（输出电阻）、纹波电压及温度系数等。并联稳压电源有效率低、输出电压调节范围小和稳定度不高这三个缺点。而串联稳压电源正好可以避免这些缺点，所以现在广泛使用的一般都是串联稳压电源。 第二章 系统设计方案论证及分析 2.1概 述 晶体管串联型直流稳压电源电路主要元件包括：晶体三极管、限流 电阻、稳压二极管、以及滤波电容。令限流电阻与稳压二极管串联，并 在电源与地之间，便可在稳压二极管上得到稳定的电压，之后由NPN 型三极管射极输出、集极接电源输入，稳压二极管接基极、由于发射极 与基极PN结间电压固定，因此电路的输出电压等于稳压二极管的电压 与PN结电压之和。 2.2设计指标 1、学习小功率直流稳压电源的设计与调试方法。 2、掌握小功率直流稳压电源有关参数的测试方法。 3、通过集成直流稳压电源的设计、安装和调试，要求学会： (1)选择变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压电源； (2)掌握直流稳压电路的调试及主要技术指标的测试方法。 (3)通过电路的设计可以加深对该课程知识的理解以及对知识的综合运用。 2.3设计任务 输入电源：单相（AC），220V10%，50HZ5%； 输出电压：DC：+3+12V，连续可调； 输出电流：DC：0800mA； 负载效应：5%； 输出纹波噪声电压：10mV（有效值）； 保护性能：超出最大输出电流20%时立即过流保护； 适应环境：温度：040，湿度：20%90%RH； PCB尺寸：不大于120mm*90mm。 2.4设计要求直流稳压电源的基本要求： (1)合理的选择电源变压器； (2)合理选择集成稳压器； (3)完成全电路理论设计、计算机辅助分析与仿真、安装调试、绘制 电路图； (4)撰写设计使用。 (5)稳压电源 在输入电压为220，50Hz. 电压变化范围为-10% +10%条件下： a. 输出直流电压为1.26V12V,+12V,+9V,+5V,-5V； b. 最大输出电流为:Iomax500mA； c. 纹波电压(峰-峰值) 5mV(最低输入电压下，满载)； d. 具有过流保护及短路保护功能； e. 画出总体设计框图，以说明直流稳压电源有哪些相对独立的功能 模块组成，标出各个模块之间的联系、变化，并以文字对原理作辅助说 明。设计各个功能模块的电路图，加上原理说明。选择合适的元器件， 接线验证、调试各个功能模块的电路，在接线验证时设计、选择合适的 输入信号和输出方式，在充分电路正确性同时，输入信号和输出方式要 便于电路的测试和故障排除。在验证各个功能模块基础上，对整个电路 的元器件和布线，进行合理布局，进行直流稳压电源整个电路的调试。 2.5设计论证 小功率稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四 个部分组成，如图2.1所示。（a） 图2.1（a）、（b）稳压电源的组成框图及整流与稳压过程 2.6电路原理分析 直流稳压电源一般由电源变压器T、整流、滤波电路及稳压电路所组成， 基本框图如图2.2所示。各部分的作用： 图2.2 基本框图 （1） 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U