电源技术与实训

电源技术与实训电源技术与实训 课程作业课程作业 作业题目 作业题目 12V12V 直流稳压电源的设计直流稳压电源的设计 班班 级 级 1010 自动化自动化 1 1 班班 姓姓 名 名 张梅香张梅香 学学 号 号 10061601331006160133 组员姓名 组员姓名 韩添宇韩添宇 组员学号 组员学号 10061601421006160142 时时 间 间 2012 9 42012 9 4 目录目录 一 电源的基本认识一 电源的基本认识 1 电源的功能 2 电源的组成原理 3 电源的主要性能指标及其含义 4 电源的类型 5 电源的类型的优缺点比较 二 设计方案比较二 设计方案比较 三 输出正负直流稳压电源的电路原理三 输出正负直流稳压电源的电路原理 四 输出正负直流稳压电源的技术指标四 输出正负直流稳压电源的技术指标 五 元件清单五 元件清单 一 电源的基本认识一 电源的基本认识 在我国 电网提供的是 50Hz 正弦交流电 但有很多电气设备需要直 流电源供电 获得直流电源的方法非常多 如干电池 蓄电池 直流电机等 但比较经济实用的方法是利用电网提供的交流电源 经过变换 将其变成直流 电 1 电源的功能 电源是提供电能的装置 因为它可以将其它形式的能转 换成电能 所以我们把这种提供电能的装置叫做电源 电源是向电子设备提供功率的装置 也称 电源供应器 它提供设备中 所有部件所需要的 电能 电源功率的大小 电流和电压是否稳定 将直接影 响设备的工作性能和使用寿命 2 电源的组成原理 采用小功率的稳压电源主要由以下 4 部分组成 a 变压环节 根据输出电压的需要 通过工频变压器 将电网电压有效值 转化为所需要的交流电压有效值 b 整流环节 利用二极管或晶闸管的单向导电性 把交流电变成单向脉动 的直流电 c 滤波环节 将脉动直流电压的脉动成分滤掉 使输出电压成为比较平滑 的直流电压 d 稳压环节 在电网电压波动和负载电流变化时 保证输出的直流电压稳 定 3 电源的主要技术指标及其含义 输出电压 V0 及最大输出电流 I0max 且输出电压等于正负 12V 对称输出 最大输出电流等于 100mA 4 电源的类型 a 小功率直流稳压电源 b 开关电源 5 电源的类型的优缺点比较 a 小功率直流稳压电源由变压 整流 滤波和稳压 4 个环节组成 输出电 压比输入电压低 反应速度快 输出纹波较小 工作产生的噪声低 效率较低 现在经常看的 LDO 就是为了解决效率问题而出现的 发热量大 尤其是大功 率电源 间接地给系统增加热噪声 传统的稳压电路主要是硅稳压二极管稳压 电路和串联型稳压电路 其中串联型稳压电路因其输出电压可调 稳压效果好 而在黑白电视机的电源中 得到广泛应用 而且有集成化系列产品 b 开关电源是一种新型的电源 它体积小 功耗小 重量轻 而效率高 稳压范围宽 如果加上高频脉冲变压器 并配以一定的电路 可得到电路所需 的各种直流电源 为此开关电源在彩色电视机的电源和微机电源以及通信与航 天设备中 均得到广泛的应用 这样 开关稳压电源不仅具有稳压范围宽的优 点 而且实现稳压的方法也较多 设计人员可以根据实际应用的要求 灵活地 选用各种类型的开关稳压电源 滤波的效率大为提高 使滤波电容的容量和体 积大为减少 开关稳压电源的工作频率目前基本上是工作在 50kHz 是线性稳 压电源的 1000 倍 这使整流后的滤波效率几乎也提高了 1000 倍 就是采用半 波整流后加电容滤波 效率也提高了 500 倍 在相同的纹波输出电压下 采用 开关稳压电源时 滤波电容的容量只是线性稳压电源中滤波电容的 1 5001 1000 电路形式灵活多样 例如 有自激式和他激式 有调宽型和调频 型 有单端式和双端式等等 设计者可以发挥各种类型电路的特长 设计出能 满足不同应用场合的开关稳压电源 开关稳压电源的缺点是存在较为严重的开关干扰 开关稳压电源中 功 率调整开关晶体管 V 工作在开关状态 它产生的交流电压和电流通过电路中的 其他元器件产生尖峰干扰和谐振干扰 这些干扰如果不采取一定的措施进行抑 制 消除和屏蔽 就会严重地影响整机的正常工作 此外由于开关稳压电源振 荡器没有工频变压器的隔离 这些干扰就会串入工频电网 使附近的其他电子 仪器 设备和家用电器受到严重的干扰 二 设计方案比较二 设计方案比较 方案一 硅稳压管稳压电路 硅稳压二极管的稳压电路 经过桥式整流和电容滤波得到的脉动直流电 再经过限流电阻和稳压二极管组成的稳压电路接到负载电阻 RL上 这样负载电 阻 RL便得到一个比较稳定的电压了 稳压二极管工作在反向击穿区域 它才有 稳压的作用 限流电阻 R 一方面保证流过稳压二极管 VZ的电流不超过稳压二 极管容许的最大电流 IZmax 同时 当电网电压波动时 通过调节 R 上的压降 保持输出电压的基本不变 方案二 串联型稳压电路 串联型稳压电路在黑白电视机中应用非常普遍 它是一个反馈调节系 统 包含有取样电路 基准电压电路 比较放大器电路和调整电路 4 部分组成 在稳压电路的主回路中 调整管 V1与负载电阻 RL串联 所以称之为串联型稳 压电路 V2是比较放大器 R1 RP和 R2串联接在输出端 构成取样电路 由 限流电阻 RZ与稳压二极管 VZ组成的稳压电路对比较放大器 V2的发射极进行稳 压 方案三 固定输出的集成三端稳压电路 W7BXX 系列集成稳压器输出固定电压 不稳定的输入电压接在 1 3 端 2 3 端输出固定的并且稳定的直流电压 输入端电容是用来改善纹波和抑 制过电压的 输出端电容是用来改善瞬态响应的 使瞬时增减负载电流时不致 引起输出电压有较大的变化 以削弱电流的高频噪声 输入电容一般取 0 1 1 F 输出电容可取 1 F 在实际应用中 可根据负载的需要来选择不同 型号的集成稳压器 方案四 可调输出的集成三端稳压电路 三端可调输出集成稳压器是在三端固定输出集成稳压器的基础上发展 起来的 输入电流几乎全部流到输出端 流到公共端的电流非常小 使用时用 少量的外围元件便可方便组成精密可调的稳压电路 应用更为灵活 三 输出正负直流稳压电源的电路原理三 输出正负直流稳压电源的电路原理 1 变压器输入 220V 50HZ 的交流电压 次级双路 9V 输出 2 整流二极管 IN4007 3 滤波电容按每 0 5A 电流 1000uF 容量选取 改善瞬间响应而加取数值可 在 100 470uF 的作用为消除三端稳压器可能发生的自激 应选无极性的金属 膜或涤纶电容 一般取 0 1uF 但当电路要求大电流输出时 取容量适当加大 4 7812 和 7912 的主要参数有 7812 的输出直流电压 U0 12V 7912 的输 出直流电压 U0 12V 两者的输出电流 L 0 1A M 0 5V 电压调整率 10MV V 输出电阻 R0 0 15 欧姆 输入电压 U1 的范围 15 17 因为一般 UI 要 比 U0 大 3 5V 才能保证集成稳压器工作在线性区 5 7812 和 7912 三端稳压器是电子设备中常用的线性稳压集成电路 最 大输出电流 1 5A 需加散热器 6 7812 7912 的输入输出端都接有电容 而且是一大一小 大容量电容 是低频滤波作用 小容量电容是高频滤波用 需提醒的是输出端一般不要 接过大容量电容 一般接几十微法的就可以了 否则有些电路中会出现关 闭电源后 输出端电容向前级稳压 IC 放电的过程 这容易损坏稳压 IC 如果电路需要 应在三端稳压器输入输出端跨接一保护二极管 它可以解 决反向浪涌电流对稳压 IC 的冲击 这在一些实验电源中特别推荐加接以保 护三端稳压器 稳压原理 就是将交流电变成直流电 四 输出正负直流稳压电源的技术指标四 输出正负直流稳压电源的