多路输出直流稳压电源的课程设计.doc

本科生课程设计 论文 I 辽辽 宁宁 工工 业业 大大 学学 模拟电子技术基础模拟电子技术基础 课程设计 论文 课程设计 论文 题目 题目 多路输出直流稳压电源多路输出直流稳压电源 院 系 院 系 专业班级 专业班级 学学 号 号 学生姓名 学生姓名 指导教师 指导教师 起止时间 起止时间 2012 7 22012 7 2 2012 7 152012 7 15 本科生课程设计 论文 II 课程设计 论文 任务及评语课程设计 论文 任务及评语 院 系 电子与信息工程学院 教研室 电子信息 注 成绩 平时20 论文质量60 答辩20 以百分制计算 学 号学生姓名专业班级 课程设计 题目 多路输出直流稳压电源 课程设计 论文 任务 设计参数 1 设计并制作一台多路输出支流稳压电源 2 输出直流电压 VVo5 V12 V15 3 最大输出电流mAILM500 4 具有过流保护功能 设计要求 1 分析设计要求 明确性能指标 必须仔细分析课题要求 性能 指标及应 用环境等 广开思路 构思出各种总体方案 绘制结构框图 2 确定合理的总体方案 对各种方案进行比较 以电路的先进性 结构的繁 简 成本的高低及制作的难易等方面作综合比较 并考虑器件的来源 敲定可行 方案 3 设计各单元电路 总体方案化整为零 分解成若干子系统或单元电路 逐 个设计 4 组成系统 在一定幅面的图纸上合理布局 通常是按信号的流向 采用左 进右出的规律摆放各电路 并标出必要的说明 进度计划 1 布置任务 查阅资料 理解掌握系统的控制要求 1 天 2 确定稳压电源 设计励磁自动控制系统接线图 2 天 3 建立多路输出直流稳压电源各个环节的传递函数及框图 2 天 4 绘制传递函数框图 并在空载点对传递函数进行线性化 2 天 5 对系统进行仿真 确定 PID 控制参数 分析系统性能 2 天 6 撰写 打印设计说明书 1天 指导教师评语及成绩 平时 论文质量 答辩 总成绩 指导教师签字 年 月 日 本科生课程设计 论文 III 摘 要 控制系统一般由直流变压器 整流电路 滤波过程和稳压过程 直流变压 器主要是将交流电网 220 伏电压通过电流变压器变为需要的电压值 整流电路主 要事将交流电压变为脉冲电压 由于此脉冲电压有较大的波动必须通过滤波电路 加以滤波 从而得到平滑的直流电压 但这样的电压随电网的波动 负载和温度 的变化而变化 因而在滤波之后还需接稳压电路保证输出稳定的直流电压 本次 试验从电源出发 利用学过的个中点知识和有关经验 提出一项简单实用的多路 直流电源设计方案 关键词 滤波 变压器 二极管 稳压输出 整流桥 本科生课程设计 论文 IV 目 录 摘 要 III 第 1 章 设计内容及要求 1 1 1 设计的目的及主要任务 1 1 1 1 设计目的 1 1 1 2 设计的主要任务及性能指标 1 1 2 设计思想 1 1 3 总体方案设计框图及分析 1 第 2 章 方案设定 2 2 1 直流稳压电源设计思路 2 第 3 章 单元电路 4 3 1 电源变压器 4 3 2 整流电路 4 3 3 滤波电路 5 3 4 稳压电路 5 第 4 章 计算及器件选择 7 4 1 集成稳压器的选择 7 4 2 电源变压器的选择 7 4 3 整流二极管及滤波电容的选择 7 第 5 章 电路图的设计 8 第 6 章 参考文献 8 第 7 章 附录 10 7 1 器件 10 7 2 电路图 11 第 8 章 设计体会 11 本科生课程设计 论文 1 第 1 章 设计内容及要求 1 1 设计的目的及主要任务 1 1 1 设计目的 学习基本理论在实践中综合运用的初步经验 掌握模拟电路设计的基本方法 设计步骤 培养综合设计与调试能力 学会直流稳压电源的设计方法和性能指标 测试方法 1 1 2 设计的主要任务及性能指标 要求设计制作一个多路输出直流稳压电源 可将 220V 50Hz 交流电转 换为多路直流稳压电源 输出 12V 1A 5V 1A 一组可调正电压 3 18V 1A 选择电路方案 完成对确定方案电路的设计 计算电路元件参数与元 件选择 并画出总体电路原理图 阐述基本原理 选做 用 PSPICE 或 EWB 软件完成仿真 安装调试并按规定格式写出课程设计报告书 1 2 设计思想 首先根据已学知识进行理论计算和电路图的绘制 完成电路仿真检查错误及 改正最后得出正确的参数及电路图 焊接完成后进行参数的检测最后写出报告 1 3 总体方案设计框图及分析 交流电网 220V 的电压通过电流变压器变为需要的电压值 然后通过整流滤 波变化因而在整流滤波之后电路还需要稳压电路保证输出温度直流电压 本科生课程设计 论文 2 稳压电路滤波器 整流电路电源变压器电 网 电 压 负 载 图 1 电路的总体框图 第 2 章 方案设定 12V 直流稳压电源的设计 LM317 型稳压器电源能够输出可调的直流正电压 它内部含有过流 过热保护 输入电压为正负 15V 输出为 1 25 1 Rp R 可 输出 1 2 37V 电压 CW7812 CW7805 分别可以输出正 12V 和正 5V 电压 CW7912 CW7905 分别可 以输出负 12V 和负 5V 电压 有以上可知可以将 LM317 级 CW 系列的稳压器并联达到同时输出正负 12V 正 负 5V 及可调电压的要求 2 1 直流稳压电源设计思路 1 电网供电电压交流 220V 有效值 50Hz 要获得低压直流输出 首先必 须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压 2 降压后的交流电压 通过整流电路变成单向直流电 但其幅度变化大 即脉动大 3 脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑 脉动小的直流电 即将 本科生课程设计 论文 3 交流成份滤掉 保留其直流成份 4 滤波后的直流电压 再通过稳压电路稳压 便可得到基本不受外界影 响的稳定直流电压输出 供给负载 RL 其中 1 电源变压器 是降压变压器 它将电网 220V 交流电压变换成符合需要 的交流电压 并送给整流电路 变压器的变比由变压器的副边电压确定 2 整流电路 利用单向导电元件 把 50Hz 的正弦交流电变换成脉动的直 流电 3 滤波电路 可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除 从而得到比较平滑的直流电压 4 稳压电路 稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定 不随交流电网 电压和负载的变化而变化 本科生课程设计 论文 4 第 3 章 单元电路 图 2 稳压电源的构成图 3 1 电源变压器 电源变压器是将输入的 220V 交流电压 U1 转变为整流电路所需要的交流电压 U2 但是变压器有一定的功耗所以它的输出功率要小于输入功率即 P2 P1 P2 是变压器的副边的功率 P1 是变压器原边的功率 因为至此时输出 多端所以选择中间抽头的多路输出变压器 输出 12V 和 24V 对应于 78 79 系列 和 LM317 系列 4 3 2 整流电路 单相桥式整流电路如下图 四肢整流二极管 D1 D4 形成电桥 在 V2 正半周 电流从变压器副边线圈上端流出 只经过 D1 流向 RL 在由 D3 留回变压器 所以 D1 D3 正向导通 D2 D4 反偏截止 在负载上产生一个极性 为上正下负的输出电压 电流通路用实线箭头表示 正下负的输出电压 电流通路如图的虚线箭头表示 综上可知输入端经变压器后在副边得到了一个单向的脉动电压 本科生课程设计 论文 5 图3整流电路 3 3 滤波电路 经过整流的脉冲电压纹波很大要经过滤波电路的滤波作用 在这里选择用电 容滤波 适合小电流负载 图 4 滤波电路 3 4 稳压电路 由于输出地直流电压会随着稳压电路的波动 负载和温度发生变化而变化 所以 为了维持输出直流电压稳定不变 还要加上稳压电路 集成稳压器在使用中普遍使用的是三端稳压器 可以分为固定式和可调式 按正负的输出电压还可分为 CW317 CW337 LM317 LM337 其中 317 系列稳压器 可以连续输出可调正电压 337 系列则是可调负电压 它们的可调范围为 1 2 37V 最大输出电流为 1 5A 三端集成稳压器还有 78 79 系列分别对应正电压输出和负电压输出 79 系列和 78 系列的外形相似但是连接不同 79 的 1 端接地 2 端接负的输 入 3 端接输出 本科生课程设计 论文 6 图 5 稳压电路 CW78XX 系列的引脚图及应用电路 其中 C1 0 33uF C1 C0 采用漏电流的 电容 图 6 CW79XX 系列的引脚图及应用电路 其中 C1 2 2uF C0 1uF 图 7 可调式三端稳压器的引脚图级应用电路 本科生课程设计 论文 7 第 4 章 计算及器件选择 4 1 集成稳压器的选择 选择稳压器型号为 LM7805 LM7812 LM7905 LM7912 和 LM317 78 系列分 别输出正 5V 和正 12V 79 系列分别输出负 5V 和 12V 317 系列则输出 1 2 37V 的可变电压 最大输出电流为 1 5A 4 2 电源变压器的选择 Uomax Ui Uomin Ui Uomin Ui Uo max 18V 3V Ui 3V 40V 21V Ui 43V U2 Uimin 1 1 21 1 1 19 09V 取 U2 20 则 P 20W 所以选取 24V 25W 的变压器即可 4 3 整流二极管及滤波电容的选择 由于 Urm 1 414 24 33 936V I 1A 的反向击穿电压 Urm V 额定工作电流 ID 1A 所以整流二极管选择 I 1A T 0 02s 电路中滤波电容承受的最高电压时 1 414 24 33 936V 所以 选择电容的耐压值应该大于 34V 所以选择 1000uF 50V 的电容 因为大容量电解电容有一定的绕制电感分布 易引起自激振荡 形成高频干 扰 所以稳压器的输入断肠并入辞职小容量电容来抵消电感效应 一直高频干扰 本科生课程设计 论文 8 第 5 章 电路图的设计 图 8 图多路输出直流稳压电源电路 第 6 章 参考文献 1 陈堂等编著 配电系统及其自动化技术 中国电力出版社 2004 8 本科生课程设计 论文 9 2 赵晶 主编 Prote199 高级应用 人民邮电出版社 2000 18 25 3 何仰赞等 编著 电力系统分析 武汉 华中理科技学出版社 2002 3 4 于海生 编著 微型计算机控制技术 清华大学出版社 2003 4 5 王士政主编 电网调度自动化与配网自动化技术 中国水利水电出版社 2007 3 6 梅丽凤等编著 单片机原理及接口技术 清华大学出版社 2009 7 7 许建安 编著 电力系统微机继电保护 中国水利水电出版社 2003 6 8 刘修文 编著 使用电子电路设计制作 300 例 中国电力出版社 9 孟贵华 编著 电子原件选用入门 机械工程出版社 10 张延琪 编著 常用电子电路 280 中国电力出版社 本科生课程设计 论文 10 第 7 章 附录 7 1 器件 名称型号数量备注 变压器 二极管 电解电容 和 各 稳压集成 器 和 各 电阻及电 阻器 导线焊锡白色导线及焊锡若干 本科生课程设计 论文 11 7 2 电路图 图 9 多路输出直流稳压电源电路 第 8 章 设计体会 在设计完后认识到 首先需要通过翻阅复习以前学过的知识确立了实验总体设计方案 然后逐步 细化进行各模块的设计 其次 在电路仿真的过程中总会出现一些问题 需要我 们细心解决 所以这两周下来 我对电路故障的排查能力有了很大的提高 再次 通过此次课程设计 我对设计所用到的软件有了更加深刻地了解 这对我们以后 的工作和学习的帮助都很有用处 这次的设计相对来说耗材成本较大 还有就是没有能找到合适的变阻器和电 本科生课程设计 论文 12 阻来搭配可调电压部分 结果是输出的可调电压在 3 30V 左右 没