电器设备供电电路课程设计讲解

1、西安科技大学高新学院电器设备供电电路课程设计题 目 电器设备的供电电路 学生姓名 何卓卓 专业班级 微电子1103 学 号 1102050311 院 （系） 机电信息学院 指导教师 古志刚 完成时间 2014.8.302014.9.12 西安科技大学高新学院摘要直流稳压电源是一种当电网电压波动或温度、负载改变时，能保持输出直流电压基本不变的电源。其电源电路包括电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个环节。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

2、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1.2-36V可调。关键词：变压 整流 滤波 稳压目录1 课程设计的目的12 课程设计的任务与要求12.1 设计任务12.2 设计要求13 设计方案选择及论证23.1 方案选择与论证23.2 供电电路的原理方框图24 总体电路的功能框图及其说明34.1 元器件选用原理34.2 总体电路图45 功能块及单元电路的设计、计算与说明55.1 变压电路55.2 整流电路65.3 滤波电路75.4稳压电路.76 总体电路原理图及其说明87 总结8参考文献9附录一：总体电路原理图9附录二：元器件清单

3、9页码5号Times new Roman字体，右对齐1. 课程设计的目的直流稳压电源的应用在现代人们的日常生活中相当的普遍，选择做此项目，可以熟练的掌握此项技术，更利于所学知识的巩固及能力的提高。理论更贴近实际。对自已的长远发展有着深远的影响。学习制作直流稳压电源可以：(1)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。(2)学会直流稳压电源的设计方法和性能指标测试方法。(3)培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。2 课程设计的任务与要求2.1 设计任务 电器设备供电电路 电器设备供电电路是由变压、整流、滤波、稳压四部分组成。其中整

4、流电路可以使整流堆，也可以是分立元件（半波整流、全波整流、桥式整流）：滤波电路可以是单电容滤波，也可以是RC滤波、LC滤波、型滤波；稳压电路可以是分立元件、也可以是集成稳压或开关型稳压电路。2.2 设计要求 输入电压220v/50Hz 输出电压012v可调，输出电流不小于1A3 设计方案选择及论证3.1 方案选择与论证 1、变压器的选择 本次设计的稳压电源是将220V的电压变为018V的电压，所以变压器输入为220V交流电，输出根据设计需要可选择12V36V、功率在312W之间的均可。变压器还分为三端输出和两端输出，三端输出变压器用于全波整流电路中，要求变压器有两个匝数相等，阻值相等的次级线圈

5、；两端输出可用在半波整流和桥式整流电路当中，这两种电路对变压器要求较低，一般选择后一种电路搭配方式。2、整流电路的选择方案一:半波整流半波整流电路是一种比较简单的整流电路，只需要两个二极管连接到变压器输出端子上即可构成一个整流电路，原理简单、节省元件，但是输出只得到正弦波的一半，利用效率低，所以一般不考虑它。 方案二：全波整流比起半波整流，全波整流对交流电的利用效率提高了一倍，比起桥式整流也少用两个二极管，其缺点是对变压器要求有三个输出端子，而且接线比较麻烦。 方案三:桥式整流桥式整流是利用二极管的单向导通性进行整流的最常用的电路。用来将交流电转变成直流电。桥式整流器利用四个二极管，两两对接。

6、输入正弦波的正半部分是两只管导通，得到正的输出；输入正弦波的负半部分时，另两只管导通，由于这两只管是反接的，所以输出还是得到正弦波的正半部分。 桥式整流器对输入正弦波的利用效率比半波整流高一倍。桥式整流器是由多只整流二极管作桥式连接，外用绝缘朔料封装而成，大功率桥式整流器在绝缘层外添加金属壳包封，增强散热。桥式整流器品种多，性能优良，整流效率高，稳定性好，最大整流电流从0.5A到50A，最高反向峰值电压从50V到1000V。3、滤波电路的选择 滤波电路有电容滤波，RC滤波，型滤波，LC滤波，电容滤波最简单，我们选择电容滤波就可以。 4、稳压电路的选择 LM317稳压管3.2 供电电路的原理方框

7、图 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。电源变压器整流电路稳压电路滤波电路（a）稳压电源的组成框图 u1 u2 u3 uI U0 0 t 0 t 0 t 0 t 0 t （b）整流与稳压过程图1稳压电源的组成框图及整流与稳压过程4 总体电路的功能框图及其说明4.1 元器件选用原理1.桥式整流器原理图：桥式整流器利用四个二极管，两两对接。输入正弦波的正半部分是两只管导通，得到正的输出；输入正弦波的负半部分时，另两只管导通，由于这两只管是反接的，所以输出还是得到正弦波的正半部分。桥式整流器对输入正弦波的利用效率比半波整流高一倍。 桥式整流是交流电转换成

8、直流电的第一个步骤。桥式整流器品种多，性能优良，整流效率高，稳定性好，最大整流电流从0.5A到50A，最高反向峰值电压从50V到1000V。 2.电解电容电解电容是电容的一种，介质有电解液，涂层有极性，分正负，不可接错。由两个金属极，中间夹有绝缘材料（介质）构成。有极性电解电容器通常在电源电路或中频、低频电路中起电源滤波、退耦、信号耦合及时间常数设定、隔直流等作用。一般不能用于交流电源电路，在直流电源电路中作滤波电容使用时，其阳极（正极）应与电源电压的正极端相连接，阴极（负极）与电源电压的负极端相连接，不能接反，否则会损坏电容器。2. LM317三端正电压稳压器LM317稳压器电路lm317是

9、可调节3端正电压稳压器，在输出电压范围1.2伏到37伏时能够提供超过1.5安的电流，此稳压器非常易于使用。LM317作为输出电压可变的集成三端稳压块，是一种使用方便、应用广泛的集成稳压块。在应用中，为了电路的稳定工作，在一般情况下，还需要接二极管作为保护电路，防止电路中的电容放电时的高压把317烧坏。 稳压电源的输出电压可用下式计算，Vo1.25（1R2/R1）。仅仅从公式本身看，R1、R2的电阻值可以随意设定。然而作为稳压电源的输出电压计算公式，R1和R2的阻值是不能随意设定的。首先317稳压块的输出电压变化范围是Vo1.25V37V（高输出电压的317稳压块如LM317HVA、LM317H

10、VK等，其输出电压变化范围是Vo1.25V45V），所以R2/R1的比值范围只能是028.6。5 功能块及单元电路的设计、计算与说明5.1 变压电路变压器（Transformer）是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯（磁芯）。主要功能有：电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压（磁饱和变压器）等。在此直接选择220V12V交流变直流变压器。5.2 整流电路选择桥式整流 所谓桥式整流电路，就是用二极管组成一个整流电桥。 当输入电压处于交流电压正半周时，二极管D1、负载电阻RL、D3构成一个回路（图5中虚线所示），输出电压Vo=vi-VD1-VD3。输入电压

11、处于交流电压负半周时，二极管D2、负载电阻RL、D4构成一个回路，输出电压Vo=vi-VD2-VD4。图中滤波电容的工作状态。由上述分析可知，二极管桥式整流电路输出的也是一个方向不变的脉动电压，但脉动频率是半波整流的一倍。 与半波整流输出电压有效值计算相类似，可以得到桥式整流输出电压有效值Vorsm=0.9Ursm。 通过上述分析，可以得到桥式整流电路的基本特点如下： （1）桥式整流输出的是一个直流脉动电压。 （2）桥式整流电路的交流利用率为100%。 （3）电容输出桥式整流电路，二极管承担的最大反向电压为2倍的交流峰值电压（电容输出时电压叠加）。 （4）桥式整流电路二极管的负载电流仅为半波整

12、流的一半。 （5）实际电路中，桥式整流电路中二极管和电容的选择必须满足负载对电流的要求。5.3 滤波电路RC-型滤波电路，实质上是在电容滤波的基础上再加一级RC滤波电路组成的。如图1(B)RC滤波电路。若用S表示C1两端电压的脉动系数，则输出电压两端的脉动系数S=(1/C2R)S。由分析可知，电阻R的作用是将残余的纹波电压降落在电阻两端，最后由C2再旁路掉。在值一定的情况下，R愈大，C2愈大，则脉动系数愈小，也就是滤波效果就越好。而R值增大时，电阻上的直流压降会增大，这样就增大了直流电源的内部损耗；若增大C2的电容量，又会增大电容器的体积和重量，实现起来也不现实。这种电路一般用于负载电流比较小

13、的场合.5.3 稳压电路LM317是应用最为广泛的电源集成电路之一，它不仅具有固定式三端稳压电路的最简单形式，又具备输出电压可调的特点。此外，还具有调压范围宽、稳压性能好、噪声低、纹波抑制比高等优点。lm317是可调节3端正电压稳压器，在输出电压范围1.2伏到37伏时能够提供超过1.5安的电流，此稳压器非常易于使用。6 总体电路原理图及其说明电源变压器整流电路稳压电路滤波电路220V交流电通过变压器到整流电路然后进行滤波再进入稳压电路输出稳定的直流电压。7 总结 在这次设计学习中，我们通过老师上课时的讲解和自己课间查资料，了解了直流稳压电路的基本构成部分，即变压部分、整流电路、滤波电路和稳压电

14、路，以及5V直流稳压电源的制作。根据设计好的原理图，将选好的符合要求的器件插入洞洞板进行焊接。我们也从中学到了电路分析和设计的基本方法，包括：根据设计任务和指标初选电路；选择元件，安装电路，调试改进；分析实验结果。通过这次设计制作，我收获了很多，不仅是知识上，还有动手能力上都得到了提高。当然在本次制作过程中碰到了很多问题，我的问题主要出现在器件的焊接过程，由于器件排布比较紧密，完成后测试时候出现稳压管发烫电阻烧坏等问题，后来发现是自己的粗心造成，于是我吸取教训自习检查电路的焊接，通过努力最终完成任务。参考文献1烟台大学直流电源设计2哈尔滨工程大学直流稳压电源设计3百度文库可调稳压式稳压直流电源设计4江晓安模拟电子技术第三