电力电子课程设计报告

1、目 录1 设计目的及任务要求11.1设计目的11.2设计任务要求12 总体方案设计22.1 总体方案框图22.2 电源变压器22.3 整流电路32.4滤波电路32.5稳压电路42.6其他元件的选择52.7可调直流稳压源电路原理图63 可调直流稳压源仿真74总结8参考文献9欢迎下载1 设计目的及任务要求1.1设计目的通过可调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源； （2）把握直流稳压电路的调试及主要技术指标的测试方法。1.2设计任务要求 1、主要技术指标 （1）输出电压在1.26V-15V范围内连续可调，输出电流最大可达1A;

2、 （2）输出纹波电压小于5mV，稳压系数小于3%，输出电阻小于0.1。 2、设计要求 （1）合理选择变压器、集成稳压器、整流桥及二极管型号； （2）完成电路理论设计、绘制电路图及电路图典型波形、自制印刷板并进行安装调试；2 总体方案设计2.1 总体方案框图可调直流稳压电源的原理框图如下图2-1所示，图2-1 可调直流稳压电源原理框图2.2 电源变压器城市电网供应的一般为220V（或380V）/50HZ的正弦沟通电，电源变压器的作用是将电网沟通电压变换成整流滤波电路所需要的沟通电压。然后再将其次级输出电压去整流、滤波和稳压，最终得到所需要的直流电压幅值。（1）电源电压变压器参数介绍a）电压比 初

3、、次级电压和线圈圈数具有以下关系，即:b）效率 在额定功率时，变压器的输出功率和输入功率的比值称为变压器的效率，即:变压器的效率与变压器的功率等级有亲密关系，通常功率越大，损耗就越小，效率也就越高；反之，功率越小，效率也就越低。c）额定电压指在变压器的初级线圈上所允许施加的电压，正常工作时，变压器初级绕组上施加的电压不得大于规定值。 d）额定功率额定功率是指变压器在规定的频率和电压下能长期工作，而不超过规定温升时次级输出的功率。e）调整率变压器的调整率=（空载电压-满载电压）/满载电压。一般10W以下变压器的调整率在20%以上，要想在使用中降低变压器的调整率，只有选大一些的功率变压器，如3W的

4、变压器的调整率为28%，使用功率为1.5W，调整率为 12%。（2）电源变压器的选择由设计要求可知输出最大电压为12V，又考虑到电阻等元件上的压降，故在选择电源变压器时，变压器次级电压应在15V左右为宜。2.3 整流电路桥式整流电路的作用是利用单向导电性的整流元件二极管，将正负交替的正弦沟通电压整流成为单向脉动电压。但是，这种单向电压往往包含着很大的脉动成分，距离抱负的直流电压还差得很远。下图即为整流电路部分的原理图和经整流后输出的波形。图2-2整流电路原理图图2-3整流电路波形 整流桥的选择:我们接受把四个二极管封装在一起接成全桥的形式，选用的型号为平均电流为 2A（2W10，2W06等）。

5、2.4滤波电路滤波电路由电容、电感等储能元件组成。它的作用是尽可能地将单向脉动电压中沟通成分滤掉，使输出电压成为比较平滑的直流电压。滤波电路即是将电容并联在整流电路上或者串联上电感。其波形图如图2-4示。图2-4 滤波电路波形电容的选择：在整个电路中，有多处必需用到电容以使得输出电压更平滑更稳定。其中，C1：滤波，C1=1200 µF；C2：抑制自激振荡，C2=(0.10.3)µF/63V；C3：滤波，用以减小输出电压的波纹电压(即输出电压中的交变电压重量)。 C3=10uF/16V；C4：滤波作用，使Uo中的波动减小;C4=100µF/16V2.5稳压电路稳压电

6、路的作用是实行某些措施，使输出的直流电压在电网电压或负载电流发生变化时保持稳定。 随着集成技术的进展，稳压电路也快速实现集成化。目前已能大量生产各种型号的单片集成稳压电路。集成稳压器具有体积小，牢靠性高以及温度特性好等优点，而且使用机敏，价格低廉，被广泛应用于仪器，仪表及其它各种电子设备中，特殊是三端集成稳压器。三端集成稳压器有多种型号：正压系列：78XX系列等固定式三端稳压器 负压系列：79XX系列等三端集成稳压器 正压系列：W317系列等 可调式三端稳压器 负压系列：W337系列等在这里我们选用LM317，下图2-5为其引脚图。输入引脚输出引脚电压调整引脚 图2-5 LM317引脚图LM3

7、17具体工作原理:电路连接：输入引脚接输入正电压,输出引脚接负载,电压调整引脚一个脚接电阻(200欧姆左右)接到输出引脚,另一个接可调电阻(几K)接于地，输入和输出引脚对地要接滤波电容。当LM317稳压器离电源滤波器有肯定距离时必需接电容。但我们需要留意：输入至少要比输出高2V，否则不能调压；输入电压最高不能超过40V。输出电流最好不超过1A。输入12V的话，输出最高就是10V左右。由于它内部还是线性稳压，因此功耗比较大。当输入输出电压差比较大且输出电流也比较大时，留意317的功耗不要过大。一般加散热片后功耗也不超过20W。因此电压差大时建议分档调压。另外，在使用LM317时要留意功耗、散热问

8、题。2.6其他元件的选择降压、整流、滤波、稳压器件是整个电路的核心部分，但是除此之外，还需要爱护和调整部分，整个电路才能正常工作。当电容C3充电完成开头放电后，电流会通过在三端稳压集成块的GND端，流入LM317，造成其被烧坏，为了解决这个反向电流，我们可以在GND于Vout端并上一个二极管即可。另外，当LM317输入端元件短路时，消灭UI<UO,则会产生一个由其输出端经LM317流入输入端的反向泄放电流。这个电流将可能损坏LM317。为此，在LM317输入、输出端并上一个二极管即可爱护LM317。对于二极管的选择，一般选取1N4001或者1N4007。为了调整最终的输出电压以供应不同状

9、况下的需求，我们还必需添加电位器以把握输出电压的大小。（粗调）RP1：1.5K，1/8W。（细调）RP2：220，1/8W。由于LM317的稳定工作要求的最小电流为：Iomin=1.5mA5mA（平安），故取R1为180250。2.7可调直流稳压源电路原理图图2-6 可调直流稳压电源原理图可调直流稳压电源工作过程分析：由于我们期望得出的最大电压为15V左右，而在桥式整流部分接受二极管连接而成的桥，其整流后输出电压平均值应为，即对变压器二次侧输出的电压进行了升压，整流后的电压还存在着肯定的脉动成分和其他干扰信号，因此将输出电压通过各电容进行滤波，便可得到脉动成分较小，波形较为平整的输出电压。滤波

10、之后，由于各种干扰，输出电压信号或许不稳定，但接受三端集成稳压器可对滤波电路输出的电压进行稳压，这样我们便可以得到平整稳定的直流电压。为了实现可调，我们接受了电位器,来调整所需要的输出电压，其中，分别为细调，粗调。这样，可以实现输出电压在1.26V-15.2V范围内连续可调，输出电流最大可达1A。3 可调直流稳压源仿真 在以上原理的基础上，为了保证我们的直流稳压电源能正常工作，有必要用proteus对其进行仿真，不同的输出电压从电压表清楚可见。通过调整电位器（细调，粗调）可得到不同输出的稳定可调直流电压。仿真结果如下图3-1、图3-2所示。图3-1 直流稳压电压源最大输出电压图3-2直流稳压电

11、压源最小输出电压有了软件的支持，我们再依据电路中各元件的具体参数选择适当的元件，在电路板上连成电路，依据电路图焊接起来，再经调试即可得到一个在1.26V-15.2V范围内连续可调的直流稳压电源。4总结在本次电力电子课程设计过程中，我学到了很多东西，但同时也遇到了很多问题。首先，我们把平常在课堂上学到的电力电子理论学问同本次直流稳压可调电源的设计联系起来，深刻理解了桥式整流可控与不行控的区分。在选择器件时也懂得了各个器件选择的原则及其工作原理，这对我们再以后的学习工作是很有挂念的。其次，理论设计和实践最终存在很大差距的，因此，在具体焊接电路之前，我们用proteus软件绘制出了原理图，并进行了仿

12、真，通过调整电位器可以发觉输出电压的确是平稳的且在1.26V15V可调，达到了预期设计目标。但在另一方面也遇到了很多问题。对我们来说理论是简洁的，实际电路却麻烦很多，也简洁消灭很多问题。在使用proteus设计原理图时，很简洁的从元件库里选出了各元件，也依据原理图连好线，可是开头仿真时却问题不断，比如，电压表没有示数而且报错，在反复检查电路连线和各元件参数后运行，仍旧没有报错。最终，我们请教了老师，在老师指导下我们更改了电源的电压为311V（峰值电压），变压器变压比为60:1，然后运行，最终有了示数且也满足要求。从本次课程设计中，我们得到了很多启示,又把握了一个绘图软件，明白了团队合作的重要性，关键时刻应当多和老师争辩等等。总之，这样的课程设计对我们的动手实践还是很有挂念的，我们可以把课堂上的理论同实践联系起来，一方面加强了对理论学问的理解，另一当面也增加了动手实践的力量。在以后的学习工作过程中，我们应当努力思考，把学习中的各种阅历运用到工作中。参考文献1 王兆安，黄俊，电