可调直流稳压电源制作报告

可调直流稳压电源

设计报告学院：电气与控制工程学院

专业：测控技术与仪器

学号：1206070216

姓名：梁培煜

指导老师：秦学斌

王湃目录一、直流稳压电源设计简介……………..二、整流电路工作原理……………..……三、电路设计原理……………..…………四、部分元器件原理介绍……………..…五、实验元件器材……………..…………六、实训心得体会……………..…………一、直流稳压电源设计简介可调直流稳压电源是采用当前国际先进的高频调制技术，其工作原理是将开关电源的电压和电流展宽，实现了电压和电流的大范围调节，同时扩大了目前直流电源供应器的应用。直流稳压电源的控制芯片是采用目前比较成熟的进口元件，功率部件采用现国际上最新研制的大功率器件，可调直流稳压电源设计方案省去了传统直流电源因工频变压器而体积笨重。与传统电源相比高频直流电源就较具有体积小、重量轻、效率高等优点，同时也为大功率直流电源减小体积创造了条件，此电源又称高频可调式开关电源。可调直流稳压电源保护功能齐全，过压、过流点可连续设置并可预视，输出电压可通过触控开关控制。设计要求：基本要求：短路保护，电压可调。若用集成电路制作，要求具有扩流电路。输出电压调节范围：0-29V；最大输出电流：1.5A；输出电阻Ro：小于1欧姆。其他：纹波系数越小越好（5%Vo），电网电压允许波动范围+-10%二、工作原理参数稳压器在输入交流电压150V-260V时，输出稳压在220V效果效好。低于和高于这个范围，其效率要下降。采用单片微机进行第一步控制，使310V以下和90V以上的输入电压，调整控制在190V—250V范围，再用参数稳压器进行稳压效果很好。由市电输入的交流电压变化波动很大，经过过压吸收滤波电路将高频脉冲等干扰电压滤去后，送入直流开关稳压电源、交流取样电路和控制执行电路。直流开关稳压电源的功率小，但能把60-320V的交流电压娈换成+5V，+12V，-12V的直流电压。+5V电压供给单片微机使用，±12V电压供给控制电路的大功率开关模块使用。单片微机把取样电路采集到的输入电压数据，分析判断并发出控制信号送到触发电路，控制调节输出电压。控制执行电路由SSR过零开关大功率模块和带抽头的自耦变压器组成。SSR之间采用RC吸收电路吸收过电压和过电流，使SSR在开关时不会损坏。控制执行电路把90-310V的输入电压控制在190V-240V范围，再送到参数稳压器进行精确稳压。参数稳压器由电感和电容组成LC振荡器，振荡频率50HZ。无论市电怎么变化，其振荡频率不会改变，因此输出电压不会变化，稳压精度高。即使输入电压波形失真很大，经参数稳压器振荡输出后却是标准的正弦波，因此稳压电源有强的抗干扰能力和净化能力。保护告警电路：当有危害设备安全情况时，只发出声光告警，提示操作人员注意采取措施，而不用切断输出电压。在无输出电压，控制箱的温度过高，市电输入高过300V，市电输入低于130V时都会声光告警。当输入电流过大时，输入（输出）空气自动开关自动跳开。三、电路设计原理（一）直流稳压电源的基本组成直流稳压电源是将频率为50Hz、有效值为220V的单相交流电压转换为幅值稳定、输出电流为几十安以下的直流电源，其基本组成如图（1）所示：TT整流滤波稳压负载直流稳压电源的方框图直流稳压电源的输入为220V的电网电压，一般情况下，所需直流电压的数值和电网电压的有效值相差较大，因而需要通过电源变压器降压后，再对交流电压进行处理。变压器副边电压有效值决定于后面电路的需要。变压器副边电压通过整流电路从交流电压转换为直流电压，即正弦波电压转换为单一方向的脉动电压，半波整流电路和全波整流电路的输出波形如图所示。可以看出，他们均含有较大的交流分量，会影响负载电路的正常工作。为了减小电压的脉动，需通过低通滤波电路滤波，使输出电压平滑。理想情况下，应将交流分量全部滤掉，使滤波电路的输出电压仅为直流电压。然而，由于滤波电路为无源电路，所以接入负载后势必影响其滤波效果。对于稳定性要求不高的电子电路，整流、滤波后的直流电压可以作为供电电源。交流电压通过整流、滤波后虽然变为交流分量较小的直流电压，但是当电网电压波动或者负载变化时，其平均值也将随之变化。稳压电路的功能是使输出直流电压基本不受电网电压波动和负载电阻变化的影响，从而获得足够高的稳定性。整体电路图：四、部分元器件及其原理介绍整流桥整流桥的原理图整流桥作为一种功率元器件，非常广泛。应用于各种电源设备整流。全波整流桥的工作原理电路如所示：其内部主要是由四个二极管组成的桥路来实现把输入的交流电压转化为输出的直流电压。如上图所示，在整流桥的每个工作周期内，同一时间只有两个二极管进行工作，通过二极管的单向导通功能，把交流电转换成单向的直流脉动电压。半波整流电路中的二极管安全工作条件为：a）二极管的最大整流电流必须大于实际流过二极管平均电流，即IF＞IDO=ULO/RL=0.45U2/RLb）二极管的最大反向工作电压UR必须大于二极管实际所承受的最大反向峰值电压URM，即UR＞URM=U2单相半波整流电路简单易行，所用二极管数量少。但是由于它只是利用了交流电压的半个周期，所以输出电压低，交流分量大，效率低。因此，这种电路仅适用于整流电流较小，对脉动要求不高的场合。2.变压器变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。在发电机中，不管是线圈运动通过磁场或磁场运动通过固定线圈，均能在线圈中感应电势，此两种情况，磁通的值均不变，但与线圈相交链的磁通数量却有变动，这是互感应的原理。变压器就是一种利用电磁互感应，变换电压，电流和阻抗的器件3.三端集成稳压器电路（稳压芯片）集成稳压器与简单稳压电路相比其电路结构简单，它可以通过外接元件使输出电压得到很宽的调节范围。并且内部有过热保护、过流保护等保护电路，可以很安全的保护电路的正常工作。由LM317组成的基准电压源电路，电容Co用于消除输出电压中的高频噪音，可取小于1μF的电容。输入端和调整端之间的电压时非常稳定的电压，其值为1.25V。输出电流可达1.5A。由LM317L组成的稳压电路五、实验元件器材:元件型号备注焊锡电烙铁面包板6*8cm变压器TRAN-2P2S原边电压：220V副边电压：29V功率：25W等桥电路二极管BR12W005G整流桥电解电容C12200uF百一精度电解电容C210uF百一精度电解电容C3100uF百一精度发光二极管D1LED红色二极管D2IN4003二极管D3IN4003电位器4.1k百一精度电阻R17.5千欧百一精度电阻R2200欧百一精度稳压芯片LM317L六、心得体会我们测控系本学期的实训基本都以实际操作为主，首先是51单片机的焊接制作，后来就是本周的直流稳压电源的设计。本次实训比之前的稍微复杂一些。因为元器件在电路板上的排版也是需要我们自己设计的，所以焊接的时候增加了不少难度。不过，在老师的讲解下，我们认真对照电路图上的元件排布，还是成功完成了任务。在实际操作中我们或多或少都会遇到一些在理论探索时注意不到的问题，同时也发现了理论与实践相结合的重要性。一周的时间很快就过去，在实训过程中我学到了很多实用的技巧，也加强了与同学之间的合作能力。这中间遇到的最大的问题就是，电路设计时颇为混乱，思路不清晰，导致焊接过程困难重重。从中，我明白在动手操作前，尤其是在焊接之前必须先对电路有个深刻的理解，焊接时也必须要有一个明晰的思路和顺序，只有这样才能达到良好的效果。在设计时应熟练地掌握各元器件、集成块及单元电路的作用、功能以及它们之间的关系，还应熟练地掌握焊接和调试的方法及注意事项。在装配焊