低频数字电子线路课程设计直流稳压电源.doc

. . . PAGE 一、任务技术指标 设计一台串联型直流稳压电源，通过电源电路的设计、安装和调试，掌握直流稳压电源的工作原理。 基本要求： 1.输出直流电压Vo=+12V。 2.最大输出电流。 3.稳压系数。 4.具有过流保护功能。 二、总体设计思想 1.基本原理 一般的电子设备都需要直流电源的供电，所以需要把交流电转变为直流电的直流稳压电源，流程一般是先经过变压，再整流、滤波，最后进行稳压，然后就基本可以达到直流输出的要求。其中需要的是电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路。各个电路都有很多种，可以自行选择。 2.系统框图 根据设计的基本原理，我们可以得到电路框图 电源变压器 电源变压器 整流电路 滤波电路 稳压电路 交流输入直流输出 三、具体设计 1.总体设计电路 总体设计电路分为四个部分，先进行变压，后将整流电路，滤波电路，稳压电路组合在一起，电路如图1： 图1 串联型直流稳压电源电路 2.模块设计 总体设计电路分为大致三个部分。 (1)整流电路如图2： 图2 经过变压后的整流电路 此处设计为单相桥式整流电路，在相同的变压器副边电压下，对二极管的参数要求式一样的，并且还具有输出电压高、变压器利用率高、脉动小等优点，因此在次设计中我选用单相桥式整流电路。 在调整管部分，既可以采用单管调整也可以采用复合管调整，但在此设计中要求额定电流Io=500mA，如果用单管的话，可能不能达到这么大的输出电流，因此在此设计中我选用复合管做调整管。选择二极管要依据二极管的反向耐压VRM和正向电流IF。由于滤波电容的容量愈大，二极管导通角愈小，通过二极管脉冲电流的幅度愈大，因此，整流管的幅值电流必须加以考虑。流过整流管的平均电流=/2，=+，=+≈0.01A(式中为稳压器的输入电流，、、分别为流过、，以及调整端的电流)，则=(0.01+)／2。考虑到电容充电电流的冲击，正向电流一般取平均电流的2～3倍。 二极管最大反向电压，。式中为电源变压器次级电压有效值，为整流输出电压(即稳压器输入电压)。为了保证稳压器LM317稳定运行，输入电压与输出电压之差一般在5～15V范围，取-=10V，得=1.2Ui=1.2(+10)=12+1.2。设计时可考虑一定的余量。 (2)滤波电路如图3： 图3 滤波电路 滤波电解电容的选择原则是：取其放电时间常数大于充电周期的3～5倍，其耐压值必须大于脉动电压峰值。对于桥式整流电路来说，脉动电压峰值为2，的充电周期等于交流电源周期T的一半，即，式中为整流后的等效负载电阻，而=/=(10+)/(0.0l+)，代入式中即可确定值。 (3)稳压电路如图4： 图4 稳压电路 为保证稳压器在空载时也能正常工作．则流过电阻的电流不能太小。一般取=5~10mA,故=/=1.25/(5~10)×10-3≈120~240Ω,式中为稳压器基准电压。而输出电压与、、有以下关系： =+(+)=(1+/)+(1) 调节电阻，即可改变输出电压的大小。由于很小(只有50μA)，所以式(1)可写为=(1+/)=1.25(1+/)(2) 由式(2)求得=(0.8-1)。 电路中保护二极管的选择比较简单，只要能保证满足反向耐压和冲击电流这两个要求就可以了。而的作用主要是限制三极管的基级电流，一般取1～2kΩ。 过流保护电路原理见图5，为取样小电阻。当电源工作时，稳压器输出端输出正向直流电压，电机开始启动。由于直流电机启动瞬时电流较大(约为额定电流的8～10倍)，流过小电阻，并经对充电。通过设定、的值，使充电时间Υ大于电机启动时间δ，V2(9013)处于截止状态，电机启动到稳定状态后，电流恢复到工作电流。一旦电机发生短路或堵转，使电容两端电压达到的导通电压，则导通，强制稳压器的输出电压降为基准电压1.25V。 图5 过流保护原理图 3.仿真及仿真结果分析 (1)整流电路仿真如图6： 图6 整流电路模拟 整流后，输出为峰值22V左右的如图波形的电压，单相桥式整流电路实现了由正弦电压输入变为如图所示波形，没有了负电压。 (2)滤波电路仿真如图7所示： 图7 滤波电路模拟 滤波电路实现了把整流后的脉动直流电变成波形比较平滑的直流电的过程。如图仿真结果所示，此时输出波形较为平缓，实现了滤波的功能。 (3)总店路输出如图8所示： 图8 电路输出模拟 输出为12V直流稳定电源。实现了直流稳点电源的功能。 四、结论 本文完成了串联型直流稳压电源的设计，实现了将220V交流电转变为12V直流稳压电源进行输出，各个部分电路的仿真也完成了相应电路的功能，通过这次稳压电源的设计,使我巩固和加深了在模拟电子技术课程中所学的理论知识，对整流电路,滤波电路,稳压电路