可调直流稳压电源课程设计

电子技术课程设计—可调直流稳压电源专业班级：姓名：学号：2目录一、设计目的...........................................................................................................................3二、设计任务及要求...............................................................................................................3三、实验设备及元器件...........................................................................................................3四、设计步骤...........................................................................................................................41、电路图设计方法.........................................................................................................42、设计的电路图.............................................................................................................5五、总体设计思路...................................................................................................................51、直流稳压电源设计思路.............................................................................................52、直流稳压电源原理.....................................................................................................6（1）直流稳压电源.........................................................................................................6（2）整流电路.................................................................................................................6（3）滤波电路——电容滤波电路.................................................................................7（4）稳压电路.................................................................................................................93、设计的电路原理图...................................................................................................104、设计方法简介...........................................................................................................10六、课程设计报告总结.........................................................................................................12七、参考文献.........................................................................................................................123引言直流稳压电源一般由电源变压器，整流电路，滤波电路及稳压电路所组成。变压器把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1-25V可调。关键词：直流，稳压，变压。一、设计目的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。二、设计任务及要求1、设计一个连续可调的直流稳压电源，主要技术指标要求：①输入（AC）：U=220V，f=50HZ；②输出直流电压2U：1v--25v；③输出电流：0I1；2、设计电路结构，选择电路元件，计算确定元件参数，画出实用原理电路图。3、自拟实验方法、步骤及数据表格，提出测试所需仪器及元器件的规格、数量。4、在仿真软件multisim上画出电路图，仿真和调试，并测试其主要性能参数。三、实验设备及元器件1.装有multisim电路仿真软件的PC；2.原件清单；表1元件清单元件序列号元件主要参数数量备注1电源变压器220V/15V50Hz142电解电容1C1000uF/50V13电容2C0.33uF/50V14三端可调稳压器LM31715二极管1DIN400766电位器WR5.1k17电阻1R12018电解电容3C10uF/50V19电容4C100uF/50V110电容5C0.1Uf1四、设计步骤1、电路图设计方法（1）确定目标：设计整个系统是由那些模块组成，各个模块之间的信号传输，并画出直流稳压电源方框图。（2）系统分析：根据系统功能，选择各模块所用电路形式。（3）参数选择：根据系统指标的要求，确定各模块电路中元件的参数。（4）总电路图：连接各模块电路。（5）将各模块电路连起来，整机调试，并测量该系统的各项指标。（6）采用三端集成稳压器电路，用输出电压可调且内部有过载保护的三端集成稳压器，输出电压调整范围较宽，设计一个电压补偿电路可实现输出电压从0V起连续可调，因要求电路具有很强的带负载能力，需设计一软启动电路以适应所带负载的启动性能。该电路所用器件较少，成本低且组装方便、可靠性高。52、设计的电路图图1可调的直流稳压电源五、总体设计思路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，供给电压表。62、直流稳压电源原理（1）直流稳压电源直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。图2直流稳压电源的方框图其中：（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。（2）整流电路（1）直流电路常采用二极管单相全波整流电路，电路如图3所示。图3单相桥式整流电路7（2）工作原理设变压器副边电压2u=22Usint,2U为有效值。在2U的正半周内，二极管D1、D2导通，D3、D4截止；2U的负半周内，D3、D4导通，D1、D2截止。正负半周内部都有电流流过的负载电阻LR，且方向是一致的。如图4图4单相桥式整流电路简易画法及波形图在桥式整流电路中，每个二极管都只在半个周期内导电，所以流过每个二极管的平均电流等于输出电流的平均值的一半，即电路中的每只二极管承受的最大反向电压为2U是变压器副边电压有效值。（3）滤波电路——电容滤波电路采用滤波电路可滤除整流电路输出电压中的交流成分，使电压波形变得平滑。常见的滤波电路有电容滤波、电感滤波和复式滤波等。在整流电路的输出端，即负载电阻LR两端并联一个电容量较大的电解电容C，则构成了电容滤波电路，如图5所示电路，由于滤波电容与负载并联，也称为并联滤波电路。8图5单相桥式整流电容滤波电路从图4可以看出，当2u为正半周时,电源2u通过导通的二极管VD1、VD3向负载LR供电，并同时向电容C充电（将电能存储在电容里，如t1～t2），输出电压ou＝cu≈2u；ou达峰值后2u减小，当ou≥2u时，VD1、VD3提前截止，电容C通过LR放电，输出电压缓慢下降（如t2～t3），由于放电时间常数较大，电容放电速度很慢，当cu下降不多时2u已开始下一个上升周期，当2u＞ou时，电源2u又通过导通的VD2、VD4向负载LR供电，同时再给电容C充电（如t3～t4），如此周而复始。电路进入稳态工作后，负载上得到如图中实线所示的近似锯齿的电压波形，与整流输出的脉动直流（虚线）相比，滤波后输出的电压平滑多了。显然，放电时间常数LRC越大、输出电压越平滑。若负载开路（LR=∞），电容无放电回路，输出电压将保持为2u的峰值不变。（1）输出电压的估算显然，电容滤波电路的输出电压与电容的放电时间常数τ=LRC有关，τ应远大于u2的周期T，分析及实验表明，当τ=LRC≥（3～5）T/2时，滤波电路的输出电压可按下式估算，即oU≈1.22U（2）在已知负载电阻LR的情况下，根据式子选择滤波电容C的容量，即C≥（3～5）T/2LR9若容量偏小，输出电压oU将下降，一般均选择大容量的电解电容；电容的耐压应大于2u的峰值，同时要考虑电网电压波动的因素，留有足够的余量。电容滤波电路的负载能力较差，仅适用于负载电流较小的场合。（4）稳压电路在设计中，常利用电容器两端的电压不能突变和流过电感器的电流不能突变的特点，将电容器和负载电容并联或电容器与负载电阻串联，以达到使输出波形基本平滑的目的。选择电容滤波电路后，直流输出电压：oU=(1.1～1.2)2U，直流输出电流：（2I是变压器副边电流的有效值），稳压电路可选集成三端稳压器电路。稳压电路原理电路见图6。图6稳压电路原理图103、设计的电路原理图图7可调（1V—25V）的直流稳压电源．4、设计方法简介（1）根据设计所要求的性能指标，选择集成三端稳压器。因为要求输出电压可调，所以选择三端可调式集成稳压器，可调式集成稳压器，常见要有CW317、CW337、LM317、LM337。317系列稳压器输出连续可调的正电压，337系列稳压器输出连可调的负电压，可调范围为1V~25V，最大输出电流为1.5A。稳压内部含有过流、过热保护电路，具有安全可靠，性能优良、不易