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《电源技术》课程设计



题目:
学习中心:
层次: 高中起点专科
专业:
年级: 年春/秋季
学号:
学生:
辅导教师:
完成日期: 年月日
简易直流稳压电源设计
1、设计要求
总则:采用可调式三端集成稳压IC,设计一台具有实用价值的小容量直流稳压电源。
撰写要求:(1)画出所设计的直流稳压电源的系统框图;简要分析各组成部分的功能。
(2)设计出每个功能框图的具体电路图,计算电路中所用元件参数值,并确定元件参数的标称值。
具体参数要求:变压器的额定电压、额定电流、额定容量、电压比;功率器件型号;电阻的阻值和功率;电容的容值和耐压以及类型;稳压IC型号等。
(3)设计要求:
额定容量:45W
输入电压:交流220V
输出电压:直流0~25V可调
(4)对该电源的相关技术指标进行评价并总结(需要说明的问题)。
2、系统设计原理
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图1、系统电路原理图
单相桥式整流电路可以将单相交流电变换为直流电;整流后的电压脉动较大,需要滤波后变为交流分量较小的直流电压用来供电;滤波后的输出电压容易随电网电压和负载的变化波动不利于设备的稳定运行;将输出电压经过稳压电路后输出电压不会随电网和负载的变化而变化从而提高设备的稳定性和可靠性,保障设备的正常使用;关于输出电压在不同档位之间的变换,可以将稳压电源的电压设置为标准电压再对其进行变换,电压在档位间的调节可以通过调节电位器来进行调节,从而实现对输出电压的调节。

(1)变压、滤波电路
根据系统电路原理图,我们设计出图2所示的变压与滤波电路,其中T1为变压器,D2为整流桥,C1、C2为滤波电容。
图2 变压和滤波电路
(2)稳压电路设计
稳压电路的设计方法有多种,下面简单介绍其中的两种。
方法一:此方案以稳压管D1的电压作为三极管Q1的基准电压,电路引入电压负反馈,当电网电压波动引起R2两端电压的变化增大(减小)时,晶体管发射极电位将随着升高(降低),而稳压管端的电压基本不变,故基极电位不变,所以由可知将减小(升高)导致基极电流和发射极电流的减小(增大),使得R两端的电压降低(升高),从而达到稳压的效果。负电源部分与正电源相对称,原理一样。
图3 方法一稳压部分电路
方法二:该方案稳压电路部分如图2所示,稳压部分由调整管(Q1、Q2组成的复合管),比较电路(集成运放U2A),基准电压电路(稳压管D1 BZV55-B3V0),采样电路组成(采样电路由R2、R3、R4、R5组成)。当采样电路的输出端电压升高(降低)时采样电路将这一变化送到A的反相输入端,然后与同相输入端的电位进行比较放大,运放的输出电压,即调整管的基极电位降低(升高);由于电路采用射极输出形式,所以输出电压必然降低(升高),从而使输出电压得到稳定。
图4 方法二稳压部分单元电路
对以上两个方案进行比较,可以发发现第一个方案为线性稳压电源,具备基本的稳压效果,但是只是基本的调整管电路,输出电压不可调,而且输出电流不大,而第二个方案使用了集成运放和调整管作为稳压电路,输出电压可以通过开关J1在3-6V、6-9V、9-12V之间调节,功率也较高,可以输出较大的电流。稳定效果也比第一个方案要好,所以选择第二个方案作为本次课程设计的方案。
(3)电路框图和电路图
整体电路的框架如下图所示,先有变压器对其进行变压,变压后再对其进行整流,整流后是高低频的滤波电路,最后是由采样电路、比较放大电路和基准电路三个小的单元电路组成的稳压电路,稳压后为了进一步得到更加稳定的电压,在稳压电路后再对其进行,最后得到滤波稳压电源。
变压电路
全波整流
正极滤波电路
稳压
电路
比较放大
采样电路
基准电压
输出滤波电路
正极输出端
共地端
图5电路框图
图6 可调直流稳压总电路图
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(1)、变压器的设计和选择
本次课程设计的要求是输出为3V-6V、6V-9V、9V-12V的稳压电源,输出电压较低,而一般的调整管的饱和管压降在2-3伏左右,由,为饱和管压降,而=12V为输出最大电压,=3V为最小的输入电压,以饱和管压降=3V计算,为了使调整管工作在放大区,输入电压最小不能小于15V,为保险起见,可以选择220V-15V的变压器,再由P=UI可知,变压器的功率应该为1A×15V=15w,所以变压器的功率绝对不能低于15w,由于串联稳压电源工作时产生的热量较大,效率不高,所以变压器功率需要选择相对大些的变压器。结合市场上常见的变压器的型号,可以选择常见的变压范围为220V-15V,额定功率20W,额定电流2A的变压器。
(2)、整流电路的设计