串聯(lián)型二路輸出直流穩(wěn)壓負電源電路

1、晉中學院電子技術(shù)課程設(shè)計報告 題目：院 別機械學院專 業(yè)自動化學生姓名班 級學 號設(shè)計時間2016.7.52016.7.9指導教師段小麗評定成績二0一六年七月摘要隨著電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展，直流電源應(yīng)用非常廣泛，其好壞 直接影響著電氣設(shè)備或控制系統(tǒng)的工作性能，目前，市場上各種直流 電源的基本環(huán)節(jié)大致相同，都包括交流電源、交流變壓器(有時可以 不用）、整流電路、濾波穩(wěn)壓電路等。課程設(shè)計的主要內(nèi)容：串聯(lián)二路直流穩(wěn)壓電源有很多優(yōu)異特性， 為獲得可靠地直流穩(wěn)壓電源，一個經(jīng)濟可行的辦法是將我國目前使用 的220v電通過一定方法轉(zhuǎn)換為用戶所需要的直流電，我們此次實驗 的設(shè)計任務(wù)就是設(shè)計一串聯(lián)型輸出直流穩(wěn)壓

2、電源電路，一路輸出電壓 穩(wěn)定的-12v電壓，另一路通過電位器的調(diào)節(jié)可以輸出電壓從-5到 -12v可調(diào)。此串聯(lián)型二路直流穩(wěn)壓負電源已被廣泛用于各種子方面 的技術(shù)設(shè)計。經(jīng)過對電路的設(shè)計、修改、仿真后能輸出穩(wěn)定-12v的電壓及從-5到-12v可調(diào)電壓。本次課題設(shè)計除在美 觀方面處理得不夠得當之外，本次電路設(shè)計完全符合全部的設(shè)計要求。關(guān)鍵字：串聯(lián)、二路、直流穩(wěn)壓、負電源、可調(diào)目錄第一章設(shè)計內(nèi)容及要求第二章系統(tǒng)設(shè)計方案第三章系統(tǒng)組成和工作原理3.1系統(tǒng)組成3.2工作原理3.2.1原理基本構(gòu)造圖3.2.2電路原理圖第四章電路的設(shè)計、參數(shù)計算、元器件選擇4.1電源降壓電路4.2整流電路4.3濾波電路4.4-

3、12V穩(wěn)定電壓電路4.5- (5-12) V連續(xù)可調(diào)電壓電路第五章實驗、調(diào)試及測試結(jié)果與分析5.1實驗調(diào)試5.2測試結(jié)果與分析5.3調(diào)試設(shè)備5.4 注意：5.5測試與分析5.5.1 測試：5.5.2誤差分析：5.6仿真電路圖第六章 心得體會參考文獻附錄一穩(wěn)壓器介紹附錄二實物圖附錄三元器件清單第一章設(shè)計內(nèi)容及要求【設(shè)計內(nèi)容】設(shè)計制作一串聯(lián)型二路輸出直流穩(wěn)壓負電源電路。【設(shè)計要求】(1) 一路輸出直流電壓-12V，另一路輸出-5-12V連續(xù)調(diào)直流穩(wěn)壓 電源；(2) 輸出電流 Iom=200mA;(3) 穩(wěn)壓系數(shù)Sr<=0.05;第二章系統(tǒng)設(shè)計方案本方案是采用了一個LM7912三端穩(wěn)壓管和一個

4、LM337三端可 調(diào)穩(wěn)壓器(如圖2.1)。穩(wěn)定電壓的那一路是由LM7912輸出的(LM7912 是由輸出腳V0,輸入腳Vi和接地腳GND組成的，它的穩(wěn)壓值為 -12V)，另一路可調(diào)的直流電壓由LM337得到。由于LM337的調(diào)整 段和輸出端之間電壓為恒定值-1.25V，可以看做是基準電壓，所以由 固定電阻R1 (應(yīng)小于240Ohm)與電位器R2、固定電阻R3組成的 取樣分壓電路，可以用來調(diào)節(jié)輸出電壓，可按公式估算輸出電壓： U0= -1.251+(R2+R3 )/Rl。這就滿足了電壓的連續(xù)可調(diào)。另外LM337穩(wěn)壓器的內(nèi)部含有過流過熱保護電路的功能，其輸出電流可以達到 1.5A。 圖2.1 串聯(lián)

5、型二路輸出直流穩(wěn)壓負電源仿真電路第三章系統(tǒng)組成和工作原理3.1系統(tǒng)組成本系統(tǒng)主要是由一個輸出穩(wěn)定直流電源電路和一個輸出可調(diào)直流 電源電路通過串聯(lián)而組成的。輸出穩(wěn)定直流電源電路：直流穩(wěn)壓電源是一種將220V工頻交流 電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓輸出的直流電壓的裝置，它需要變壓、整流、濾波、穩(wěn) 壓四個環(huán)節(jié)才能完成。輸出可調(diào)直流電源電路：同樣需要變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個 環(huán)節(jié)才能完成，并且通過電位器的調(diào)節(jié)可使電壓在一定范圍內(nèi)變化。3.2工作原理3.2.1原理基本構(gòu)造圖電子設(shè)備一般都需要直流電源供電。這些直流電除了少數(shù)直接利 用干電池和直流發(fā)電機外，大多數(shù)是采用把交流電（市電）轉(zhuǎn)變?yōu)橹?流電的直流穩(wěn)壓電源。圖3.1

6、直流穩(wěn)壓電源框圖直流穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流、濾波和穩(wěn)壓電路四部分組成， 其原理框圖如圖3.1所示。電網(wǎng)供給的交流電壓1(2201 50Hz)經(jīng) 電源變壓器降壓后，得到符合電路需要的交流電壓u2,然后由整流電 路變換成方向不變、大小隨時間變化的脈動電壓u3,再用濾波器濾去 其交流分量，就可得到比較平直的直流電壓m。但這樣的直流輸出電 壓，還會隨交流電網(wǎng)電壓的波動或負載的變動而變化。在對直流供電 要求較高的場合，還需要使用穩(wěn)壓電路，以保證輸出直流電壓更加穩(wěn)定。第四章電路的設(shè)計、參數(shù)計算、元器件選擇4.1電源降壓電路電網(wǎng)電流經(jīng)過降壓器變?yōu)檎魉枰碾妷褐?，變壓器原邊與副 邊的電壓之比為Ul/U

7、2=n，式中n是變壓器的原副線圈匝數(shù)比。根據(jù) 后續(xù)電路對副邊電壓的要求以及實際情況，可選擇副邊輸出12V的 變壓器。4.2整流電路將變壓器次級交流電壓u2變成單向的直流電壓uS它包含直 流成份和許多諧波分量。整流電路分為單相半波整流電路、單相 全波整流電路和單相橋式整流電路。根據(jù)它們的優(yōu)缺點的分析結(jié) 果，本設(shè)計采用集成單相橋式整流電路橋式，電路采用四只二極 管，接成橋式.單相橋式整流電路如圖4.1(a)所示，波形圖如圖 4.1(b)所示：圖4_ 1(a)橋式整流電路圖4.1 (b)橋式整流電路輸出波形圖電路工作原理：利用二極管正向?qū)ǚ聪蚪刂沟墓ぷ髟?，當U2 為正半周時二極管D1、D3導通，

8、D2D4截止當U2為負半周時二極 管D2、D4導通，D1、D3截止。而流過負載的電流的方向是一致的， 在負載形成單方向的全波脈動電壓。.從而實現(xiàn)將交流的電壓變?yōu)橹?流電壓.主要參數(shù)：Uo=0_9*Ui(4-2.1)脈動系數(shù):S=0_67(4-2.2)選管原則：lfM/2lo Ur > 1.414U2故選用IN4007的二極管4.3濾波電路在整流電路的輸出端，即負載電阻RL兩端并聯(lián)濾波電容C， 就構(gòu)成電容濾波電路。電路利用電容對直流分量和交流分量呈現(xiàn) 不同電抗的特點，可濾除整流電路輸出電壓中的交流成分，保留 其直流成分，使之波形變得平滑，接近理想的直流電壓。濾波電 路及其輸出波形如圖4.3

9、 (a)、（b)所示。主要參數(shù).濾波電路的直流輸出電壓U3=1.2U2(U2為變壓器副邊電壓）。理論上，濾波電容越大，放電過程越慢，輸出電壓越平滑， 平均值也越高，但實際上電容的容量越大，不但體積越大，而且 會使整流二極管流過的沖擊電流更大。因此，對于全波整流電路， 通常濾波電容的容量滿足RLC= (35) T/2(式 4-3)即可。式中T為電網(wǎng)交流電壓的周期。同時考慮到電網(wǎng)電壓的波動范圍為±10%，其耐壓值應(yīng)大于 1.1V2U2，因而可選470uF電解電容。4.4 -12V穩(wěn)定電壓電路LM7912在負電源輸入的情況下，可以通過內(nèi)部結(jié)構(gòu)的調(diào)整使得 LM7912的公共端和輸出端之間的電

10、壓恒定保持在-12V，這就可以作 為電源的一路輸出。LM7912的應(yīng)用電路如圖4. 3所示：（實驗中前一個電容選用0. 33uF的瓷片電容，后一個選用luF的電解電容）實際電路如圖4.3 (b)所示:注意：輸入的是負電壓其中前一個電容用于抵消因長線傳輸引起的電感效應(yīng)，其容量 可選0.33uF。后一個電容可改善負載的瞬態(tài)響應(yīng)，其容量可選luF。4-5 _ (5_12) V連續(xù)可調(diào)電壓電路LM337在負電源輸入的情況下，可以通過內(nèi)部結(jié)構(gòu)的調(diào)整使得 LM337的輸出端和調(diào)整端之間的電壓恒定保持在-1. 25V，再通過由固 定電阻R1與電位器R2、固定電阻R3組成的取樣分壓電路，調(diào)節(jié)電 位器即可在輸出

11、端得到所需范圍的可調(diào)直流電壓。LM337的應(yīng)用電路如圖4. 4所示:由于LM337的調(diào)整端和輸入端之間電壓恒定為-1.25V，可以看 作是基準電壓，所以有固定電阻R1和電位器R2組成的取樣分壓電 路，可以用來調(diào)節(jié)輸出電壓，輸出電壓按下式計算：U0=-1.25 (1+R2/R1)(單位為 V) (式 4-4)調(diào)整端的電流極小，所以流過R1和R2的電流幾乎相等（幾mA 電流），通過改變電位器的阻值就能改變輸出電壓U0。實際電路如圖4.5所示：經(jīng)查LM337的資料可知，R1的阻值范圍一般為100歐姆240 歐姆，所以可取R1為180歐姆。又因為設(shè)計要求輸出電壓在-(5-12) V間可調(diào)。當R2=0時

12、，此時應(yīng)對應(yīng)輸出-5v，根據(jù)公式 U0=-1.25(1+R2/R1)可計算R3阻值為540歐姆；再根據(jù)公式即可 計算得電位器R2應(yīng)去阻值為1K歐姆的。同-12v穩(wěn)定電壓電路一樣，該電路中前一個電容用于抵消因長線 傳輸引起的電感效應(yīng)，其容量可選.33uF。后一個電容可改善負載的 瞬態(tài)響應(yīng)，其容量可選luF。5.6仿真電路圖1.打開仿真開關(guān)，電路一路輸出穩(wěn)定-12V;另一路在滑動變阻器滑到 最小端時輸出-5V，仿真圖如圖所示。2：打開仿真開關(guān)，電路一路輸出穩(wěn)定-12V;另一路在滑動變阻器滑到 最大端時輸出-12V，仿真圖如圖所示：3.在仿真開關(guān)打開的情況下，調(diào)節(jié)滑到變阻器，可以發(fā)現(xiàn)電路一路輸 出穩(wěn)

13、定-12V;另一路在滑動變阻器滑的滑到變化下輸出電壓在 -5V-12V之間變化。仿真圖如圖所示。第六章心得體會本次課程設(shè)計讓我受益匪淺，我更加深刻的理解了課本上的知識，很多平時模棱兩可的知識點都認真復(fù)習并實踐了。我對電子電路設(shè)計提升了認識，我意識到我們現(xiàn)在，所學的知識將來都是要付諸實踐的，所以一切都要從實際出發(fā)、理論聯(lián)系實際，這樣才能正確發(fā)揮我們所具備的能力。在這次課程設(shè)計中，我明白了課程設(shè)計的任務(wù)一般是設(shè)計，組裝并調(diào)試一個簡單的電子電路裝置。需要我們綜合運用電子技術(shù)基礎(chǔ)課程的知識，通過調(diào)查研究、查閱資料、方案論證與選定;設(shè)計和選取電路和元器件；組裝和調(diào)試電路；測試指標和分析討論，完成設(shè)計任務(wù)

14、。在這次課程設(shè)計中，我學會了怎樣根據(jù)課題的要求去設(shè)計電路和調(diào)試電路，動手能力得到很大提高。從中我發(fā)現(xiàn)自己并不能很好的熟練使用我所學的模電知識。在以后學習中我要加強對使用電路的設(shè)計和選用能力，但由于電路比較簡單、定型，不是真實的生產(chǎn)和科研任務(wù)，所以我們基本上能有章可循，完成起來并不困難。把過去熟悉的定型分析和定量計算逐步和工程估算、實驗調(diào)整等手段結(jié)合起來，掌握工程設(shè)計的步驟和方法，了解科學實驗的程序和實施方案。這對今后從事技術(shù)工作無疑是個啟蒙訓練。通過這種綜合訓練，我們可以掌握電路設(shè)計的基本方法，提高動手組織實驗的基本技能，培養(yǎng)分析解決電路問題的實際本領(lǐng)，為以后畢業(yè)設(shè)計和從事電子實驗實際工作打下基礎(chǔ)。6 參考文獻電子技術(shù)課程設(shè)計指導 彭介華 高教出版社模擬電子技術(shù) 童詩白 清華大學出版社電子線路設(shè)計、實驗與測試 謝自美 華中科技大學附錄一穩(wěn)壓器介紹(1)穩(wěn)壓器LM337輸入輸出最小壓差降為0.2V LM117/LM317 1.25V至37V連續(xù)可調(diào)。封裝形式 TO-220塑料封裝，T0-3鋁殼封裝，TO-202塑料封裝，TO-39金屬封裝：To-3與To-220To-39 Error! Main Document Onl