直流稳压电源课程设计任务书

《直流稳压电源课程设计任务书》由会员分享，可在线阅读，更多相关《直流稳压电源课程设计任务书（11页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、电子技术课程设计直流稳压电源课程设计任务书一：设计任务及要求：1.设计任务设计一集成直流稳压电源，满足：(1) 当输入电压在220V交流时，输出直流电压为6V。(2) 输出纹波电压小于5mv，稳压系数=0.01；(3) 具有短路保护功能。(4) 最大输出电流为：Imax=1.0A;2通过集成直流稳压电源的设计，要求学会：(1) 选择变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压电源。(2) 掌握直流稳压电源的调试及主要技术指标的测试方法。3.设计要求(1) 电源变压器、整流二极管、滤波电容等元件只做选择性设计；(2) 合理选择集成稳压器；(3) 完成全电路理论设计、绘制电路图；(4)

2、撰写设计报告。全文格式可参照下附一目录格式要求。(5) 希望：设计有新意，切忌完全照搬、抄袭、上下文不统一、文不对题等。(6) 文章请在某些方面12月13日前完成初稿，14日进行初审答辩。附一：部分 。目錄一 设计任务及要求：二基本原理与分析三三端集成稳压器四.稳压电源的技术指标及对稳压电源的要求 五集成电路选用时应注意的问题六参数性能指标及测试方法七心得体会八.参考文献二、原理与分析1.直流稳压电源的基本原理直流稳压电源一般由电源变压器T、整流滤波电路及稳压电路所组成，基本框图如下。各部分的作用:I/XZV聽电器T的作用是将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压Ui。变压器

3、副边与原 边的功率比为P2/ P1=H，式中H是变压器的效率。(2) 整流滤波电路：整流电路将交流电压Ui变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹 波较小的直流电压U1。常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。容C满足RL-C=(35) T/2，或中T为输入交流信号周期，RL为整流滤波电路的等效负载电阻。)三端集成稳压器：常用的集成稳压器有固定式三端稳压器与可调式三端稳压器。常用可调式正压集成稳压器 有CW317 (LM317)系列，它们的输出电压从1.25V 37伏可调，最简的电路外接元件只需一个固定电阻和一只电 位器。其芯片内有过渡、过热和安全工作区保护，最大

4、输出电流为1.5A。其典型电路如图2,其中电阻R1与电位 器R2组成输出电压调节器，输出电压Uo的表达式为：Uo=1.25 (1 + R2/R1)式中R1般取120 240欧姆，输出端与调整端的压差为稳压器的基准电压(典型值为1.25V)。稳压电流的性能指标及测试方法稳压电源的技术指标分为两种：一种是特性指标，包括允许输入电压、输出电压、输出电流及输出电压调节范围等； 另一种是质量指标，用来衡量输出直流电压的稳定程度，包括稳压系数(或电压调整率)、输出电阻(或电流调整 率)、纹波电压(纹波系数)及温度系数。测试电路如图3。测压路1 4图3稳压电源性能指标测试电路(1) 纹波电压：叠加在输出电压

5、上的交流电压分量。用示波器观测其峰峰值一般为毫伏量级。也可用交流毫伏表 测量其有效值，但因纹波不是正弦波，所以有一定的误差。(2) 稳压系数：在负载电流、环境温度不变的情况下，输入电压的相对变化引起输出电压的相对变化，即：(3) 电压调整率：输入电压相对变化为10%时的输出电压相对变化量，稳压系数和电压调整率均说明输入电压 变化对输出电压的影响，因此只需测试其中之一即可。(4) 输出电阻及电流调整率输出电阻与放大器的输出电阻相同，其值为当输入电压不变时，输出电压变化量与输出电流变化量之比的绝对值. 电流调整率：输出电流从0变到最大值时所产生的输出电压相对变化值。输出电阻和电流调整率均说明负载电

6、流变 化对输出电压的影响，因此也只需测试其中之一即可。附二：直流稳压电源设计 （未经整理仅供参考）直流稳压电源设计一. 设计任务与设计的基本要求：（1）.直流稳压电源的任务：利用所学的知识设计并制作交流变换为直流的稳压电源（2）直流稳压电源的基本要求：A 稳压电源 在输入电压为220 V. 50HZ.电压变化范围为+10%-10%条件下：a. 输出电压可调范围为：+9V+ 12V;b. 最大输出电流为:Imax二1.5A;c. 电压调整率0.2%（输入电压220V变化范围+10%-10%下，满载）；d. 负载调整率2%（最低输入电压下，空载到满载）；e. 纹波电压（峰-峰值）5mV（最低输入电

7、压下，满载）；f. 效率40%（输出电压为+9V，输入电压为220V下，满载）；g. 具有过流保护及短路保护功能;B. 稳流电源在输入电压固定为直流+12V的条件下；a. 输出电流为：420mA可调；率）;b. 负载调整率2%（输入电压+12V,负载电阻由20003000变化时，输出电流为20mA时的相对变化C. DC-DC变换器 在输入电压为+9V + 12V条件下：a. 输出电压为+100V ,输出电流为10mA;b. 电压调整率2%（输入电压变化范围+9V + 12V）;c. 负载调整率2%（输入电压+12V下，空载到满载）；d. 纹波电压（峰-峰值）100mA（输入电压+9V下，满载）

8、；注：以下是本电路的发挥部分：（1）扩充功能：a. 排除短路故障后，自动恢复为正常状态； b. 过热保护；c. 防止开, 关机时产生的过冲；（2）提高稳压电源的技术指标；a. 提高稳压调整率和负载调整率；b. 扩大输出电压调节范围和提高最大输出电流值.改善DC-DC变换器的性能;a.提高效率(在100V, 100mA下测试);b.提高输出电压(4)用数字显示输出电压和输出电流摘要本系统稳压电源部分采用电压调整器u A723外加调整管2SC3280实现此功能，再通过单片机MCS-51(89C51)来起 控制电路实现了扩充多种功能稳流部分采用了三端稳压调整器LM317T实现DC-DC变换器采用了两

9、片PFM控制芯片MAX770 来实现，使输出电压提高到+100V,输出电流最大可以达到100mA 电压调整，负载调整率及纹波电压均优于指标要求可以说 本系统比其它同类产品要好的多二方案论证与比较1稳压电源部分方案一：简单的并联型稳压电源； 并联型稳压电源的调整元件与负载并联，因而具有极低的输出电阻，动态特性好，电路简单，并具有自动保护功能； 负载短路时调整管截止，可靠性高，但效率低,尤其是在小电流时调整管需承受很大的电流，损耗过大，因而不能采用此方案方案二：输出可调的开关电源； 开关电源的功能元件工作在开关状态，因而效率高，输出功率大；且容易实现短路保护与过流保护，但是电路比较 复杂，设计繁琐

10、，在低输出电压时开关频率低，纹波大，稳定度极差，因而也不能采用此方案方案三：由uA723组成的零伏起调电源；uA723 内部设有高精度基准电压源和高增益的放大器，外围电路比较简单，电压稳定度也比较高，其典型电压调 整率为0.01% ，负载调整率为0.03% ，且热稳定性好，输出噪声也很小，还内设有过电流控制电路，使用安全可靠，具有较高的 性价比，为首选方案，所以此方案为必选题2稳流电源部分方案一: 采用7805三端稳压器电源;固定式三端稳压电源(7805)是由输出脚Vo输入脚Vi和接地脚GND组成,它的稳压值为+5V它属于CW78xx系列的 稳压器,输入端接电容可以进一步的滤波,输出端也要接电

11、容可以改善负载的瞬间影响,此电路的稳定性也比较好,只是采用的电容必 须要漏电流要小的钽电容,如果采用电解电容,则电容量要比其它的数值要增加10倍,但是它不可以调整输出的直流电源;所以此方案 不易采用.方案二:采用LM317可调式三端稳压器电源LM317可调式三端稳压器电源能够连续输出可调的直流电压不过它只能连续可调的正电压,稳压器内部含有过流，过热保护电路;由一个电阻(R)和一个可变电位器(RP)组成电压输出调节电路，输出电压为:Vo=1.25(1 + RP/R)由此可见此稳压器的性能和稳压稳定都比上一个三端稳压电源要好,所以此此方案可选, 此电源就选用了 LM317三端稳压电源，也就是方案二

12、.3.DC-DC 变换部分;方案一:用正弦信号(几十赫兹以下)驱动硅钢型互感耦合变压器,经整流滤波后输出.由于硅钢的磁滞特性,这种电源的 开关频率不算高,易出现磁饱和,因而不利于制作高效率的开关电源.方案二:采用高频磁芯和开关特性好的VMOS管的PFM或PWM型开关电源，负载调整特性好,效率高，性能优良，但制 作调试复杂,所以此方案也不于采纳,方案三:采用充电泵型变换器,该类电源以电容代替电感作贮能元件,为一个或多个电容供电.该类电源的最大特点是元 件易得,体积小,电路比较简单,无电感;但由于对充电泵的要求严格,不适合于工作在大负载条件下,因而在大多数电源中没有被广泛使 用.综合考虑效率，输出

13、功率,输入输出电压，负载调整率，纹波系数，本设计选用方案二考虑到PWM对磁性元件，开关元件特 性的要求较低，因而较易实现对于效率和纹波的要求可以通过仔细调整磁性元件的参数(L,Q,M等)使其工作在最佳状态，所以我们在 选择方案的时候考虑到电路要简单,元件要容易找,还有在电路设计的时候避免遇到某些不必要的问题,所以我们选择了上述的方案 中的第二个方案;第二个方案就能够达到我们的要求,的所以方案二我们采用了,利用开关特性和负载调整特性好及效率高,性能优良, 而采用了它.(方案二)三. 直流稳压电源电路的方框图如下:220V电源部分变压部分整流滤波部分稳压电源稳流电源部分-+9V人+ 12V直流稳压

14、电源方框图四. 电路原理及各部的分离电路;1. 稳压电路部分;采用精密电压调整器uA723,外加大功率调整管以提供大电流输出.uA723的特点如下： 无外接调整管时最大输出电流为:I=150mA; 外接调整管时,输出电流最大可达到12A以上; 最大输入电压为:Vmax=40V; 输出电压可调整范围为: +9V+12V;具体的电路图如下图所示: 电源变压器的效率如下所示:(小型变压器)副边功率P2/vA Imin受输入电压+12V与LM317内部压降约为1.7V的影响，可能的最大电流为：I max=(12-1.7)/22046.82mA ImaxIminI min是由于LM317在小电流负载下稳

15、压性能变差造成的.ImaxI max是由于LM317内部的损耗而造成的.(2)负载调整率 LM317的典型负载调整率为:0.1%,本电源在工作时工作在小电流负载情况下，与理论值吻合.3. DC-DC变换电路；由于该变换部分输入电压为12V输出电压为100V升压比较大，要保证电流输出能力,多级并联式开关升压器是一 种较好的选择.在保证第二级满载输出时,第一级至少应留有80%的裕量,且第一级电压波动应不大于5%.在实际电路中前级由于是升至次高压故要求开关管的Ron足够小,Ids足够大,Cis足够小(否则将对驱动电路产生不利 的影响);后级应对反向击穿电压有较高的要求应不低于500V取该级开关管耐压

16、值为:900V以防止高压毛刺击穿对磁芯的选择决定 了电源的功率容量，在实际中，高于200KHZ时采用铁粉芯等带空气隙的磁芯可获得良好的功率容量和磁滞特性有利于大L值电感的 充放电的完成,即提高 Q 值.在该模块的测试中,可以看到在大 DC 变换比的指标下,采用了多级串联主从式开关电源是一种较好的解 决方案.七. 此电路的误差分析综合分析可以知道在测试电路的过程中可能带来的误差因素有: 测得输出电流时接触点之间的微小电阻造成的误差; 电流表内阻串入回路造成的误差; 测得纹波电压时示波器造成的误差; 示波器, 万用表本身的准确度而造成的系统误差;可以通过以下的方法去改进此电路: 减小接触点的微小电

17、阻; 根据电流表的内阻对测量结果可以进行修正; 测得纹波时示波器采用手动同步; 采用更高精确度的仪器去检测;八. 对此电路的综合总结通过本次设计,让我们更进一步的了解到直流稳压电源的工作原理以及它的要求和性能指标.也让我们认识到在此次设 计电路中所存在的问题;而通过不断的努力去解决这些问题.在解决设计问题的同时自己也在其中有所收获.我们这次设计的这个直 流稳压电源电路;采用了电压调整管(uA723)外加调整管(2SC3280)来实现电压的调整部分;还通过单片机(89C51)来实现电路的控 制，也实现了扩充多功能;而稳流部分采用了 LM317可调式三端稳压电源管，通过LM317来实现了电路中的稳

18、流部分，至于电路的最后一部分(DC-DC变换部分)我们是采用两片升压开关调节器(MAX770)来实现了 电路中的DC-DC变换部分本次设计在电压调整器的电路中，采用了适当的联接方法,可以实现电压零”伏起调测试方法与过程也 比较充分,同时也实现了电压的可调.同时我们四个人在设计此电路的时候也付出了不少,我们几个分工完成了此电路,虽然电路不是 很完善,我们已经尽力的去把它给做好了;由于时间的关系此电路只有硬件,软件没有时间来完成.(注:由于时间的原因本电路的软件部分没有在报告上体现出来).九. 参考文献资料:何立民编著 MCS-51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术，北京航空航天大学出版社,1991.王树勋，潘承武,朱英杰编著.MCS51单片微型计算机原理与开发.机械出版社,1990. ,华东师范大学物理系万嘉若,林康运等编著,高等教育出版社,1986年3月. ,华中工学院电子学教研室编,康华光主编,高等教育出版社,1982年6月.,(第二版)华中科技大学谢自美主编,华中科技大学出版社,2000年5月.