直流稳压电源课程设计报告.docx
《直流稳压电源课程设计报告.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《直流稳压电源课程设计报告.docx(13页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
直流稳压电源课程设计报告
课程设计报告
题目:
直流稳压电源课程设计
院系:
生物医学工程学院
专业:
生物医学工程
组员姓名:
2011-8
直流稳压电源课程设计报告
一、设计任务及要求
1.设计任务
设计一直流稳压电源,满足:
(1)当输入电压在220V交流时,输出三路直流电压分别为+15V,-15V,+5V;
(2)输出的三路电流分别为0.2A,0.2A,1A;
(3)输出纹波电压不大于2,稳压系数<=0.02;
2.要求通过设计学会;
(1)如何选择变压器、整流二极管、滤波电容及调整三极管或集成稳压块;
(2)合理选择电路结构,并完成全电路元器件参数设计、绘制电路图;
(3)短路保护实现方法
(4)掌握直流稳压电源的调试及主要技术指标的测试方法
(5)撰写设计报告
3.设计注意:
(1)电源变压器、整流二极管、滤波电容、调整三极管或集成稳压块等元件只做选择性设计;
完成全电路元器件参数设计、绘制出整体电路图;
1绪言
随着半导体工艺的发展,稳压电路也制成了集成器件。
由于集成稳压器具有体积小,外接线路简单、使用方便、工作可靠和通用性等优点,因此在各种电子设备中应用十分普遍,基本上取代了由分立元件构成的稳压电路。
集成稳压器的种类很多,应根据设备对直流电源的要求来进行选择。
对于大多数电子仪器、设备和电子电路来说,通常是选用串联线性集成稳压器。
而在这种类型的器件中,又以三端式稳压器应用最为广泛。
2.设计思路以及方案
直流稳压电源主要由四部分组成:
电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路。
如图1所示:
1.电源变压器:
将电网交流电压变为整流电路所需的交流电压,一般次级电压u2较小。
2.整流电路:
将变压器次级交流电压u2变成单向的直流电压u3,它包含直流成份和许多谐波分量。
3.滤波电路:
滤除脉动电压u3中的谐波分量,输出比较平滑的直流电压u4。
该电压往往随电网电压和负载电流的变化而变化。
4.稳压电路:
它能在电网电压和负载电流的变化时,保持输出直流电压的稳定。
它是直流稳压电源的重要组成部分,决定着直流电源的重要性能指标。
图1直流稳压电源
方案一:
其稳压电路使用的是LM317与LM337三端稳压芯片构成稳压电路的核心。
优点可以用过电位器任意调节输出的电压,而本命题是要求输出固定的三路电压。
调节电位器麻烦,如图二、三所示。
LM317
图二LM317应用电路图
LM337
图7LM337应用电路图
方案二:
其电源变压器,整流电路,滤波电路大体一致,其稳压电路不同于方案一,其用的是LM7815与LM79157与LM7805三端稳压芯片。
其直接输出三路分别为+15V,-15V,+5V的直流电压。
省去了调节电位器的麻烦。
如图所示:
所以我们小组设计时选用了LM7815与LM79157与LM7805三端稳压芯片的方案二。
3总体设计思路
由于输入电压u1发生波动、负载和温度发生变化时,滤波电路输出的直流电压UI会随着变化。
因此,为了维持输出电压UI稳定不变,还需加一级稳压电路。
稳压电路的作用是当外界因素(电网电压、负载、环境温度)发生变化时,能使输出直流电压不受影响,而维持稳定的输出。
稳压电路一般采用集成稳压器和一些外围元件所组成。
采用集成稳压器设计的稳压电源具有性能稳定、结构简单等优点。
集成稳压器的类型很多,在小功率稳压电源中,普遍使用的是三端稳压器。
按输出电压类型可分为固定式和可调式,此外又可分为正电压输出或负电压输出两种类型。
而本实验我们小组采用的是固定式输出电压的类型。
3.1LM78XX与LM79XX系列集成稳压器的特性简介
输出电流1A以上。
内置过热保护电路。
无需外部元件。
输出晶体管安全范围保护。
内置短路电流限制电路。
封装形式
一般应用电路
LM78XX
LM79XX
4单元电路的设计
直流稳压电源一般由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路所组成,各部分电路的形式与作用如下。
4.1电源变压器
电源变压器的作用是将来自电网的220V交流电压u1变换为整流电路所需要的交流电压u2。
因为要得到输出+15V及0.2A,+5V及1A,-15及0.2A的三个通道。
所以选用了电源变压器为双24V/10W
4.2桥式整流电路
桥式整流属于全波整流,它不是利用副边带有中心抽头的变压器,而是用四个二极管接成电桥形式,使在电压V2的正负半周均有电流流过负载,在负载形成单方向的全波脉动电压。
桥式整流电路
4.3滤波电路
整流电路输出波形中含有较多的纹波成分,与所要求的波形相去甚远。
所以通常在整流电路后接滤波电路以滤去整流输出电压的纹波。
滤波电路常有电容滤波,电感滤波和RC滤波等。
本设计中采用电容滤波电路
电容滤波电路
分别是桥式整流电容滤波电路和它的部分波形。
这里假设t<0时,电容器C已经充电到交流电压V2的最大值(如波形图所示)
式中R为整流滤波电路的负载电阻,为电容提供放电回路,RC放电时间常数应该满足RC
.式中T=20ms
4.4稳压电路
在每一路输出端中,分别用了LM7815,LM7805,LM7915三端稳压芯片。
于是就得到三个通道分别输出+15V,+5V与-15V的电压。
在加上负载电阻75欧,5欧,75欧就得到0.2A,1A0.2A的电流。
其中有一路通道多用了一个LM7815其目的输入的电压越高,其发热量就越大。
如果从滤波电路输出的电压较高,电路电流较大,可视情况通过两级三端稳压把电压降下来。
所以可通过7815先把电路中的电压先降下来。
4.5总图
5Multisim中的仿真
5.1三通道的电压
5.2三通道所要求的电流
7.总结
在这次课程设计中,我们小组在收获知识的同时,还收获了阅历,收获了成熟,在此过程中,我通过查找大量资料,请教老师,以及不懈的努力,不仅培养了独立思考、设计的能力,在各种其它能力上也都有了提高。
更重要的是,在设计,我还学会了很多学习的方法以及相关软件的使用,如Multisim。
而这是日后最实用的,真的是受益匪浅。
我将所学知识运用到设计中,按照设计要求设计电路的参数,在按对应的参数选取元器件,通过查找资料了解元器件的主要特性与相关使用注意事项。
在电路设计中选取最优元件来满足设计的要求。
要面对社会的挑战,只有不断的学习、实践,再学习、再实践。
元器件清单
元器件名称
数量
变压器
1
整流全桥
1
1000uF电解电容
4
470uF电解电容
3
330nF电解电容
4
1uF电容
3
7805稳压芯片
1
7815稳压芯片
2
7915稳压芯片
1
5欧电阻
1
75欧电阻
2