±12V简易直流稳压电源课程设计设计

电工与电子技术课程设计电工与电子技术课程设计 直流稳压电源设计直流稳压电源设计 专专业业 班班级级 姓姓名名 指导教师指导教师 日日期期 _ _____ 1 前言前言 主要内容主要内容: : 课题名称与技术要求： 设计课题：串联型晶体管稳压电源 输出直流电压 Uo=12V,且连续可调，调节范围±2V 最大输出电流 Ilm≤200mA 稳压系数 Sr10% 具有过流保护功能 资料收集与工作过程简介资料收集与工作过程简介: : 在这次课程设计的过程中，我仔细看了课程设计的要求，去逸夫图书馆借了 相关的资料，查阅了设计论文的格式样本，比较了各种设计方案的优劣，最 终把自己觉得最好的方案的相关参数计算出来。自从上个学期开始，我们就 开始学电工，这学期的模电在实际生活中十分有用，在设计过程中我也发现 了许多问题， 正如参加飞思卡尔设计电路焊板子一样， 我还有很多不足之处。 通过了对该电路的设计，调试，我学会了用整流变压器，整流二极管，滤波 电容以及集成稳压器等元件设计直流稳压电源。 这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远 远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论， 才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。 2 目录目录 摘要---------------------------------------------------------------------4 设计要求---------------------------------------------------------------6 主要器件选择---------------------------------------------------------9 单元电路设计原理， 参数计算------------------------------------12 结论与心得体会-----------------------------------------------------17 参考文献--------------------------------------------------------------18 元器件明细表--------------------------------------------------------19 3 摘要： u2 o t uR o t 直流稳压电源一般由整流变压器、 整流、 滤波电路及稳压电路所组成， 基本框图如下。 uF o t Uo o t 变压整流滤波稳压 直流稳压电源一般由直流电源变压器 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： （1） 电源变压器 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。变压器副边与原边的功率比为 P2/ P1=η，式中 η 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U0。常用的整流滤波电路有全波整流 滤波、桥式整流滤波等。 （3） 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，LM317 作为输出电压可变的集 成三端稳压块，是一种使用方便、应用广泛的集成稳压块。317 系列稳压块的型号很多： 例如 LM317HVH、W317L 等。电子爱好者经常用317 稳压块制作输出电压可变的稳压电 源。 稳压电源的输出电压可用下式计算，Vo＝1.25（1＋R2/R1） 。仅仅从公式本身看，R1、 R2的电阻值可以随意设定。然而作为稳压电源的输出电压计算公式，R1和 R2的阻值是不 能随意设定的。 317 稳压块的输出电压变化范围是 Vo＝1.25V—37V（高输出电压的 317 稳压块如 LM317HVA、LM317HVK 等，其输出电压变化范围是 Vo＝1.25V—45V） ，所以 R2/R1的 4 比值范围只能是 0—28.6。 关键字关键字: : 变压器变压器整流整流滤波滤波稳压稳压桥式整流桥式整流稳压块稳压块二极管二极管 5 设计要求设计要求 方案选择方案选择 方案 1： 可调式三端稳 压电源设计 三端稳压电源构成直流可 调原理框图如 3.2.1 所示。 该方 案 需 使 用 三 端 稳 压 芯 片 CW317 作为稳压电路可调部 分，其输出电压调整范围宽。 优点优点：该方案结构简单，使用 方便，干扰和噪音小 缺点缺点：数字电位器误差较大， 控制精度不够高。 图图 3.2.13.2.1 三端可调式稳压器电路原理图三端可调式稳压器电路原理图 方案 2：采用 A/D 或 D/A 采用 A/D 和 D/A 构成直流电源的电路如图 3.2.2 和所示。 采用单片机构成直流电源的 电路如图 1.3 所示，利用 AVR 单片机自带的 D/A 口 DAC0 输出 0－2.5V 的电压，然后经一 级反相放大器和跟随器，此时可以输出 0 到－5V 电压。但是因为 A/D 变换器只能采集 0 到+2.56V 的电压，所以再在跟随器后面加一级反相放大器器然后送回到 A/D 采样，MCU 比较发现 DAC0 输出为正确电压时， 则从跟随器后直接输出电压， 这样就可以输出 0 到-5V 的电压了。当需要正相电压时从DAC1 口输出电压，这时就不需要反相，其它原理与DAC0 相似。 6 +5V R1 Op Amp DAC0 DAC1 R1 10 2 6 3 2 R1 10 MCU -5V R110 A/D Port Port -5V VCC AR? AR? 3 6 2 2 Op Amp Op Amp R1 R1 10 10 3 6 V0 VCC -5V Op Amp Op Amp 3 6 AR? R1 10 2 6 3 10 AR?AR? -5V +5V R1 10 图图 3.2.23.2.2 采用采用 D/AD/A 和和 A/DA/D 方案的电路原理图方案的电路原理图 优点优点：精确度高，纹波小，效率和密度比较高，可靠性也不错。 缺点缺点：电路相对复杂，AVR 单片机的 IO 口不能容忍负电压，否则会被损坏。 方案 3：晶体管串联式直流稳压电路 晶体管串联式直流稳压电路。电路框图如图 3.2.3 所示，该电路中，输出电压 UO 经 取样电路取样后得到取样电压， 取样电压与基准电压进行比较得到误差电压， 该误差电压 对调整管的工作状态进行调整，从而使输出电压发生变化，该变化与由于供电电压 UI 发 生变化引起的输出电压的变化正好相反，从而保证输出电压 UO 为恒定值(稳压值)。 7 图图 3.2.33.2.3 晶体管串联式直流稳压电路框图晶体管串联式直流稳压电路框图 优点优点：单纯的电路很简单，易于连接 缺点缺点：增加辅助电源后电路结构复杂，多采用分立式原件，电路可靠性低 方案 4：采用 7805 构成直流电源 采用 7805 构成直流电源的电路如图 3.3.4 所示，改变 RP 阻值使 7805 的公共端的电 压在 0 到－10V 之间可调，则 7805