24V直流稳压电源 论文

武汉**大学毕业设计（论文）开题报告课题名称24V直流稳压电源设计院系名称专业班级学生姓名课题的意义:随着电子技术的高速发展，电气、电子设备广泛应用于日常、科研、学习等各个方面。电源作为电气、电子设备必不可少的能源供应部件，需求日益增加，其好坏也直接影响着电气设备或控制系统的工作性能。在电子设备中，直流稳压电源的故障率是最高的（长期工作在大电流和大电压下,电子元器件很容易损坏）但在直流稳压电源中，通过整流、滤波电路所获得的直流电源的电压往往是不稳定的。输出电压在电网电压波动或负载电流变化时也会随之有所改变。电子设备电源电压的不稳定,将会引起很多问题。设计出质量优良的直流稳压电源，才能满足各种电子线路的要求。因此对电源的功能、稳定性等各项指标也就提出了更高的要求。电源的稳定性直接影响到我们的方方面面，所以设计一款性能稳定的电源对我们得生产生活都是非常必要的。直流稳压电源发展状况：二十世纪初，电子管问世不久，就有人设计了电子管直流稳压器。在四十年代后期，电子器件与磁饱和元件相结合，构成了电子控制的磁饱和交流净化电源稳压器。五十年代晶体管的诞生使晶体管串联调整稳压电源成了直流稳压电源的中心。六十年代后期，科研人员对稳定电源技术做了新的总结，使开关电源，可控硅电源得到快速发展，与此同时，集成稳压器也不断发展。直至今日，在直流稳压电源领域，以电子计算机为代表的要求供电电压低，电流大的电源大都由开关电源担任；要求供电电压高，电流大的设备的电源由可控硅电源代之；小电流、低电压电源都采用集成稳压器。直流稳压电源开始向智能化、数字化、模块化、绿色化发展。1.智能化目前在研制高精度、高性能、多功能的测量控制仪表时，几乎没有不考虑采用微处理器的。以微处理器为主体取代传统仪器仪表的常规电子线路，将计算机技术与测量控制技术结合在一起，组成新一代的所谓“智能化测量控制仪表”。智能仪器解决了许多传统仪表不能或不易解决的难题，同时还能简化系统电路，提高系统的可靠性，加快产品的开发速度。直流稳压电源一方面为仪器仪表提供电能量，是仪器仪表的“动力源”，另一面它本身就是仪器仪表，因此，它有可能而且应当智能化。具体地说，智能化的直流稳压电源应当具有以下功能特点:（1）操作自动化。系统的整个测量过程如键盘扫描、量程选择、开关启动闭合、数据的采集、传输与处理以及显示打印等都用微控制器来控制操作，实现测量过程的全部自动化。（2）具有自检测功能，包括自动调零、自动故障检测与状态检验、自动校准、自诊断及量程自动转换等。系统能自动检测出故障的部位甚至故障的原因。这种自测试可以在系统启动时运行，同时也可在系统工作中运行，极大地方便了系统的维护。（3）具有友好的人机对话能力。智能化的直流稳压电源使用键盘代替传统直流稳压电源中的切换开关，操作人员只需通过键盘输入命令，就能实现某种测量功能。与此同时，智能直流稳压电源还通过显示屏将仪器的运行情况、工作状态以及测量数据的处理结果及时告诉操作人员，使系统的操作更加方便直观。（4）网络管理能力。随着互联网技术应用日益普及和信息处理技术的不断发展，直流稳压电源通过RS232接口实现与上位PC机通信，从而使网络技术人员可以随时监视电源设备运行状态、各项技术参数;网络技术人员可通过网络定时开关电源，实现远程开关机等功能。2.数字化在传统直流稳压电源中，控制部分是按模拟信号来设计和工作的。在六、七十年代，电力电子技术完全是建立在模拟电路基础上的。但是，现在数字式信号、数字电路显得越来越重要，数字信号处理技术日趋完善成熟，显示出越来越多的优点:便于计算机处理控制、避免模拟信号的畸变失真、减小杂散信号的干扰(提高抗干扰能力)、便于软件包调试和遥感遥测遥调，也便于自诊断、容错等技术的植入。所以，在八、九十年代，对于各类电路和系统的设计来说，模拟技术还是有用的，特别是:诸如印制版的布图、电磁兼容(EMC)问题以及功率因数修正(PFC)等问题的解决，离不开模拟技术的知识，但是对于智能化的直流稳压电源，需要用计算机控制时，数字化技术就离不开了。3.模块化电源的模块化有两方面的含义，其一是指功率器件的模块化;其二是指电源单元的模块化。我们常见的器件模块含有一单元、两单元、六单元直至七单元，包括开关器件和与之反并联的续流二极管，实质上都属于“标准”功率模块(SPM)。近年，有些公司把开关器件的驱动保护电路也装到功率模块中去，构成了“智能化”功率模块(IPM)，不但缩小了整机的体积，更方便了整机的设计制造。实际上，由于频率的不断提高，致使引线寄生电感、寄生电容的影响愈加严重，对器件造成更大的电应力(表现为过电压、过电流毛刺)。为了提高系统的可靠性，有些制造商开发了“用户专用”功率模块(ASPM)，它把一台整机的几乎所有硬件都以芯片的形式安装到一个模块中，使元器件之间不再有传统的引线连接，这样的模块经过严格、合理的热、电、机械方面的设计，达到优化完美的境地。它类似于微电子中的用户专用集成电路(ASIC)。只要把控制软件写入该模块中的微处理器芯片，再把整个模块固定在相应的散热器上，就构成一台新型的电源装置。由此可见，模块化的目的不仅在于使用方便，缩小整机体积，更重要的是取消传统连线，把寄生参数降到最小，从而把器件承受的电应力降至最低，提高系统的可靠性。另外，大功率的电源，由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考虑，一般采用多个独立的模块单元并联工作，采用均流技术，所有模块共同分担负载电流，一旦其中某个模块失效，其它模块再平均分担负载电流。这样，不但提高了功率容量，在有限的器件容量的情况下满足了大电流输出的要求，而且通过增加相对整个系统来说功率很小的冗余电源模块，极大的提高系统可靠性，即使万一出现单模块故障，也不会影响系统的正常工作，而且为修复提供充分的时间。4.绿色化电源系统的绿色化有两层含义:首先是显著节电，这意味着发电容量的节约，而发电是造成环境污染的重要原因，所以节电就可以减少对环境的污染;其次，这些电源不能(或少)对电网产生污染，国际电工委员会(IEC)对此制定了一系列标准，如IEC555,IEC917,IEC1000等。事实上，许多功率电子节电设备，往往会变成对电网的污染源:向电网注入严重的高次谐波电流，使电网电压祸合许多毛刺尖峰，甚至出现缺角和畸变。20世纪末，各种有源滤波器和有源补偿器的方案诞生，为21世纪批量生产各种绿色直流稳压电源产品奠定了基础。课题研究内容：直流稳压电源通常由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路等组成。输入的220V市电压经电源变压器降压后进入整流电路变成单向脉动电压，此电压经过滤波电路滤除了交流成分而保持整流电压中的直流成分，随后进入稳压电路维持输出电压的稳定，最后输出电压其一分支进入采样电路，经A/D转换后送入单片机进行数码管显示。主要内容：1．研究直流稳压电源的方法与原理。2．设计直流稳压电源的实现方案。3．选择器件实现系统的硬件电路。课题研究方法手段：[1]市电通过变压器进行降压；[2]基于桥式整流电路进行整流；[3]滤波电路采用电容滤波结构；[4]稳压部分采用CW7824集成稳压器进行稳压；课题研究步骤：准备阶段（2013、3~4）：本阶段主要任务是搜集资料，了解稳压电源的发展以及稳压电源产品的市场，大致分析直流稳压电源的工作原理及结构；原理图设计阶段阶段（2013、4~5）：本阶段的任务比较繁重，首先确定参数，确定好电路参数后，开始画原理图，留着写报告时做贴图说明。后续结题阶段（2013、5~6）：本阶段主要任务是总结课题研究的经验和感想，将直流稳压电源结构以图文的形式展现出来，包括详细介绍每个部分的原理以及功能；除此之外，我还会具体介绍系统制作过程中主要遇到的困难，以及我如何去解决的，最后得出的经验。主要参考文献：[1]周加超，直流稳压电源的演变过程[J].科技情报开发与经济,2004,25（6）:7-9.[2]曲学基，王增福.稳定电源电路设计手册[M].北京：电子工业出版社.2003.[3]童诗白，华成英.模拟电子技术基础[M].北京：人民教育出版社.2006.[4]王兆安，刘建军.电力电子技术[M].北京：机械工业出版社.2009.[5]何希才，张名莉.新型稳压电源及应用实例[M].北京：电子工业出版社.2004.[6]康华光，陈大钦.电子技术基础模拟部分[M].北京：高等教育出版社.1999.[7]李成章.现代化电源及电路图案[M].北京：电子工业出版社.2001.[8]康华光，陈大钦.电子技术基础模拟部分[M].北京：高等教育出版社.1999.[9]段九州.电源电路实用设计手册[M].沈阳：辽宁科学技术出版社.2002.[10]顾海远.模拟电子技术[M].北京：科学出版社.2004.[11](日)长谷川彰，何希才译.开关稳压电源的设计与应用[M].北京：科学出版社.2011.[12]王顺棋.稳压电源设计[M].北京：国防工业出版社.1983.[13]赵学泉，张国华.电源电路[M].北京：电子工业出版社.1995.[14]刘树林，刘健.开关电源变换器设计与分析[M].北京：机械工业出版社.2010.指导教师签名：年月日摘要随着现代电子技术的高速的发展，对电源的要求越来越高了，需要我们对电源有进一步的了解。本文是采用集成稳压器CW7824来制作直流稳压电源，它由电源变压器，整流滤波电路及稳压电路所组成。在设计里我介绍稳压电路中的原理及性能指标，分别介绍电路各个元件，电路的原理图及装配图，还写出设计方案，另附带元件清单。关键词：直流电压；稳压器；整流滤波；变压ABSTRACTWithmodernelectronictechnologyandhigh-speeddevelopmentoftheincreasinglyhighdemandforpower,andtheneedtofurtherourunderstandingofpower.ThisarticleisCW7824integratedvoltageregulatortoproduceDCpower,whichbythepowertransformer,rectifierandfiltercircuitcomposedofvoltageregulatorcircuit.Iintroducedinthedesignofvoltageregulatorcircuitinthetheoryandperformanceindicators,eachdepictingvariouscircuitcomponents,circuitschematicdiagramoftheassembly,butalsowriteadesignplan,andtheotheralistofattacheddevices.Keywords:DCvoltage；regulator；transformer；rectifierfilter目录1引言...............................................12概述...............................................12.1直流稳压电源发展史...................................12.2直流稳压电源的应用...................................23稳压电源的工作原理及技术指标.....................23.1集成稳压电源的工作原理..............................23.2稳压电源的主要技术指标...............................23.2.1稳压器质量指标.....................................33.2.2稳压器的工作指标...................................43.2.3极限参数........................................