可调直流稳压电源电路(A题)

可调直流稳压电源电路（A题）参赛人员：曹学谦吴尚谦李家腾联系电话：[phone]摘要：本电路主要以单相桥式整流电路为核心，利用变压器将电网电压转换成所需交流电压，并设计整流电路将正弦交流电压转换成单方向直流脉动电压；同时用滤波电路将脉动电压中的纹波去除；再通过稳压电路使输出的直流电压保持稳定。所设计的正、负电压输出可调的典型应用电路，实现了输出正电压在5-10V，负电压在-5---10V，两电路输出的最大负载能力为121OOIIA且电路具有过流保护功能。各项参数均符合题目要求。关键词：变压器；直流可调电压；过流保护1.方案选择与论证..........................................................................................................................21.1单相桥式整流电路的选择.................................................................................................21.2电容滤波电路的确定.........................................................................................................21.3稳压电路的确定.................................................................................................................31.4过流保护装置的选择........................................................................................................31.5系统整体方案.....................................................................................................................32.理论分析与计算（以输出正电压为例）....................................................................................42.1变压器变比的确定.............................................................................................................42.2整流元件的选择................................................................................................................42.3滤波电容C及C2、C3的确定..........................................................................................42.4负载电阻RL........................................................................................................................53.电路与程序设计..........................................................................................................................53.1单相桥式整流电路............................................................................................................53.2电容滤波电路....................................................................................................................53.3稳压电路.............................................................................................................................53.4过流保护装置.....................................................................................................................63.5电压分段显示电路的设计.................................................................................................64.系统测试........................................................................................................................................64.1系统测试工具....................................................................................................................64.2系统测试方案.....................................................................................................................64.3系统测试结果.....................................................................................................................64.3.1基础部分测试结果...................................................................错误!未定义书签。4.3.2发挥部分测试结果...................................................................错误!未定义书签。5.结束语.........................................................................................................................................61.方案选择与论证1.1单相桥式整流电路的选择方案一、单相半波整流电路电路简单，使用元件较少，它只对交流电的一半波形整流，其输出波形只利用了交流电的一般波形则整流效率不高，且输出波形脉动大；直流成分少；2220.45LUUU方案二、单相全波整流电路使用的整流器件是半波电路的两倍，整流电压脉动较小，是斑驳的一半，无滤波电路时的输出电压UO=0.9U2，变压器的利用率比半波电路的高，整流器件所承受的反向电压要求较高。方案三、单相桥式整流电路单相桥式电路使用的整流器件较多，但其实现了全波整流电路，它将2u的负半周也利用起来，所以在变压器副边电压有效值相同的情况下，输出电压的平均值是半波整流电路的两倍，且在负载相同的情况下，输出电流的平均值也是半波整流电路的两倍，除此之外，与半波整流电路相比，在相同的变压器副边电压下，对二极管的参数要求一样，还具有输出电压高、变压器利用率高、脉动小等优点。综上所述，选择方案三。1.2电容滤波电路的确定RL+-u（a）RU+-（b）方案一、电感滤波电路，如图（a）所示：在桥式整流电路和负载RL之间传入一电感器L，便组成桥式整流电感滤波电路。利用电感对交流纹波电流的抑制作用，从而在RL上得到比较平滑的直流。其特点是整流管的导电角度大，峰值电流小、体积大，一般适用于低压、大电流。方案二、电容滤波电路，如图（b）所示：在负载RL两端并联电容C，便组成桥式整流电容滤波电路。利用电容两端的不能突变的特点，在一个周期内形成对电容的充放电回路，从而在RL上得到比较平滑的直流。其特点是电路简单，负载直流电压UL较高，纹波也较小。适用于负载电压较高、负载变化不大的电路。综上所述，选择方案二。1.3稳压电路的确定U1R1Key=A50%R2499Ohm_1%C11.1uF电路如上图所示，以输出正向电压为例，利用稳压器使输出电阻R2和RW上端电压稳定输出5V，调节互动变阻器的滑片，使输出电压范围为5-10V。1.4过流保护装置的选择为避免在电流较大的情况下损坏运算放大器，故在其两端接入稳压二极管，起到分流作用，进而起到过流保护作用。1.5系统整体方案稳压电路电容滤波电路电压分段显示输出可调直流稳压电路过流保护装置整流电路变压器220V交流电压选用降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路；再接电容整流滤波电路，利用单向导电元件，把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电，并将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。最后接稳压电路，使输出可调直流稳压电路。并通过外接两个发光二极管对输出电压值进行分段显示。2.理论分析与计算（以输出正电压为例）C14.7mFC3470nFC51µFU4OPAMP_3T_BASICR110kΩKey=A50%R210kΩD23N2591243U1LM7805KCLINEVREGCOMMONVOLTAGEV1220Vrms50Hz0°T126:1:1D41B4B42U5LM7905CTLINEVREGCOMMONVOLTAGEC44700µFC60.47µFC81µFR310kΩR410kΩKey=A100%U2OPAMP_3T_VIRTUALR5100ΩR6300ΩU3OPAMP_3T_VIRTUALR7300ΩR8300ΩLED2LED1D7D8U6OPAMP_3T_VIRTUALD1D3D5D6仿真电路图如上所示：2.1变压器变比的确定通过查阅资料可知，稳压器7805/7905的输出电压为5V,其自身输入与输出压降为3-5V，故取其输入Uo为8-10V，且Uo与变压器副边电压U2满足2(1.11.2)ouu，选择系数为1.1，所以20.88ouu，因为变压器原边电压为220V，故变压器变比220258.8n2.2整流元件的选择二极管所能承受的反向电压的最大值为2u的峰值，即22RMUU，故滤波电路的最大输出电压为22U，即12.44V.2.3滤波电容C及C2、C3的确定取五倍工频半周期，时间常数LRC又因为520.05Ts,所以0.059.685CmF;另外，为了防止自激激荡，在输入端一般要加入大于0.1uF的电容，此处选择大小为0.47uF的电容C2；同时为了消除高频噪声和改善输出的瞬时特性，即在负载电流变化不大时不致引起OU有较大波动，在输出端