10v-20v直流稳压可调电源

《模拟电子线路》课程设计报告题目：10v-20v直流稳压可调电源专业：电子信息工程年级：2012级学号：学生姓名：联系电话：指导教师：完成日期：2014年6月20日1摘要直流稳压电源一般由电源变压器，整流滤波电路及稳压电路所组成。变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电。整流器把交流电变为直流电。经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。本设计是利用三极管调节，二极管整流，电阻，电容，并联稳压基准等分立元件，制作一个串联型线性稳压可调电源电路，实现一个可以从10-20V调节且稳定的输出电压。经测试，系统达到老师所要求的指标，具有可调节性，稳定性，可控性等优点。关键词：可调电源；直流；稳压；整流；变压·ABSTRACTDCpowersupplygenerallyfromthepowertransformer,rectifierfiltercircuitandthevoltageregulatorcircuitcomponents.TransformerintotheACmainsvoltageACvoltagerequired.Thealternatingcurrentintodirectcurrentrectifier.Afterfiltering,theregulatoroftheDCvoltagebecomesunstablethenstableDCvoltageoutput.Thisdesignistheuseofthetransistorregulator,rectifierdiodes,resistors,capacitors,shuntregulatorandotherdiscretecomponentsbenchmark,makingatandemlinearregulatoradjustablepowersupplycircuit,onecanadjustfrom10-20Vandstableoutputvoltage.Aftertesting,thesystemachievestherequiredteacherindicators,withadjustableresistance,stability,controllabilityandsoon.Keywords:DC;regulator;rectifier;transformer;adjustablepowersupply2目录摘要....................................................................................................................................1ABSTRACT..........................................................................................................................11设计要求及方案选择......................................................................................................31.1设计要求.....................................................31.2方案选择.....................................................32理论分析与设计................................................................................................................42.1直流稳压可调电源的基本原理..............................................................................43电路设计................................................................................................................................63.1原理图......................................................63.2整流滤波电路的分析及设计.....................................63.3过流保护电路的分析及设计.....................................73.4稳压电路的分析及设计.........................................83.5取样部分.....................................................84系统测试........................................................94.1测试所用的基本仪表仪器.......................................94.2测试前的检查及结果分析.......................................95总结.........................................................................................................................................10附录.............................................................................................................................................11参考文献..................................................................................................................................1531设计要求及方案选择1.1设计要求设计一直流稳压可调电源，要求如下：（1）输出可调电压Uo：+10v～+20v任意值（2）最大输出电流：Iomax=800mA（3）具有过流保护1.2方案选择方案一: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。不过它只能输出连续可调的正电压,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)。虽然稳压器的性能和稳压稳定度都比其他稳压电源好，因本次课程设计要求输出最大电流为800mA，从而放弃了最大输出电流为0.5A的LM317元件。方案三：采用TIP41c晶体管放大电流输出三端稳压器电源：TIP41c疏外延基NPN达林顿功率晶体管,采用TO-220塑料封装。它的参数如下所示：IC集电极电流6A，IB基极电流2A，Tj最高工作结温150℃，hFE放大倍数30-80。它能稳定工作，用到的元件较少，电路简单，较容易实现稳压可调电源功能，是模电的基础电路。且具有精确、安全的优点。可以调整输出的直流电源，所以本次采用此方案。4设计思路如下：图1设计框架图由于分立串联型稳压电路输出电流较大，稳压精度较高，应用广泛，满足设计指标要求，故本电源设计采用分立元件串联调整稳压电源。2理论分析与设计2.1直流稳压可调电源的基本原理直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。一般由电源变压器、整流滤波电路及稳压电路所组成，基本框图如下：图2基本框架图其中，(1)电源变压器：是降压变压器，它的作用是将220V的交流电压变换成整滤波电路所需要的交流电压Ui。变压器的变比由变压器的副边按确定，变压器副边与原边的功率比为P2/P1=n，式中n是变压器的效率。5(2)整流电路：利用单向导电元件，将50HZ的正弦交流电变换成脉动的直流电。(3)滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分滤除。滤波电路滤除较大的波纹成分，输出波纹较小的直流电压U1。常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。(4)稳压电路：稳压电路其工作原理是利用TL431两端的电压稍有变化，会引起其电流有较大变化这一特点，通过调节与TL431串联的限流电阻上的压降来达到稳定输出电压的目的。63电路设计3.1原理图图3原理图3.2整流滤波电路的分析及设计图4滤波电路利用单向导电元件，将50HZ的正弦交流电变换成脉动的直流电，可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分滤除。73.3过流保护电路的分析及设计图5保护电路此部分电路具有过流保护，输入电流增大，通过三极管处的电流饱和，从而使TL431具有保护电路的作用。83.4稳压电路的分析及设计图6稳压电路电路运用到了TL431，它具有可控精密稳压源的特性，性能好，能输出稳定的副值，因此具有选择性。3.5取样部分图7采样电路取样部分主要计算取样电阻R1、R2的阻值。同时也是通过调节设定的10K电位器滑动端所处的位置来取电压，以得到输出电压的范围。94系统测试4.1测试所用的基本仪表仪器数字万用表、电烙铁、12V电源变压器4.2测试前的检查及结果分析（1）通电前的检查电路安装完毕后，应先对照电路图按顺序检查一遍，一般的：①检查每个元件的规格型号、数值、安装位置管脚接线是否正确。着重检查电源线，变压器连线是否正确。②检查每个焊点是否有漏焊、虚焊以及搭锡现象，是否有影响电路正常的杂物残留在印刷电路板上。③检查调试所用仪器仪表是否正常，清理好测试场地和台面，以便于做进一步的调试。（2）静态调试通电检测后，先用眼看，鼻闻，手触，观察有无异常现象。如果出现元器件冒烟，有焦味，或者发烫等现象，立即中断通电，等排除故障后再进行通电检测。（3）测试结果分析①在测试时，仍然出现此问题。通过调节电位器R7，用万用表测量输出电压是10.56-19.27V，最大输出电流是600mA，还没有达到课程设计的要求。通过分析问题所在，是由于采用了100K的可调电阻，只是通过电流变小，所以将其中一个更换成10K的可调电阻，经过调试后，完全符合要求。②通过调节R6，用万用表接在输出电压端，看万用表的变化范围，结果发现，在10.12-19.8V,最大电流输出是1.1A。③在计算理论值时，与实际电路的参数都会有一定差别。105总结本次课程设计，虽然是一个小小的电源，但是却花了一个月的时间。我查了很多与此次课程设计相关的资料，为我做这次设计打下基础。经过再三思考，我决定用分立元件来做完成这个课程设计，它具有元件少，调试简单，安全的优点，还是模拟电子线路学习的基础。在做电路板跟调试仅仅花了一个星期而已，让我头痛的是不知道如何写课程设计报告，因为在此之前从来没有写过。在设计电路中，当然也遇到了一些困难。由于在理论基础知识掌握得不牢固，在设