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课程设计说明书
3
课程设计图纸
张
4
5
6
湖南工业大学
课程设计任务书
2011—2012学年第2学期
理学院学院(系、部)电科专业__1002班级
课程名称:
电子线路1_
设计题目二极管并联稳压电源设计____
完成期限:
自2012年6月18日至2012年6月22日共1周
内
容
及
任
务
设计一个二极管并联稳压电源电路
要求:
在电网电压变动10%和负载从0---5k时,输出电压基本稳定。
输出电压10V。
最大输出电流0.5A.
进
度
安
排
起止日期
工作内容
6月13日—6月17日
课程设计的相关资料的搜集
6月18日―6月22日
确定电路结构,初步完成设计计算。
在老师指导下,确认设计的可行性
6月23日
完成设计计算,选择好元器件
6月24日
完成电路设计核算,确认设计的可靠性
6月25日
完成设计报告的写作和文本打印
主
要
参
考
资
料
[1]康华光.电子技术基础(模拟部分)[M].第五版.高等教育出版社.2009.
[2]童诗白.模拟电子技术基础[M].第四版.高等教育出版社,2009.
本组成员:
杨亚军,梅文夫,傅艳玲,唐振刚
指导教师(签字):
年月日
(教研室)主任(签字):
年月日
____________
设计说明书
二极管并联稳压电源设计
起止日期:
2012年6月18日至2012年6月22日
学生姓名
杨亚军
班级
电科1002班
学号
10411400219
成绩
指导教师(签字)
理学院(部)
2012年6月25日
1.课题研究的背景及意义
电源是各种电子,电器设备工作的动力,是自动化不可或缺的组成部分,直流稳压是应用极为广泛的一种电源。
直流稳压电源能为负载提供稳定直流电源的电子装置,直流稳压电源的供电电源在部分是交流电源,当交流供电电源的电压或负载电阻变化时,稳压器的直流输出电压会保持稳定,直流稳压电源在电源技术中占有十分重要的意义。
二极管并联稳压电源是直流电路中了的一种,电路比较简单,因此在直流电流中占有重要的地位。
2.课题研究的内容
二极管并联稳压电源电路的特点是在电网电压波动,负载和温度变化时,仍能输出持续稳定的电压,在设计过程中,首先应该分析电路的原理,根据原理画出电路结构图。
确定电路结构后,需要对实际搭造电路中的各种情况充分分析考虑,如使用的元器件参数不完全一致,工作环境不同等。
在此基础上进行设计计算,保证在各种不同情况下,电路的设计技术指标都能满足要求。
在设计计算的基础上,依据元器件的标称值范围,探讨器件参数留有合理的裕量,以保证安全性,又要考虑成本因素,选择恰当的器件。
为保证电路设计的可靠性,还需要对设计的电路进行指标核算。
在设计计算与核算中,要利用和探讨可靠与有效的计算方法,研究怎样合理有效利用电路设计和验证的辅助工具,以提高设计效率和设计的可靠性。
3.实现设计拟采用的主要方法
根据设计要求,设计电源有降压、整流、滤波、稳压4个部分组成。
第一部分:
降压,输入220V,经过变压器输出22V。
第二部分:
整流,通过二极管桥式电路使交流整流成全波。
第三部分:
滤波,用电容滤波电路滤去整流输出电压中的纹波。
第四部分:
稳压,用二极管并联电路稳压。
附件:
附件1:
原理图
附件2:
仿真电路图
附件3:
仿真结果
元器件清单
序号名称规格型号数量
R1金属膜电阻…R=180+1%1
R2金属膜电位器…R=1001
C1电解电容….470μF25V±
5%1
T1变压器(带铁芯)n=10:
11
D1整流二极管1N4007反相电压50V4
If=1A
D2稳压二极管ZPD10V=10V1
4.单元电路设计及参数计算
4.1电源变压器
电源变压器将来自电网的220V交流电压U1变换为整流电路所需要的交流电压U2=22V。
变压器能根据需要通过改变次级线圈的圈数而改变次级电压。
4.2整流电路
单相桥式整流电路如图(4—2)所示,四只整流二极管D1~D4接成电桥的形式,故有桥式整流电路之称。
单相桥式整流电路的工作原理为简单起见,二极管
用理想模型来处理,即正向导通电阻为零,反向电阻为无穷大。
图4—2整流电路图
在v2的正半周,D1、D3正向导通,D2、D4反偏截止。
在负载上产生一个极性为上正下负的输出电压。
其电流通路可用图中实线箭头表示。
在v2的负半周,其极性与图示相反,电流从变压器副边线圈的下端流出,只能经过二极管D2流向RL,再由二极管D4流回变压器,所以D1、D3反偏截止,D2、D4正向导通。
电流流过RL时产生的电压极性仍是上正下负,与正半周时相同。
其电流通路如图中虚线箭头所示。
综上所述,桥式整流电路巧妙地利用了二极管的单向导电性,将四个二极管分为两组,根据变压器副边电压的极性分别导通,将变压器副边电压的正极性端与负载电阻的上端相连,负极性端与负载电阻的下端相连,使负载上始终可以得到一个单方向的脉动电压。
图4—4桥式整流电路的工作波形
Id=1/2*Il=0.05A
Ud=√2*U2=30.8<
1000V
所以:
选择型号为IN4001的二极管
由图可见,通过负载桥式整流电路的优点是输出电压高,纹波电压较小,管子所承受的最大反向RL的电流iL以及电压vL的波形都是单方向的全波脉动波形。
电压较低,同时因电源变压器在正、负半周内都有电流供给负载,电源变压器得到了充分的利用,效率较高。
因此,这种电路在半导体整流电路中得到了颇为广泛的应用。
4.3滤波电路
经过整流后得到的脉冲直流纹波还是很大的,所以要经过滤波电路的滤波,滤波电路通常有电容滤波,电感滤波,II型滤波等。
电容滤波适应小电流负载VL=1.2V2
电感滤波适应大电流负载VL=0.9V2
LC滤波适应性较强VL=0.9V2
RC或LC∏型滤波适应小电流负载VL=1.2V2
图3-5RC滤波电路
由于电感的体积和制作成本等原因,我们多采用电容滤波,其作用是把脉动直流电压U3中的大部分纹波加以虑除,一得到较平缓的直流电压U1
图3-6电容滤波电路中二极管的电流和导通角
Rl*C1=2T=0.04S
C1max=400μF
选择C1=470μF>
200μF
4.4稳压电路
由于稳压电路发生波动、负载和温度发生变化,滤波电路输出的直流电压会随着变化。
因此,为了维持输出电压稳定不变,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)等发生变化时,使输出直流电压不受影响,而维持稳定的输出。
R=(Vi-Vd)/(Iz+Il)
R<
(Vimin-Vz)/(Izmin+Ilmax)
所以:
R<
190Ω
取R=180Ω
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