自动化专业课程设计(论文)-半导体直流稳压电源的设计.doc
《自动化专业课程设计(论文)-半导体直流稳压电源的设计.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《自动化专业课程设计(论文)-半导体直流稳压电源的设计.doc(22页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、电气与信息工程系 自动化本科0802班湖南工学院课程设计说明书课题名称:半导体直流稳压电源的设计专业名称:自动化专业学生班级:自动化本科0802班学生姓名:指导教师: 电气与信息工程系课程设计任务书一、设计题目:半导体直流稳压电源的设计和测试 二、设计目的: 1、学习直流稳压电源的设计方法;2、研究直流稳压电源的设计方案;3、掌握直流稳压电源的稳压系数和内阻测试方法;三、设计任务及要求1、技术指标:要求电源输出电压为12V和5V,输入电压为交流220V,最大输出电流为Iomax=500mA,纹波电压VOP-P5mV,稳压系数Sr5%。2、设计基本要求(1) 设计一个能输出12V/9V/5V的直
2、流稳压电源;(2) 拟定设计步骤和测试方案; (3) 根据设计要求和技术指标设计好电路,选好元件及参数;(4) 要求绘出原理图,并用Protel画出印制板图; (5) 在万能板或面包板或PCB板上制作一台直流稳压电源;(6) 测量直流稳压电源的内阻;(7) 测量直流稳压电源的稳压系数、纹波电压;(8) 撰写设计报告。3、设计扩展要求 (1)能显示电源输出电压值,00.0-12.0V; (2) 要求有短路过载保护。目录课程设计任务书-2第1章:系统电路设计1.1绪论-41.2直流电源的组成-5 1.2.1直流稳压电源结构图和稳压过程-51.3各部分电路的作用和原理-5 1.3.1电源变压器-5
3、1.3.2整流电路-5 1.3.3滤波电路-6 1.3.4稳压电路-71.4设计方案的选择-8 1.4.1技术指标及要求-8 1.4.2试验设备与元器件-8 1.4.3 设计方案选择-91.5元件选择及参数确定-9 1.5.1 变压器参数-9 1.5.2整流二极管参数-10 1.5.3电容滤波电路的参数-10 1.5.4元件清单-10 1.5.5直流稳压电路的原理图-10第2章:仿真与测试2.1EWB电路仿真-112.2电路测试-13 2.2.1测量稳压系数-13 2.2.2测量内阻-13 2.2.3纹波电压测量-132.2.4电路的改进-13第3章:制作与调试3.1 PCB板制作-15 3.
4、1.1印制电路板原理图-153.2安装工艺-153.2.1三端固定输出集成稳压器的封装形式和引脚功能-153.2.2三端固定输出继承稳压器安装时要注意的问题-163.2.3印制电路板装配时要考虑的参数-163.3焊接技术-173.4 测试结果和故障的排除-18心得体会-20参考文献-21第1章 绪论电源是各种电子、电器设备工作的动力,是自动化不可或缺的组成部分,直流稳压电源是应用极为广泛的一种电源。自六十年代起,第一台开关电源问世以来,开关电源在世界各国迅速发展,直流稳压电源也顺势而生,但在初期价格较高,直到八十年代,随着元件工艺的成熟,直流稳压电源的价格也日益下降,应用也变的日益广泛。近几年
5、随着科技的发展,直流稳压电源的工作频率有原来的几十千赫发展到现在的几百千赫,甚至更高。现在智能化的直流稳压电源也被广泛应用于生产领域,对此的研究开始向高频方面发展。以美国为首的几个发达国家在这方面的研究已经转向高频下电源的拓扑理论、工作原理、建模分析方法和高频大功率开关器件,高性能集成控制器和功率模块的开发研制方面发展。我国在此方面的起步较晚,1973年才开始这方面的研究工作,现在主要在小功率单端变换器方面发展较为迅速。在功率半导体器件及控制集成化方面,与国外同类产品有这很大的差距。因此,直流稳压电源的研制及应用在此方面与之也从在很大的差距。直流稳压电源通常可分为线性稳压电源和开关稳压电源两大
6、类。线性稳压电源是指电压调整功能的器件始终工作于线性放大区的一种直流稳压电源,是发展最早、应用最广泛的一种电源。但其体积大,效率低,可靠性差,操作使用不方便,自我保护功能不够。近年来,随着微机,中小型计算机的普及和航空航天数据通信,交通邮电等事业的讯速发展,以及为了各种自动化仪器、仪表和设备配套的需要,当代对电源的需要不仅日益增大,而且对电源的性能、效率、重量、尺寸和可靠性以及诸如程序控制、电源通/断、远距离操作信息保护等功能提出了更高的要求。 第2章 系统电路设计2.1直流电源的组成2.1.1直流稳压电源结构图和稳压过程电子设备一般都需要直流电源供电,获得直流电源的方法很多,如干电池、蓄电池
7、、直流电机等,但比较经济实用的办法是,把交流电源变换成直流电源。稳压电源由电源变压器,整流电路,滤波电路和稳压电路等四部分组成 。下图为直流稳压电源组成结构图。图2-1直流稳压电源结构图2.2 各部分电路的作用和原理2.2.1电源变压器电源变压器:把交流电网电压 U1变为合适的交流电压U2。其结构如下图所示。图2-2电源变压器2.2.2整流电路整流电路 :电力网供给用户的是交流电,而各种无线电装置需要用直流电。整流,就是把交流电变为直流电的过程。利用具有单向导电特性的器件,可以把方向和大小交变的电流变换为直流电。将交流电压U2变为脉动的直流电压U3。1、单相桥式电路组成和工作原理:为正半周时,
8、为负半周时, ,下图为单相桥式整流电路的原理图。图2-3单相桥式整流电路2、 单相桥式整流电路的输出电流电压及二极管的电流电压波形如下图所示。图2-4整流电路波形图2.2.3滤波电路滤波电路:虽然整流电路的输出电压包含一定的直流成分,但脉动较大,须经过滤波才能得到较平滑的直流电压。常用滤波器有C型、p 型、T 型。图2-5和图2-6为桥式整流C型滤波电路及其输出电压的波形。图2-5桥式整流C型滤波电路 uo Uom 0 t 图2-6桥式整流C型滤波电路的输出电压波形2.2.4稳压电路稳压电路:清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压的稳定性。1、稳压管及其工作原理:使用时,稳压管工作在反向击
9、穿区,利用电流在很大范围内变化而电压基本保持不变的这个特性来进行稳压。下图2-7为稳压管工作的原理图。2、稳压管的主要参数 (1)稳定电压:即稳压管的反向击穿电压。(2) 稳定电流:维持稳定电压的工作电流。(3) 最大稳定电流:稳压管的最大工作电流。(4) 动态电阻:在稳压范围内图2-7稳压管的工作原理图2.3设计方案的选择2.3.1技术指标及要求(1)要求电源输出电压为12V(或9V /5V),输入电压为交流220V,最大输出电流为Iomax=500mA,纹波电压VOP-P5mV,稳压系数Sr5%。(2)能显示电源输出电压值,00.0-12.0V。(3)要求有短路过载保护。(4)稳压电路若使
10、用分离元件要有取样、放大、比较和调整四个环节,晶体管选用3DD或3DG等型号;若用集成电路选78XX和79XX稳压器。2.3.2试验设备与元器件(1)自耦变压器一台、数字万用表、交流毫伏表、面包板或万能板、智能电工实验台、示波器。(2)变压器、整流二极管、集成稳压器(7812/7912/7809/7909/7805/7905)、电容、电阻若干。2.3.3设计方案选择(1)整流电路:常见的几种整流电路有单相半波、全波、桥式、和倍压整流电路。桥式整流电路是使用最多的一种整流电路。这种电路,只要增加两只二极管口连接成桥式结构,便具有全波整流电路的优点,而同时在一定程度上克服了它的缺点。所以我们选择单
11、相桥式整流电路来进行整流。(2)滤波电路:滤波电路的形式有很多,有电容输入式和电感输入式。前一种滤波电路多用于小功率电源中,而后一种滤波电路多用于较大功率电源中。考虑我们所需要的是功率为50HZ的电源,所以选择电容滤波电路。(3)稳压电路:78XX/79XX系列中的型号表示集成稳压器的输出电压的数值,以V为单位。每类稳压器电路输出电压有5V, 6V,7V,8V,9V,10V,12V,15V,18V,24V等,能满足大多数电子设各所需要的电源电压。中间的字母通常表示电流等级,输出电流一般分为3个等级:100mA(78LXX/79LXX),500mA(78MXX/79MXX),1.5A(78XX/
12、79XX )。后缀英文字母表示输出电压容差与封装形式等。内部电路由恒流源、基准电压源、取样电阻、比较放大、调整管、保护电路、温度补偿电路等组成。输出电压值取决于内部取样电阻的数值。最大输出电压为40V。三端固定输出电压集成稳压器,因内部有过热、过流保护电路,因此它的性能优良,可靠性高。又因这种稳压器具有体积小、使用方便、价格低廉等优点,所以得到广泛应用。所以我们选择正压集成稳压MC7812和负压集成稳压器MC7912来提供对称的12V稳压输出。2.4元件选择及参数确定根据要求电源输出电压为12V,输入电压为交流220V,最大输出电流为Iomax=500mA,纹波电压VOP-P5mV,稳压系数S
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 自动化 专业 课程设计 论文 半导体 直流 稳压电源 设计
链接地址:https://www.31doc.com/p-3291377.html