大功率AC-DC模块设计与实现

《大功率AC-DC模块设计与实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、.1.设计任务1.1设计目的和意义为了满足日常生产生活中和实验活动中对直流电源的需求，将市电220V交流转换为12V稳定的的直流；灵活运用模拟电子技术和数字电子技术知识，完成课程设计，了解一般设计的基本过程。1.2电路要求1.2.1题目大功率AC-DC模块设计与实现1.2.2任务设计并制作如图1所示的单项AC-DC变换电路，输出直流电压稳定在12V，输出电流额定值为1A。220V~变压器AC-DC变换电路+U3-+U0-图1单项AC-DC变换电路原理框图1.2.3基本要求l本题目要求成员不超过3个人；l在输入交流电压Us=24V，输出直流电流I0=1A

2、条件下，使输出直流电压Uo=24V±0.2V；l在Us=24V，I0=1A，Uo=12V条件下，使AC-DC电路效率不低于85%；l当Us=24V，I0在0.2—1A范围内变化时，负载调整率S1≤2%；l具有输出过流保护功能，动作电流为：1.5A±0.2A。2.系统设计2.1总体方案设计根据系统的要求，确定系统的总体方案如图2所示。....整流电路滤波电路稳压电路过流保护负载图2系统总体设计方案2.2具体电路设计2.2.1整流电路设计l半波整流半波整流电路交流电源电流是单方向的，电源变压器存在直流磁化现象，并且电源利用率不高。半波整流电路图如图3所示图

3、3半波整流电路l桥式整流电路单相桥式整流电路与半波整流电路相比，在相同的变压器副边电压下，电路效率更高，同时，选用肖基特二极管，电流通过二极管损失减小，进一步提高电路效率；并且半波桥式电路还具有输出电压高、变压器利用率高、脉动小等优点，因此在本次设计中选用单相桥式整流电路。在二极管的选择中，要求最高工作电压电压Um≤45V，因此在此设计中我选用四个SR5100do-27肖基特二极管。具体电路图如图4所示....图4桥式整流电路2.2.2滤波电路设计整流电路的输出电压不是纯粹的直流，从示波器观察整流电路的输出，与直流相差很大，波形中含有较大的脉动成分，称

4、为纹波。为获得比较理想的直流电压，需要利用具有储能作用的电抗性元件（如电容、电感）组成的滤波电路来滤除整流电路输出电压中的脉动成分以获得直流电压。根据电抗性元件对交、直流阻抗的不同，由电容C及电感L所组成的滤波电路的基本形式如图因为电容器C对直流开路，对交流阻抗小，所以C并联在负载两端。电感器L对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此L应与负载串联。图5滤波电路尽量保留其输出中的直流分量，才能获得比较平滑的直流分量。可以利用电容两端电压不能突变或流经电感的电流不能突变的特点，将电容与负载并联，或将电感与负载串联就能起来滤波作用。电容选择4mf电解质电容。2.2

5、.3稳压电路设计l方案一：在设计前期本小组成员选用7800系列集成稳压芯片，用仿真软件搭建了如图6的电路：....图67812稳压电路仿真通过仿真发现，该电路效率非常低下，在负载为12欧姆的情况下，该电路输入功率：=0.91*31=28.21W输出功率：=0.91*10.9=9.919该模块的效率为：n=35%。远低于本设计要求的85%。在负载为12欧姆的情况下，输出电压已经降低到了10.9福特，电压调整率也不满足设计要求，所以经小组成员讨论，放弃这种设计方案。l方案二：使用开关型稳压芯片LM2576LM2576系列开关稳压集成电路是线性三端稳压器件(

6、如78xx系列端稳压集成电路)的替代品，它具有可靠的工作性能、较高的工作效率和较强的输出电流驱动能力，等优点。查阅芯片手册知LM2576系列开关稳压集成电路的主要特性如下：最大输出电流：3A;最高输入电压：LM2576为40V，LM2576HV为60V;输出电压：3.3V、5V、12V、15V和ADJ(可调)等可选;振荡器频率：52kHz;转换效率：75%～88%(不同电压输出时的效率不同);控制方式：PWM;工作温度范围：-40℃～+125℃工作模式：低功耗/正常两种模式可外部控制;....工作模式控制：TTL电平兼容;需外部元件：仅四个(不可调)或

7、六个(可调);器件保护：热关断及电流限制;封装形式：TO-220或TO-263。由以上参数可知该芯片基本满足要求。Lm2576的典型接法如图7所示图7Lm2576的典型接法小组成员在查找相关资料的时候发现lm2576现在已经有升级版本的芯片lm2596，和lm2576相比，lm2596拥有更高的振荡频率，效率更高，所以，小组成员决定放弃使用lm2576，使用lm2596芯片进行稳压。l方案三：使用开关型稳压芯片LM2596LM2596开关电压调节器是降压型电源管理单片集成电路，能够输出3A的驱动电流，同时具有很好的线性和负载调节特性。可以输出小于37V

8、的各种电压。该器件内部集成频率补偿和固定频率发生器，开关频率为150KHz，与低频开关调节器相