程控稳压电源的设计.doc

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1、研究生课程（论文类）试卷2010/2011学年第1学期课程名称：单片机应用系统设计课程代码：16000021论文题目：程控稳压电源设计方法研究学生：专业﹑学号：控制工程学院：光电信息与计算机工程学院课程（论文）成绩：课程（论文）评分依据（必填）：任课教师签字：日期：年月日课程（论文）题目：容：要求：试设计一台程控直流稳压电源。该电源为1路0~32,5A输出，操作界面为LCD4行×8列中文显示，输出形式为恒压或恒流可选，输出有电压或电流保护。1.绪论电子设备都需要良好稳定的电源，而外部提供的能源大多数为交

2、流电源，电源设备担负着把交流电源转换为电子设备所需的各种类别直流电源的任务，转换后的直流电源应具有良好的稳定性，当电网或负载变化时，它能保持稳定的输出电压，并具有较低的纹波。我们通常称这种直流电源为稳压电源。常规的稳压电源为串联调整线性稳压电源，它通常由50Hz工频变压器、整流器、滤波器、串联调整线性稳压器组成。调整元件工作在线性放大区，流过的电流是连续的，调整管上损耗较大的功率，需要体积较大的散热器，因此该种电源体积大，且效率低，通常仅为35％～60％。同时承受过载能力较差，但是它具有优良的纹波及动态

3、响应特性。开关电源是利用现代电力电子技术，通过控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。开关电源去除了笨重的工频变压器，代之以几十kHz、几百kHz甚至数MHz的高频变压器。由于调整管工作在开关状态，因而功率损耗小，效率高。目前，开关电源技术向着轻、小、薄、低噪音、高可靠、抗干扰的方向发展。新器件和新拓扑理论的出现使得开关电源日趋可靠、成熟、经济、适用。2.稳压电源整体设计在电子电路中，通常都需要电压稳定的直流电源供电。稳压电源是由电源变压器，整流电路，滤波电路，和稳压电路四个部分

4、组成的，如图1所示。+电源+整流+滤波+稳压+u1u2u3uIU0_变压器_电路_电路_电路_（a）稳压电源的组成框图u1u2u3uIU000000ttttt（b）整流与稳压过程图1稳压电源的组成框图及整流与稳压过程(1)电源变压器电源变压器是将交流电网220V的电压变为所需要的电压值，然后通过整流电路将电压变成脉动的直流电压。由于此脉动的直流电压还含有较大的纹波，必须通过滤波电路加以滤除，从而得到平滑的支流电压。但这样的电压还随电网电压波动、负载和温度的变化而变化。因而在整流、滤波电路之后，还需接稳压

5、电路。稳压电路的作用是当电网电压波动、负载和温度变化时，维持输出直流电压的稳定。电源变压器的作用是将来自电网的220V交流电压u1变换为整流电路所需要的交流电压u2。电源变压器的效率为：其中：是变压器副边的功率，是变压器原边的功率。一般小型变压器的效率如表1所示：表1小型变压器的效率副边功率效率0.60.70.80.85因此，当算出了副边功率后，就可以根据上表算出原边功率。变压器副边电压：取U2=32V变压器副边电流：取I2=5V因此，变压器副边输出功率：P2U2xI2=160V由于变压器的效率=0.8

6、5所以变压器原边输入功率P1P2/=188W,为留有余地，选用功率为200W的变压器。(2)桥式整流电路桥式整流电路及其输出波形如图2所示。图2桥式整流电路工作原理简介如下：在V2的正半周，VD1，VD4导通，VD2,VD3截至，在RL上建立起上正下负的脉动电压，如果忽略二极管的管压降及变压器的阻，则V0=V2。而在V2的负半周，二极管VD2,VD3导通，VD1,VD4截至，在负载RL上仍建立起上正下负的脉动电压，如果忽略二极管的管压降及变压器的阻，则V0=V2。由此可以看出，正负半周都有电流流过负载电

7、阻RL，而且流过负载电阻的电流方向是一致的，因而输出电压的直流成分提高，脉动成分降低。在桥式整流电路中，每个二极管都只在半个周期导电，所以流过每个二极管的平均电流等于输出电流的平均值的一半，即1/2I2,电路中的每只二极管承受的最大反向电压为(U2是变压器副边电压有效值)。由于URMU2=X32=48V,IN4001的反向击穿电压，额定工作电流，故整流二极管选用IN4001。(3)滤波电路交流电经整流电路后可变为脉动直流电流，其中含有较大的交流分量，为了使设备能用上纯净的直流电，还必须用滤波电路滤除脉动

8、电压中的交流成份。滤波电路一般由电抗元件组成，如在负载电阻两端并联上电容器C，或在负载中串联上电感器L，或由电容，电感组合而成的各中复式滤波电路。选择电容滤波电路后，直流输出电压：Uo1=(1.1～1.2)U2，直流输出电流：（I2是变压器副边电流的有效值）。RC滤波电路如图3所示：图3RC型滤波电路电容的耐压要大于，故滤波电容C取容量为，耐压为的电解电容。(4)稳压电路经过整流和滤波后的直流电压，会由于交流电网电压的波动以及负载电阻的变动