辽 宁 工 业 大 学模拟电子技术基础 课程设计（论文）题目：智能型开关电源设计 院（系）： 电子与信息工程学院 专业班级： **** 学 号： **** 学生姓名： ****** 指导教师： （签字）起止时间：******课程设计（论文）任务及评语院（系）：电子与信息工程学院 教研室：电子信息工程学 号***学生姓名***专业班级***课程设计（论文）题目智能型开关电源课程设计（论文）任务设计参数：设计并制作一台智能型开关电源。输出直流电压。最大输出电流。具有断电保护功能。具有故障显示功能设计的基本要求：1 .分析设计的基本要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。2 .确定合理的总体方案。对各种方案作比较，以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行方案。3 .设计各单元电路。总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计。4.组成系统。在一定幅面的图纸上合理地布局，通常是按信号的流向，采用左进右出的规律摆放各电路，并标出必要的说明。指导教师评语及成绩成绩： 指导教师签字： 年 月 日摘要本设计名称为智能型开关电源设计，其电路结构从左到右为变压器、整流器、电容滤波、启动电路、稳压电路、电平位移电路六部分所组成。主要性能是将220V的市电转变成从0V开始至20V线性变化的可调直流电源，最大输出电流为3A。且具有过载保护电路及故障显示的性能。该电路的核心是以三端集成稳压器LM317组成的可调稳压电路。并且利用了单向晶闸管的特性制作成了保护电路。从而对电路的安全性能起到了保护作用。利用集成运放对稳压电路输出电压做了电平位移，是最终输出电压实现从0V开始的线性变化，满足了设计的基本要求。关键词：变压器、整流、稳压、滤波、保护电路。AbstractThis design name for intelligent design switch power supply, the circuit structure from left to right for transformer, rectifier, capacitance filtering, start-up circuit, voltage circuit, level displacement circuit six parts. The main performance is 220 V will change into the utility from 0 V began to 20 V linear change adjustable dc power, maximum output current for 3 A. And has overload protection circuit and fault display performance. The core of the circuit is based on three of the integrated voltage stabilizer LM317 adjustable voltage circuit. And the use of the ChanXiangJing brake canal made the characteristics of a protection circuit. And on the safety performance of the circuit to protect the role. Using op-amp integrated voltage output voltage circuit to the level displacement, is the final output voltage from 0 V began to realize the linear changes and meet the design requirements. Keywords: transformers, rectifier voltage, filtering, protection, circuit. 目录第一章 智能型开关电源设计的具体方案论证11.1智能型开关的应用意义11.2智能型开关电源设计的基本要求及技术指标11.3设计思路11.4总体设计的具体方案的论证与选择1第二章 智能型开关电源各单元电路设计12.1 整流电路模块12.2 滤波电路模块12.3 稳压模块12.4电平位移电路1第三章 智能型开关电源的整体设计13.1整体电路图及工作原理13.2 电路参数计算1第四章 课程设计总结1参考文献1附录1第一章 智能型开关电源设计的具体方案论证智能型开关的应用意义本电路时一台智能型直流开关电源电路，该电路通过交流市电变换成直流电来对外供电。该电路实现电流从0——20V线A。能够很好的满足不同的电压需求。且具有断电保护及故障显示灯保护的方法，安全性高等特点。智能型开关电源设计的基本要求及技术指标该电路设计参数：1 . 输出直流电压从0 —— 20V线．具有故障显示功能。设计的基本要求：1 .分析设计的基本要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。2 .确定合理的总体方案。对各种方案作比较，以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行方案。3 .设计各单元电路。总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计。4.组成系统。在一定幅面的图纸上合理地布局，通常是按信号的流向，采用左进右出的规律摆放各电路，并标出必要的说明。 设计思路直流稳压电源一般由电源变压器、整流滤波电路、稳压电路组成，其基础原理框图如图1.1所示。（1）首先选用合适的电源变压器将电网电压降到所需要的交流电源。（2）降压后的交流电压，通过整流电路整流变成单项脉动直流电压。直流脉动电压经滤波电路变成平滑的、脉动小的直流电压。（3）稳压电路：稳压电路的作用是使输出电压不受外因的变化而发生明显的变化维持稳定输出。图1.1直流稳压电源基础原理框图总体设计的具体方案的论证与选择 该系统总体方案设计主要在可调压输出部分，其要求是输出电压从0V开始连续可调。因此，以下主要对两种方案进行论证与选择。方案一：晶体管串联式直流稳压电路。交流电压经整流滤波后得到平滑的直流电压，作为稳压电路的输入电源从Ui输入。同时运用了比较放大电路，它的核心是调整管，输出电压的稳定是管的压降相应改变，使输出电压保持稳定。框图如图所示：输出电压比较反馈取样电压稳压电路整流电路变压器变压方案1的框图方案二：采用三端可调集成稳压器电路。它采用输出电压可调且内部有过载保护的三端集成稳压器，输出电压调整范围宽，这里我采用LM317型三端集成可调稳压器。它的基准电压是1.2V，因此，要设计电压补偿电路才能轻松实现输出。框图如下：可调式集成稳压器输出电压电压补偿电路整流滤波电路方案2的框图分析：方案一虽然电路简单，但是经过负载连接之后会改变输出电压与电流值。从而使电压与电流不稳定。而方案二虽然能得到稳定的输出电压与电流值，但要引入一个直流源来抵消基准电压。电路较方案一复杂。经过综合比较，本设计选用方案二来实现。整体框图如下：220V交流电稳压滤波整流变压器保护电路电平位移电路负载整体框图第二章 智能型开关电源各单元电路设计2.1 整流电路模块该模块主要利用二极管的单向导电性组成整流电路，将交流电压变换为单向脉动电压实现的方法主要有三种：（1）单相半波整流。（2）单相全波整流。（3）单相桥式整流。考虑其效率，本设计采用单向桥式整流电路，效率高。其电路图如图2.1所示。+U。-图2.1从U。端输出的电压便是单向脉冲电压。2.2 滤波电路模块 该模块实现降低输出电压的脉动成分，尽量保留直流成分的功能。利用电容或电感的滤波作用达到降低交流保护直流成分的目的。考虑，在小功率电源中滤波使用电容滤波较为合适。电路如图2.2所示。 R图2.2R为负载。表示滤波后的输出电路。2.3 稳压模块稳压电路时整体设计之中一个很重要的组成部分，几乎所有的电子设备都需要稳定的直流电源才能正常工作。稳压电路大多数都用在提供更稳定的直流带能源。考虑到整流滤波电路的输出电压和理想的直流电源还是有相当的距离，主要存在两方面问题：第一方面，当负载变化的时候，因为整流滤波电路存在一定内阻，所以输出的直流电压将有可能随之发生明显的变化。第二方面，由于电网电压不稳定，当电网电压发生波动时，整流电路的输出电压直接与变压器副边电压有关，因此输出直流电压也相应发生明显的变化。因此，在设计中，采用以LM317三端集成稳压器为核心的稳压电路来实现稳压。电路如图2.3所示。R1R2R3R4图2.3电路中运放是用来平衡两个稳压器输出电流的。从V。端输出的电压调节范围为1.2V——21.2V之间。并且该电压不受负载影响。输出电压计算公式如下：由于R4为滑动变阻器，所以能实现V。的值线性变化。VREF为稳压器LM317内部的基准电压，其值为1.2V。2.4电平位移电路该部分电路主要目的是使稳压电路输出的电压电位漂移，使最终的输出电压可以在一定程度上完成从0开始变化到20V。电平位移电路有很多种，本设计采用运算放大器来实现电平位移，其原理是利用加法电路的规则来实现电平位移。电路如图2.4所示。R1R2ViR3V。图2.4图中Vi表示稳压电路输出的电压，V。便是最终输出给负载的电压，其变化范围是从0V——20V线性变化的。且具有不受负载影响的稳定性。其计算如下：从而使输入电压Vi整体减小1.2V。这样就实现了电平的位移。第三章 智能型开关电源的整体设计3.1整体电路图及工作原理智能型开关电源整体电路图图3.1所示：图3.1如图所示，选取相应参数的元件，Z1为发光二极管，作用为显示电源通电。当电源接通后Z1亮，变压器二次侧电压为30V，稳压管Z3与三极管T1和电阻R2为稳压电源的启动电路，当输入电压达到一定值，且高于Z3的稳定电压值时，稳压管两端导通电压使T1导通，电路中稳压电路部分有电压输入，稳压电路开始工作。Z4作用是为稳压电路部分提供稳定的电压，稳压部分采用以LM317为核心的稳压电路。集成运放A1作用为平衡两个稳压器的输出电流，使两个稳压器的输出电流趋于相等。采用两个LM317是为了扩大输出电流，使输出电流的最大值达到3A。从稳压部分输出的电压可调范围为1.2V——21.2V。本设计需要电压从0V开始变化，因此，电路的最后采用电平位移电路，主要是加入一个电压为-1.2V的直流电压信号，通过同相运放来抵消1.2V的基准电压。使电位移动到0V——20V范围变化。进而达到设计的基本要求。Z2、Z5和R8做为保护电路与起到故障显示的作用。当输出电流大于3A时R8上压降大于0.6V，晶闸管Z5导，Z3、R2与T1组成的启动电路被短路，使Z5上的压降达不到导通电压，从而使稳压部分电路不工作。起到保护作用，同时二极管Z2发光显示故障。当故障排除后，按下复位开关K1，便是保护电路复位，电路又能战场工作。3.2 电路参数计算变压器的二次侧电压为30V，稳压管Z3的稳压值为6V，电阻R1阻值为3KΩ，Z4稳压值为25V，电阻R3、R4为0.1Ω电阻R5为2KΩ、R6为120Ω，电位器R7最大阻值为2KΩ电阻R9、R10与R11阻值均为100Ω。三端集成稳压器LM317基准电压VREF=1.2V，输出电压计算公式为：从而算出输出电压范围为1.2V——21.2V。稳压部分有两个可调式稳压器LM317组成，输入电压为25V，集成运放A1作用是用来平衡两稳压器的输出电流。如LM317-1输出电流大于LM317-2输出电流时，电阻R3上压降增加，运放的同相端电位VP降低，运放输出端电压Vo降低，通过调整端使输出电压Vo下降，输出电流减小，恢复平衡；反之亦然。改变电阻R7调节输出电压的数值。经过电平位移电路是电平位移。计算公式为：从而得到输出电压调节范围为0V——20V。由电流最大值为3A可算出电阻R8的阻值为0.2Ω，计算公式如下：U的值为晶闸管Z5的开启电压，值为0.6V。第四章 课程设计总结该设计采用了变压器变压，整流器整流，电容滤波，启动电流，以LM317为核心的稳压电路和以运放叠加原理为基础的电平位移电路以及根据晶闸管的特性设计的保护电路组成了智能型开关电源。在选取设计的具体方案时综合了成本、稳定性以及电路设计的安全性方面的比较得到了本设计的具体方案。本设计的具体方案的稳压电路核心是LM317三段集成稳压器。在选取时综合比较了LM723、LM2576T-5等，经过分析选择了LM317。保护电路的核心是Z3、R2、T1组成的开启电路，以及根据晶闸管的特性设计成的。当晶闸管导通时，Z3被短路，Z3截止，启动电路不工作，进而达到保护作用。在选取单元电路时综合各个可行方案作比较后得到最优方案。本设计经过不同的电路来比较分析，最终选取了最优方案来设计电路。经过测试运行成功，满足了设计的基本要求。参考文献[1]曲学基、王增福 编著 《稳定电源电路设计手册》 电子工业出版社 2003。[2]沈任元、吴用 编著 《常用元器件简明手册》 机械工业出版社 2011。[3]周惠潮、孙晓峰 编著 《常用元器件及典型应用》 电子工业出版社 2007。[4]康华光 主编 《电子技术基础模拟部分》 高等教育出版社 1998.[5]辽宁工业大学电子信息工程教研室 编 《模拟电子技术基础学习指导》 东北大学出版社 2009.[6]邱关源 编著 《电路》 高等教育出版社 2006.附录器件名称数量规格变压器130V整流器1VR=25V电容器1C=2000μF电容器1C=0.1μF电容器1C=1μF电阻器2R=1KΩ电阻器1R=3KΩ电阻器1R=2KΩ电阻器2R=0.1Ω电阻器3R=100Ω晶闸管1KP800A200V微动开关1三段可调稳压器2LM317集成运放2741干电池1U=1.2V稳压管1Vz=6V稳压管1Vz=25V三极管12SB1243

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