过流保护直流稳压电源

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1、哈尔滨工业大学华德应用技术学院课程设计说明书设计题目：具有过流保护数控直流稳压电源 系 别： 应用电子与通信技术系 班 级： 0892222 学生姓名： 周绪圆 指导教师： 胡金龙 成 绩： 2010 年 03 月 25 日课 程 设 计 任 务 书课程设计题目 沙漏计时电路功能技术指标1、 用 30 个发光二极管模拟“沙粒” ，并排列成两个漏斗形状，不亮表示没有沙粒，亮时表示有沙粒。2、没来一个脉冲，有一个沙粒从上面的漏斗流入下面的漏斗，当漏斗满时完成一个循环。工作量工作计划6 月 27 日 查资料、分析原理6 月 28 日 画原理图6 月 29 日 列元器件表、买元器件6 月 30 日 安

2、装调试电路6 月 11 日 验收电路6 月 12 日6 月 14 日撰写说明书6 月 15 日 交说明书、答辩指导教师评语指导教师： 年 月 日目 录第 1 章 绪 论 .11.1 设计任务与要求 .11.1.1 设计题目 .11.1.2 主要技术指标 .2第 2 章 电路的方案论证 .32.1 可调电源的设计 .32.3 整体电路的方框图 .4第 3 章 单元电路设计 .53.1 变压、整流和滤波电路设计 .53.2 可调稳压电路设计 .73.3 脉冲生成电路设计 .83.4 脉冲分配电路设计 .113.5 辅助电源电路设计 .133.6 过流、短路保护和输出电路设计 .14第 4 章 整机

3、电路的工作原理 .154.1 整机电路原理图 .154.2 整机电路工作原理论述 .16第 5 章 整机电路的调试 .185.1 电路的调试 .18收获与体会 .19致 谢 .20参考文献 .21附录 1.22哈尔滨工业大学华德应用技术学院课程设计1第 1 章 绪 论电源技术尤其是数控电源技术是一门实践性很强的工程技术，服务于各行各业。电力电子技术是电能的最佳应用技术之一。当今电源技术融合了电气、电子、系统集成、控制理论、材料等诸多学科领域。随着计算机和通讯技术发展而来的现代信息技术革命，给电力电子技术提供了广阔的发展前景，同时也给电源提出了更高的要求。随着数控电源在电子装置中的普遍使用，普通

4、电源在工作时产生的误差，会影响整个系统的精确度。电源在使用时会造成很多不良后果，世界各国纷纷对电源产品提出了不同 要求并制定了一系列的产品精度标准。只有满足产品标准，才能够进入市场。随着经济全球化的发展，满足国际标准的产品才能获得进出的通行证。数控电源是从 80 年代才真正的发展起来的，期间系统 的电力电子理论开始建立。这些理论为其后来的发展提供了一个良好的基础。在以后的一段时间里，数控电源技术有了长足的发展。但其产品存在数控程度达不到要求、分辨率不高、功率密度比较低、可靠性较差的缺点。因此数控电源主要的发展方向，是针对上述缺点不断加以改善。电源采用数字控制，具有以下明显优点:1、易于采用先进

5、的控制方法和智能控制策略，使电源模块的智能化程度更高，性能更完美。 2、控制灵活，系统升级方便，甚至可以在线修改控制算法，而不必改动硬件线路。 3、控制系统的可靠性提高，易于标准化，可以针对不同的系统(或不同型号的产品)，采用统一的控制板，而只是对控制软件做一些调整即可。1.1 设计任务与要求1.1.1 设计题目具有过流保护功能的数控直流稳压电源 哈尔滨工业大学华德应用技术学院课程设计21.1.2 主要技术指标（1） 按键控制输出电压 3V、5V 、6V、9V 、12V 。（2） 具有短路过流保护功能并发出声音报警。（3） 输出最大电流 1.5A。 哈尔滨工业大学华德应用技术学院课程设计3第

6、2 章 电路的方案论证2.1 可调电源的设计方案一：由电源变压器将电网 220V 的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压，整流二极管组成单相桥式整流电路将交流电压变成脉动的直流电压，再经滤波电容滤除纹波。通过调节 RP 的阻值变化控制输出电压值，当稳压器的输出负载变化时，输出电压 应保持不变，0U图 2-1 可调稳压电源输出电路图 方案二：采用 LM317 可调式三端稳压器电源能够连续输出可调的直流电压。图 2-2LM317 引脚图220V1234D?BRIDGE1VTNPNVDR4 R3 R1R2RP+_哈尔滨工业大学华德应用技术学院课程设计4它能输出连续可调的正电压，稳压器内部含有过

7、流，过热保护电路。由一个电阻 R 和一个可变电位器 RP 组成电压输出调节电路，输出电压为: =1.25(1+RP/R)。由此可见满足输出电压的要0V求。RPLM317VDUIVD R1C1C2U0+一图 2-2 可调稳压输出电路图2.2 整体电路的方框图图 2-3 可调稳压输出整体方框图主要组成部分：变压部分、整流滤波部分、脉冲生成部分、计数控制部分、稳压电路、过流保护电路和输出部分。脉冲生成部分用按键控制 555 组成的单稳态电路的输出脉冲给计数电路本章小结通过可调电路的比较选用的是第二种方案，电路简单，稳定性好 。变压 器整流滤波电路单稳态电路计数控制电路输出过流检测电路稳压电路报警电路

8、哈尔滨工业大学华德应用技术学院课程设计5第 3 章 单元电路设计3.1 变压、整流和滤波电路设计首先确定整流电路结构为桥式电路，滤波选用电容滤波。设 为稳压电源输出最大值，即 12V； 为集成稳压器maxUCU输入输出端最小电压差； 为滤波器输出电压的纹波电压值RIPU（一般取 、 之和的 10%） ， 为电网波动引起的输入电0CI压的变化（一般取 、 、 之和的 10%） ，则输出电压应满0I足下式： + + + ImaxCRIPIU对于集成三端稳压器，当 =210V 时，具有较好的稳压特U性。故滤波后输出电压值： 12+3+1.5+1.65 18V ，取I=18V。IU根据 可确定变压器次

9、级电压 ，即 = /1.2=15V。22I在桥式整流电路中，变压器次级电流、滤波后输出电流与输出电流的关系为： =(1.52) (1.52) =1.51.5=2.25A。取2II0变压器的效率 0.8,则变压器的容量P= /=152.25/0.842W 2UI应选择容量为 40W 的变压器。实际选用 30W 的变压器，经测试，能达到要求。一般滤波电容的设计原则是，取其放电时间常数 C 是其充电周LR期的 25 倍。对于桥式整流电路，滤波电容 C 的充电周期等于交流周期的一半，即C(35)T/2=35/2f (式 31)LR由于 2f,故 C(35) ，取 C5 则 C=5/ L，L哈尔滨工业大

10、学华德应用技术学院课程设计6其中 = / ，所以滤波电容容量为:LRIUC 5 /(2f )(31.5)/(25018)4.1710 3(F)I取 C=4700F。电容耐压值应考虑电网电压最高、负载电流最小时的情况。=1.2 =1.2 1525.45V (式 32)max2max2综合考虑波电容可选择 C=1000F，50V 的电解电容。综上，电路图如下。T12 20 VD1 -D41 N40 0 7 C14 70 u /5 0 vC21 03图 3-1 整流、滤波电路另外为了滤除高频干扰和改善电源的动态特性，一般在滤波电容两端并联一个 0.01 0.1F 的高频瓷片电容。整流滤波后电压图大致

11、情况如图 3-2 所示。图 3-2 经过滤波后的波形图哈尔滨工业大学华德应用技术学院课程设计73.2 可控稳压电路设计为了满足输出电压的要求 3v，5v ，6v，9v ，12v.改变 lm317 1 脚的可变电阻从而改变输出电压图 3.1图 3-3 可调输出多种电压的电路图通过改变滑动变阻器的阻值改变输出电压。输出电压计算公式： =(1+ / )1.250VXR03.3 单稳态电路设计555 定时器电路是一种中规模集成定时器，目前应用十分广泛。通常只需外接几个阻容元件、就可以构成各种不同用途的脉冲电路，如多谐振荡器、单稳态触发器以及施密特触发器等。J6VD7J3R12 10KRP2J4VD8J

12、4R13 10KRP3J5R14 10KRP4VD10R15 10KRP5 RES4J2VD6J2R11 10KRP1Q1Q2Q3Q4Q59V9V9V9V9V90139013901390139013VT4VT5VT6VT7VT8VD9J6LM317R5123哈尔滨工业大学华德应用技术学院课程设计8555 定时器有 TTL 集成定时电路和 CMOS 集成定时电路，它们的逻辑功能与外引线排列完全相同。双极性产品型号最后数码为555，CMOS 型产品型号最后数码为 7555。图 3-4 555 定时器内部结构图555 的工作原理如下：它含有两个电压比较器，一个基本 RS 触发器，一个放电开关 TD，比较器的参考电压由三只 5K 的电阻器构成分压，它们分别使高电平比较器 C1 同相比较端和低电平比较器 C2 的反向输入端的参考电平为 2Vcc/3 和 Vcc/3。C1 和 C2 的输出控制端 RS触发器状态和放电管开关状态。当输入信号输入并超过 2Vcc/3时，触发器复位，555 的输出端 3 脚输出低电平，同时放电，开关管导通；当输入信号自 2 脚输入并低于 Vcc/3 时，触发器置位，555 的 3 脚输出高电平，同时放电，开关管截止。DR是复位端，当其为 0 时，555 输出低电平。平时该端开路或接 Vcc。Vco 是控制电压端（5 脚） ，平时输出