直流可調(diào)恒流源設(shè)計(jì)

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1、淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院2014屆自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)計(jì)報(bào)告2013年3月直流可調(diào)恒流源設(shè)計(jì)學(xué)生：徐樂指導(dǎo)教師：王留留電氣信息工程學(xué)院自動(dòng)化專業(yè)1課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求1.1課程設(shè)計(jì)的任務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)直流可調(diào)恒流源電路。通過調(diào)節(jié)線性電位器，產(chǎn)生可控恒定電流,當(dāng)固定時(shí)產(chǎn)生恒定電流。1.2課程設(shè)計(jì)的要求設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易可調(diào)恒流源產(chǎn)生電路,滿足日常生活對(duì)恒定電流的需要(1)輸入（AC）：U=220V，f=50HZ。(2)輸出電流穩(wěn)定，在一定范圍可調(diào)。(3)設(shè)計(jì)電路結(jié)構(gòu)，選擇電路元件，計(jì)算確定元件參數(shù)，畫出實(shí)用原理電路圖。(4)自擬實(shí)驗(yàn)方法、步驟及數(shù)據(jù)表格，提出測(cè)試所

2、需儀器及元器件的規(guī)格、數(shù)量。(5)在Multisim軟件上畫出電路圖，并仿真和調(diào)試，并測(cè)試其主要性能參數(shù)。1.3課程設(shè)計(jì)的研究基礎(chǔ)電子技術(shù)基礎(chǔ)（模電部分）變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓芯片、鏡像電流源的工作原理2直流可調(diào)恒流源系統(tǒng)方案制定2.1方案提出方案一(1)電網(wǎng)提供交流220V(有效值)頻率為50Hz的電壓，要獲得低壓直流輸出，首先必須采用電源變壓器將電網(wǎng)電壓降低獲得所需要交流電壓。(2)降壓后的交流電壓，通過整流電路變成單向直流電，但其幅度變化大。第12頁(yè)淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院2014屆自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)計(jì)報(bào)告(3)脈動(dòng)大的直流電壓經(jīng)過

3、濾波電路變成平滑，脈動(dòng)小的直流電，即將交流成份濾掉，保留其直流成份。(4)濾波后的直流電壓，再通過穩(wěn)壓經(jīng)可調(diào)恒流源電路，便可得到可調(diào)的恒定直流電流輸出，供給負(fù)載RL。方案二(1)將交流電220v電壓轉(zhuǎn)化為可調(diào)恒壓源輸出。包括降壓器、整流電路、濾波穩(wěn)壓芯片、取樣電路。(2)電壓電流轉(zhuǎn)換電路。(3)兩電路整合，將220v電壓轉(zhuǎn)化為可調(diào)恒流源。2.2方案論證第一種方案是直接設(shè)計(jì)直流可調(diào)恒流源電路，只有一個(gè)電路。第二種方案是通過電壓電流轉(zhuǎn)換電路，將兩個(gè)電路整合，要設(shè)計(jì)的電路比較多。第一種方案比較簡(jiǎn)單，通過比較選擇第一種方案。3直流可調(diào)恒流源系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)3.1

4、各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計(jì)直流恒流電源是一種將220V交流電轉(zhuǎn)換成恒流輸出的直流電的裝置，它需要變壓、整流、濾波、恒流四個(gè)環(huán)節(jié)才能完成。一般由電源變壓器、整流濾波穩(wěn)壓電路及恒流電路所組成，基本框圖如下：T整流濾波恒流負(fù)載圖1系統(tǒng)框圖(1)電源變壓器：它的作用是將220V的交流電壓變換成整流濾波電路所需要的交流電壓。變壓器的變比由變壓器的副邊確定，變壓器副邊與原邊的功率比為P2/P1=n，式中n是變壓器的效率。（2）整流電路：利用單向?qū)щ娫?，?0HZ的正弦交流電變換成脈動(dòng)的直流電路。第12頁(yè)淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院2014屆自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)計(jì)

5、報(bào)告圖2整流電路圖（3）濾波電路：可以將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分濾除。濾波電路濾除較大的波紋成分，輸出波紋較小的直流電壓U1。常用的整流濾波電路有全波整流濾波，橋式整流濾波等。圖3濾波電路圖(4)穩(wěn)壓電路:雖然整流濾波電路能將正弦交流電壓變換為較為平滑的直流電壓，但是，一方面，由于輸出電壓平均值取決于變壓器副邊電壓有效值，所以當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)，輸出電壓平均值將隨之產(chǎn)生相應(yīng)的波動(dòng)；另一方面，由于整流濾波電路內(nèi)阻的存在，當(dāng)負(fù)載變化時(shí)，內(nèi)阻上的電壓將產(chǎn)生相反的變化，于是輸出電壓平均值也將隨之產(chǎn)生相反的變化。因此，整流濾波電路輸出電壓會(huì)隨著電網(wǎng)電壓

6、的波動(dòng)而波動(dòng)，隨著負(fù)載電阻的變化而變化。為了獲得穩(wěn)定性好的直流電壓，必須采取穩(wěn)壓措施。第12頁(yè)淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院2014屆自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)計(jì)報(bào)告圖4穩(wěn)壓電路圖（5）鏡像電流源[1]：電源Vcc通過電阻R和VT1產(chǎn)生一個(gè)基準(zhǔn)電流Iref，然后通過鏡像電流源在VT2的集電極得到相應(yīng)的Ic2，作為提供給某個(gè)放大器的偏置電流。(3-1)(3-2)(3-3)(3-4)當(dāng)β>>2時(shí)，可得：(3-5)由于輸出恒流Ic2和基準(zhǔn)電流基本相同他們?nèi)缤R像的關(guān)系所以這種恒流電路稱為鏡像電流源。第12頁(yè)淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院2014屆自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)計(jì)報(bào)告圖

7、5鏡像電流源電路圖3.2電路參數(shù)的計(jì)算及元器件的選擇（1）變壓器副邊電壓：要求輸出電壓范圍為1.25V-15V,所以因?yàn)?(3-6)其中：,所以16.238.25此范圍可選：根據(jù)(3-7)可得變壓的副邊電壓(2)變壓器副邊電流：,(3-8)所以(3)選擇變壓器的功率變壓器的輸出功率：(3-9)變壓器選擇220轉(zhuǎn)20V的，輸出功率10W的。第12頁(yè)淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院2014屆自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)計(jì)報(bào)告(4)整流電路中的二極管因?yàn)樽儔浩鞯母边呺妷核詷蚴秸麟娐分械亩O管承受的最高反向電壓為：橋式整流電路中二極管承受的最高平均電流為：查資料選1B4

8、B42整流堆,其參數(shù)為：反向擊穿電最大整流電流。[2](5)濾波電容的選擇為得到較平滑的負(fù)載電壓，要對(duì)整流后