直流可調(diào)恒流源設(shè)計

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1、淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院2014屆自動化專業(yè)課程設(shè)計報告2013年3月直流可調(diào)恒流源設(shè)計學(xué)生：徐樂指導(dǎo)教師：王留留電氣信息工程學(xué)院自動化專業(yè)1課程設(shè)計的任務(wù)與要求1.1課程設(shè)計的任務(wù)設(shè)計一個直流可調(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)固定時產(chǎn)生恒定電流。1.2課程設(shè)計的要求設(shè)計一個簡易可調(diào)恒流源產(chǎn)生電路,滿足日常生活對恒定電流的需要(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)計電路結(jié)構(gòu)，選擇電路元件，計算確定元件參數(shù)，畫出實用原理電路圖。(4)自擬實驗方法、步驟及數(shù)據(jù)表格，提出測試所需儀器及元器件的規(guī)格、數(shù)量。(5)在Mu

2、ltisim軟件上畫出電路圖，并仿真和調(diào)試，并測試其主要性能參數(shù)。1.3課程設(shè)計的研究基礎(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頁淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院2014屆自動化專業(yè)課程設(shè)計報告(3)脈動大的直流電壓經(jīng)過濾波電路變成平滑，脈動小的直流電，即將交流成份濾掉，保留其直流成份。(4)濾波后

3、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)計直流可調(diào)恒流源電路，只有一個電路。第二種方案是通過電壓電流轉(zhuǎn)換電路，將兩個電路整合，要設(shè)計的電路比較多。第一種方案比較簡單，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3.1各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計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

4、四個環(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的直流電路。第12頁淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院2014屆自動化專業(yè)課程設(shè)計報告圖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

5、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)電壓波動時，輸出電壓平均值將隨之產(chǎn)生相應(yīng)的波動；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，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隨著電網(wǎng)電壓的波動而波動，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頁淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院2014屆自動化專業(yè)課程設(shè)計報告圖4穩(wěn)壓電路圖（5）鏡像電流源[1]：電源Vc

6、c通過電阻R和VT1產(chǎn)生一個基準(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，作為提供給某個放大器的偏置電流。(3-1)(3-2)(3-3)(3-4)當(dāng)β>>2時，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頁淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院2014屆自動化專業(yè)課程設(shè)計報告圖5鏡像電流源電路圖3.2電路參數(shù)的計算及元器件的選擇（1）變壓器副邊電壓：要求輸出電壓范圍為1.25V-15V,所以因為,(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)

7、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頁淮南師范學(xué)院電氣信息工程學(xué)院2014屆自動化專業(yè)課程設(shè)計報告(4)整流電路中的二極管因為變壓器的副邊電壓所以橋式整流電路中的二極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1B4B42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，要對整流后