浅淡多功能用电器的应用080312李珊珊.docx

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浅淡多功能用电器的应用080312李珊珊

2012届本科课程设计

浅谈多功能充电器的应用

姓名：

李珊珊

系别：

物理与信息工程系

专业：

电子信息工程

学号：

080312059

指导教师：

张庆华

2010年2月

物理与信息工程系课程设计评审表

学生姓名

李珊珊

专业

电子信息工程

年级

08

学号

080312059

课程

设计题目

浅淡多功能用电器的应用

评价内容

评价指标

评分

权值

评定

成绩

业务水平

有扎实的基础理论知识和专业知识；能正确设计实验方案（或正确建立数学模型、机械结构方案）；独立进行实验工作；能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题；能正确处理实验数据；能对课题进行理论分析，得出有价值的结论

50

论文（设计说明书、图纸）质量

综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理；实验正确，分析处理科学；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文结果有应用价值；图纸绘制符合国家标准，质量符合要求；计算及测试结果准确；工作中有创新意识；对前人工作有改进或突破，或有独特见解

50

工作量、

工作态度

按期完成规定的任务，工作量饱满，难度较大；工作努力，遵守纪律；工作作风严谨务实

合计

100

指导教师评语

浅谈多功能充电器的应用

1设计任务与要求

1.2技术指标

　直流稳压电源的技术指标可以分为两大类：

一类是特性指标，反映直流稳压电源的固有特性，如输入电压、输出电压、输出电流、输出电压调节范围；另一类是质量指标，反映直流稳压电源的优劣，包括稳定度、等效内阻（输出电阻）、纹波电压及温度系数等。

1、特性指标

（1）输出电压范围

　　符合直流稳压电源工作条件情况下，能够正常工作的输出电压范围。

该指标的上限是由最大输入电压和最小输入－输出电压差所规定，而其下限由直流稳压电源内部的基准电压值决定。

（2）最大输入－输出电压差

　　该指标表征在保证直流稳压电源正常工作条件下，所允许的最大输入－输出之间的电压差值，其值主要取决于直流稳压电源内部调整晶体管的耐压指标。

（3）最小输入－输出电压差

　　该指标表征在保证直流稳压电源正常工作条件下，所需的最小输入－输出之间的电压差值。

（4）输出负载电流范围

　　输出负载电流范围又称为输出电流范围，在这一电流范围内，直流稳压电源应能保证符合指标规范所给出的指标。

2、质量指标

（1）电压调整率SV

电压调整率是表征直流稳压电源稳压性能的优劣的重要指标，又称为稳压系数或稳定系数，它表征当输入电压VI变化时直流稳压电源输出电压VO稳定的程度，通常以单位输出电压下的输入和输出电压的相对变化的百分比表示。

（2）电流调整率SI

电流调整率是反映直流稳压电源负载能力的一项主要自指标，又称为电流稳定系数。

它表征当输入电压不变时，直流稳压电源对由于负载电流（输出电流）变化而引起的输出电压的波动的抑制能力，在规定的负载电流变化的条件下，通常以单位输出电压下的输出电压变化值的百分比来表示直流稳压电源的电流调整率。

2设计原理

1、学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。

2、学会直流稳压电源的设计方法和性能指标测试方法。

3、培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。

2.2设计任务及要求

1、设计并制作一个多功能直流稳压电源系统，主要技术指标要求：

①输出电压可调：

Uo=+5V～+12V

②最大输出电流：

Iomax=500mA

③输出电压变化量：

ΔUo≤15mV

④稳压系数：

SV≤0.003

2、设计电路结构，选择电路元件，计算确定元件参数，画出实用原理电路图；

3、合理选择稳压器；

4、完成全电路理论设计、计算机辅助分析与仿真、安装调试、绘制电路图，自制印刷板。

2.3设计步骤

1、电路图设计

（1）确定目标：

设计整个系统是由那些模块组成，各个模块之间的信号传输，并画出多功能直流稳压电源系统原理图。

（2）系统分析：

根据系统功能，选择各模块所用电路形式。

（3）参数选择：

根据系统指标的要求，确定各模块电路中元件的参数。

（4）总电路图：

连接各模块电路。

2、电路安装、调试

（1）为提高学生的动手能力，学生自行设计印刷电路板，并焊接。

（2）在每个模块电路的输入端加一信号，测试输出端信号，以验证每个模块能否达到所规定的指标。

（3）重点测试稳压电路的稳压系数。

（4）将各模块电路连起来，整机调试，并测量该系统的各项指标。

3电路设计

3.1直流稳压电源的基本原理

直流稳压电源一般由直流电源变压器T、整流滤波电路及稳压电路所组成，基本

图如下。

各部分的作用：

图3.1基本原理框图

电源变压器T的作用是将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压Ui。

变压器副边与原边的功率比为P2/P1=η，式中η是变压器的效率。

3.2整流波电路

1、整流电路

　　把交流电能转换为直流电能的电路。

大多数整流电路由

　　变压器、整流主电路和滤波器等组成。

它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。

整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。

20世纪70年代以后，主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。

滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分。

变压器设置与否视具体情况而定。

变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离（可减小电网与电路间的电干扰和故障影响）。

2、滤波电路

　　滤波电路常用于滤去整流输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成，如在负载电阻两端并联电容器C，或与负载串联电感器L，以及由电容，电感组成而成的各种复式滤波电路。

　　由于电抗元件在电路中有储能作用，并联的电容器C在电源供给的电压升高时，能把部分能量储存起来，而当电源电压降低时，就把能量释放出来，使负载电压比较平滑，即电容C具有平波的作用；与负载串联的电感L,当电源供给的电流增加（由电源电压增加引起）时，它把能量储存起来，而当电流减小时，又把能量释放出来，使负载电流比较平滑，即电感L也有平波作用。

3、整流滤波电路：

整流电路将交流电压Ui变换成脉动的直流电压。

再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压U1。

常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。

各滤波电容C满足RL-C＝（3~5）T/2，或中T为输入交流信号周期，RL为整流滤波电路的等效负载电阻。

图3.2整流滤波电路图

3.3晶体管稳压：

　1、原理分析

图3.3是串联稳压电源电路图，其中T1是调整管，D1和R2组成基准电压，T2为比较放大器，R3～R5组成取样电路，R6是负载。

其电路组成框图见图3.4。

假设由于某种原因引起输出电压UO降低时，通过R3～R5的取样电路，引起T2基极电压（UT2）O成比例下降，由于T2发射极电压（UT2）E受稳压管D1的稳压值控制保持不变，所以T2发射结电压（UT2）BE将减小，于是T2基极电流（IT2）B减小，T2发射极电流（IT2）E跟随减小，T2管压降（UT2）CE增加，导致其发射极电压（UT2）C上升，即调整管T1基极电压（UT1）B将上升，T1管压降（UT1）CE减小，使输入电压UI更多的加到负载上，这样输出电压UO就上升。

这个调整过程可以使用下面的变化关系图表示：

UO↓→（UT2）O↓→UD1恒定→（UT2）BE↓→（IT2）B↓→（IT2）E↓→（UT2）CE↑→（UT2）C↑→（UT1）B↑→（UT1）CE↓→UO↑

当输出电压升高时整个变化过程与上面完全相反，这里就不再赘述，简单的用下图表示：

UO↑→（UT2）O↑→UD1恒定→（UT2）BE↑→（IT2）B↑→（IT2）E↑→（UT2）CE↓　　→（UT2）C↓→（UT1）B↓→（UT1）CE↑→UO↓

图3.3串联稳压电源电路图

　　在串联稳压电源的整个稳压控制过程中，由于增加了比较放大电路T2，输出电压UO的变化经过T2放大后再去控制调整管T1的基极，使电路的稳压性能得到增强。

T2的β值越大，输出的电压稳定性越好。

2、调节输出电压

前面我们还说到R3～R5是取样电路，由于取样电路并联在稳压电路的输出端，而取样电压实际上是通过这三个电阻分压后得到。

在选取R3～R5的阻值时，可以通过选择适当的电阻值来使流过分压电阻的电流远大于流过T2基极的电流。

也就是说可以忽略T2基极电流的分流作用，这样就可以用电阻分压的计算方法来确定T2基极电压（UT2）B。

图3.4串联稳压电源框图

当R4滑动到最上端时T2基极电压（UT2）B为：

此时输出电压为：

这时的输出电压是最小值。

当R4滑动到最下端时T2基极电压（UT2）B为：

此时输出电压为：

　　这时的输出电压是最大值。

　　以上计算中，当（UT2）BE<

通过上面的计算我们可以看出，只要合适选择R3～R5的阻值就可以控制输出电压UO的范围，改变R3和R5的阻值就可以改变输出电压UO的边界值。

电路的安装与检测

稳压电流的性能指标及测试方法

稳压电源的技术指标分为两种：

一种是特性指标，包括允许输入电压、输出电压、输出电流及输出电压调节范围等；另一种是质量指标，用来衡量输出直流电压的稳定程度，包括稳压系数（或电压调整率）、输出电阻（或电流调整率）、纹波电压（纹波系数）及温度系数。

测试电路如下图。

图5.1　稳压电源性能指标测试电路

（1）纹波电压：

叠加在输出电压上的交流电压分量。

用示波器观测其峰峰值一般为毫伏量级。

也可用交流毫伏表测量其有效值，但因纹波不是正弦波，所以有一定的误差。

（2）稳压系数：

在负载电流、环境温度不变的情况下，输入电压的相对变化引起输出电压的相对变化，即：

（3）电压调整率：

输入电压相对变化为±10%时的输出电压相对变化量，稳压系数和电压调整率均说明输入电压变化对输出电压的影响，因此只需测试其中之一即可。

（4）输出电阻及电流调整率

输出电阻与放大器的输出电阻相同，其值为当输入电压不变时，输出电压变化量与输出电流变化量之比的绝对值.电流调整率：

输出电流从0变到最大值时所产生的输出电压相对变化值。

输出电阻和电流调整率均说明负载电流变化对输出电压的影响，因此也只需测试其中之一即可。

多功能直流稳压电源系统设计总电路图

图6.1多功能直流稳压电源系统设计总电路图

4设计体会

经过一个月的忙碌，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个专科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及同班同学的支持，想要完成这个设计是难以想象的。

在这里首先要感谢我的指导老师。

老师平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从开始的查阅资料，设计草案的确定和修改，中期检查督促，后期详细设计，装配草图等整个过程中都给予了我悉心的指导。

我的设计在排版阶段较为复杂烦琐，但是老师仍然细心地纠正我们犯的错误。

除了敬佩老师的专业水平外，他的治学严谨和平易近人的态度也是我永远学习的榜样，在此我谨向老师表示衷心的感谢和深深的敬意。

时光匆匆飞逝，五年的努力与付出，随着论文的完成，终于让我在大学的生活得以划下完美的句点。

论文得以完成，要感谢的人实在太多了，首先要感谢老师，因为论文是在老师的悉心指导下完成的。

老师丰富的专业知识，严谨的治学态度，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。

老师指引我的论文的写作的方向和架构，并对本论文初稿进行逐字批阅，指正出其中误谬之处，使我有了思考的方向，他的循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪，他的严谨细致、一丝不苟的作风，将一直是我工作、学习中的榜样。

其次要感谢和我同一个指导老师的所有同学，在我毕业设计、毕业论文写作中，与他们的探讨交流使我受益颇多；同时，他们也给了我很多无私的帮助和支持，我在次深表谢意。

最后，向我的亲爱的同学和亲爱的朋友表示深深的谢意，他们给予我的爱的理解、关心和支持是我不断前进的动力。

学无止境。

明天，将是我终身学习另一天的开始。

参考资料

[1]吕志宁、杨忠亮,变电站直流监控系统的实现，广东电力，1999,12No.3

[2]郑裕,密封免维护铅酸蓄电池在变电站中的应用，福建电力与电工，1999,3

[3]冯义，一种智能充电系统的初步研究，中国农业大学学位论文，2000

[4]李国丽,朱维勇主编,电子技术实验指导，中国科技大学出版社2003，6

[5]清源工作室编著,Protel99se电路设计与仿真，机械工业出版社2002，7

[6]廖先芸主编,电子技术实践与训练教材，高等教育出版社2005，6

[7]黄智伟,全国大学生电子设计竞赛技能训练[M],北京航天航空大学出版社,2007

[8]刘德旺韦穗林,电子制作实训[M],中国水利水电出版社,2004.

[9]（美）NigelP.Cook著,施惠琼李黎明译,实用数字电子技术[M]清华大学出版社,2006

[10]陈汝全，电子技术常用器件应用手册，北京理工大学出版社，1992

[11]潘永雄、沙河、刘向阳，电子线路CAD实用教程，西安电子科技大学出版社，2001

[12]胡斌、严大香，电源电路识图与故障分析轻巧入门,人民邮电出版社，2003.9