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1、毕业设计163实用电子调压器毕业设计说明书目录1.引言 .12.设计方案方案一 .1方案二 . 3方案分析与论证.43.各元器件分析及作用 3.1自耦变压器原理及说明 .53.2控制电路 .94.元器件的选用及调试方法 4.1元器件的选用 20 4.2调试方法 .21 5.附录 .226.参考文献 23实用电子调压器摘要：电子调压器的主要是通过自耦变压器将电压的信号转化为后级控制电路的控制信号。通过不同大小的电压的控制信号对控制电路的作用来控制电路中的继电器闭合或断开，以此来控制自耦变压器的主电路部分。通过继电器的闭合或断开来影响自耦变压器的主线圈的匝数以此使原本过低的输出电压得到提升，达到稳

2、定电压的目的。关键词 变压器 整流滤波电路 电压幅度鉴别及晶体管开关电路 执行继电器电路1引言 目前有些地区供电电压常不稳定，当用电达到高峰时电压就会降到180V或更低，并导致很多用电器不能正常工作。因此设计一种电子自动调压器，动作可靠精准，效率高，成本低。当电源电压从150V至230V之间变化时，输出电压为220V5%，足以满足一般用电器的需求。以下有两种方案2方案论证21方案一：它由自耦变压器B1、控制变压器B2、整流滤波电路、压幅度鉴别电路、晶体管开关电路、执行继电器电路等组成。(如图1所示)市电从A、B端输入，经开关K、保险BX 送人控制变压器B2 而B1则串接了执行继电器J1、J2、

3、J3的接点。B2的次级电压经D1D4全波整波，C1滤波后，一路经7806稳压C2滤波作为晶体管开关电路的电源；另一路经电位器W分压从其滑动点取出一定幅度的直流电压 用以控制晶体管开关电路。稳压管DW 、二极管D5、D6及晶体管V1、V3、V5的be结组成电压幅度鉴别电路。由于D点的电压与输入端的交流电压成正比。当AB为220V 时，DW 的稳压值为76V，调整电位器使D点的电压为10.4V，那么E点的电压为1O4V-76V=28V，我们知道一般硅二极管及硅三极管be结的正向导通压电压约0.7V，这时E点以下的三条支路V1be结、D5+V3be、D5+D6+V5be均导通，这样Vl、V3、V5导

4、通，相应的V2、V4、V6截止。继电器J1、J2、J3不动作(Jl接在V2，2接在V4)，电源电压经J3的触点接人B1的220V端头 。当VAB205V 时，VD 9.7V，VE 21V，这时前两条支路没有变化，第三条支路低于其导通电压而截止，晶体管V5截止，V6导通，继电器J3得电吸合。输入电压经J3的转换接点和J2转接到B1的200V抽头。这样在输出插座B、C 端，仍有220V 左右的电压;同样道理当 VAB190V 时V4、V6导通J2、J3吸合，输入电源经J3、J2、J1 接到B1的185V 抽头 ；当 VAB,175V 时，三只继电器均吸合，输入电压被接到Bl的170V 抽头 。这样

5、输出电压均保证在220V 左右。不难理解，这个电路随输入电压变化自动调节的过程是可逆的.当电源电压回升后，电路能自动将电源接到自耦变压器的适当抽头上。保正了输出电压的稳定。用自耦变压器调压，其输出容量视接人的抽头而定，比铁心的标称容量大得多。如果B1用90VA 的铁芯制成， 当电源接人170抽头时 其输出容量有300W 接到185V抽头时容量达480W 当接到200V抽头时，容量可选1000W 。此外用自耦变压器调压空载时耗电很小， 只要不超载， 效率高且省电。图122方案二：图2工作原理市电从变压器的1、2头输入，3、4头为自耦调压抽头，5、6头为控制电路的电源及取样抽头。市电电压正常时，因

6、C点电压始终为3V（即R1降压DW稳压所得），A、B点均大于3V，故A1、A2输出低电平；当市电电压下降时，5、6头的电压也随之下降，A点电压也跟着下降，当A点电压下降到低于3V时，A1输出高电平，使三极管V1饱和导通，继电器K1吸合，将调压器输出调于1、3头；当市电电压继续下降时，同理B点电压低于3V时，（VAn1，则U2U1，电压升高；若n2n1，则U2n1，故I2I1，即电流变小；对于降压变压器，由于n2I1，即电流变大。通常所说“高压小电流，低压大电流”就是这个道理。（3）变电阻利用自耦变压器不仅能实现电压变换和电流变换,而且还能实现电阻的变换.如图5(a)所示，若在自耦变压器的副线圈

7、两端接一电阻R，那么从变压器的原线圈两端来看，就相当于一个电阻R，为此，可设自耦变压器的原线圈与一电压为U1的交流电源相连，此时原线圈的电流设为I1。从原线圈的两端来看，其等效电阻为R=U1/I1。这样，图5(a)中虚线框内的实际电路便等效于图5(b)中虚线框内的电路。所谓等效，就是输入电路的电压和电流、功率不变，或者说成：直接接在电源上的电阻R和接在变压器副线圈的电阻R是等效的。利用变压器的变压关系U1/U2=n1/n2和可得：又因为U2/I2=R，故R常称为折合电阻。折合电阻的意思就是说，当一电阻通过变压器接入某电路时，可将变压器和该电阻构成的系统折合成阻值为的电阻。从这种意义上说，变压器

8、可起到电阻变换的作用(在电子技术中常用这一性质来实现最大功率匹配)。图5为了使家用电器适应与波动性较大的电网，常常使用可调自耦变压器。图1是这种实用调压器电路。当Ui=220V时转动开关S使其动点接于P220端，那么即有Uo=220V。Pmin，Pmax是对应于该调压器能适应电网电压波动的最低值和最高值的输入接头。显见，当电网电压在这个波动范围内时，调S，都可以使Uo接近或等于220V3.1.2设计自耦变压器时如何选择铁芯呢？一双圈变压器，如图2，在忽略励磁电流和损耗的情况下，它的输入功率和输出功率相等，可以得到该双圈变压器的功率： P s = U1 I1 = U2 I2 ( 1 )图2的变压

9、器可接成图3所示的自耦升压变压器，显见，图3及图2中，线圈W1 ，W2所对应的电压相等，电流方向可依图2之线圈同名端标记推出。在忽略励磁电流和损耗的情况下，取适当的R值，使流过它的电流等于I2。那么，流过图3及图2线圈W1的电流也应该相等的。所以，根据式（1）和图3可以推出自耦升压变压器的输出功率： Pz(s) =（U1 + U2）I2 令U1 / U2 = K则PZ（S）=（K U2 + U2 ）I2=（K + I ）U2 I2 =（K + I ）PS （2） 图2变压器也可接成图4所示的自耦降压变压器，同样也可以推导出该自耦降压变压器的输出功率： PZ（J）= U1（ I1 + I2 ）

10、= U1 I1 + U1 I2 令 U1 / U2 = K 则 PZ（j） = U1 I2 + K U2 I2 =（K+1）PS （3）双圈变压器的功率与由该双圈变压器所构成的自耦变压器的输出功率之间的关系可以由式（2）和式（3）来表达。那么，在给定了一个自耦变压器的输入，输出电压以及输出功率的情况下，就可以依据（2）和式（3）求出与之对应的双圈变压器的功率PS，在根据铁芯截面积S = 1.25PS就可以选取铁芯了。图6（a）图6（b）图6（c）图6（d）3.2控制电路：控制电路部分主要由控制变压器,整流滤波电路,电压幅度鉴别电路,晶体管开关电路,继电器电路等组成。（如下图所示）图7电路总框图

11、3.2.1控制变压器变压器工作原理说明单相变压器它由一个闭合铁心和套在铁心上的两个不同匝数的绕组组成。接电源的绕组，称一次绕组；接负载的绕组，称二次绕组。一次绕组和二次绕组是分别独立的。当一次绕组接至交流电源后，变化着的交流电便在铁心中产生作相应变化的交变磁通（称主磁通 ），通过铁心中的主磁通这个桥梁，传递到二次绕组，使灯泡点亮。由于该磁通通过原、副绕组，因此，每匝线圈中产生的感应电动势大小相等、方向相同。如果原绕组有 N1匝，副绕组有N2匝，交流磁通的最大值为 ，根据电磁感应定律，则原、副绕组的感应电动势为：E1=N1T;E2=N2T;于是：E1/E2=N1/N2如果略去内阻压降，则可认为端

12、电压就等于感应电动势，即：U1E2；U2E2，所以U1/U2=N1/N2;可见，原、副绕组的电压之比等于原、副绕组的匝数比。原绕组的输入电压与副绕组的输出电压之比叫做变压器的变化，用 表示，即：U1/U2=N1/N2可见，只要适当选择原、副绕组的匝数，利用变压器就能把交流电从一种电压变换成同频率的另一种电压。3.2.2整流滤波电路整流电路桥式整流电流桥式整流电路如图8所示，其中图（a）、（b）、（c）是它的三种不同画法。它是由电源变压器、四只整流二极管D14 和负载电阻RL组成。四只整流二极管接成电桥形式，故称桥式整流。桥式整流电路的工作原理如图9所示。在u2的正半周，D1、D3导通，D2、D

13、4截止，电流由TR次级上端经D1 RL D3回到TR 次级下端，在负载RL上得到一半波整流电压。在u2的负半周，D1、D3截止，D2、D4导通，电流由Tr次级的下端经D2 RL D4 回到Tr次级上端，在负载RL 上得到另一半波 图8整流电压。这样就在负载RL上得到一个与全波整流相同的电压波形，其电流的计算与全波整流相同，即 图9UL = 0.9U2IL = 0.9U2RL 流过每个二极管的平均电流为 ID = IL2 = 0.45 U2RL 每个二极管所承受的最高反向电压为目前，小功率桥式整流电路的四只整流二极管，被接成桥路后封装成一个整流器件，称硅桥或桥堆，使用方便，整流电路也常简化为图Z

14、0705（c）的形式。桥式整流电路克服了全波整流电路要求变压器次级有中心抽头和二极管承受反压大的缺点，但多用了两只二极管。在半导体器件发展快，成本较低的今天，此缺点并不突出，因而桥式整流电路在实际中应用较为广泛。 电容滤波电路的原理分析图10为单相桥式整流、电容滤波电路。在分析电容滤波电路时，要特别注意电容器两端电压vC对整流元件导电的影响，整流元件只有受正向电压作用时才导通，否则便截止。图10负载RL未接入（开关S断开）时的情况：设电容器两端初始电压为零，接入交流电源后，当v2为正半周时，v2通过D1、D3向电容器C充电；v2为负半周时，经D2、D4向电容器C充电，充电时间常数为其中Rint

15、包括变压器副绕组的直流电阻和二极管D的正向电阻。由于Rint一般很小，电容器很快就充电到交流电压v2的最大值，极性如图1所示。由于电容器无放电回路，故输出电压（即电容器C两端的电压vC）保持，输出为一个恒定的直流，如图11中t0（即纵坐标左边）部分所示图11接入负载RL（开关S合上）的情况：设变压器副边电压v2从0开始上升（即正半周开始）时接入负载RL，由于电容器在负载未接入前充了电，故刚接入负载时v2 vC时，二极管D1、D3受正向电压作用而导通，此时v2经二极管D1、D3一方面向负载RL提供电流，另一方面向电容器C充电（接入负载时的充电时间常数c =( RL | Rint)CRint C很

16、小），vC将如图2中的bc段，图中bc段上的阴影部分为电路中的电流在整流电路内阻Rint上产生的压降。vC随着交流电压v2升高到接近最大值 。然后，v2又按正弦规律下降。当v2 vC时，二极管受反向电压作用而截止，电容器C又经RL放电，vC波形如图2中的cd段。电容器C如此周而复始地进行充放电，负载上便得到如图2所示的一个近似锯齿波的电压vL = vC，使负载电压的波动大为减小。3.3电压幅度鉴别电路图12由于某些元器件在得电导通时本身就具有对电压的稳压或钳制 压的特性，因此我们利用这种特性将可以对电压幅度进行鉴别，以达到对后级电路的要求。由附图1可知该设计中稳压管DW、二极管D5、D6及晶体

17、管V1、V3、V5的be结组成电压幅度鉴别电路。由于D点的电压与输入端的交流电压成正比。当市电输入端AB电压为220V时，DW的稳压值为7.6V，调整电位器使D点的电压为10.4V，那么E点的电压为10.4V7.6V=2.8V，我们知道一般硅二极管及硅三极管的be结的正向导通电压约为0.7V，这时E点以下的三条支路V1be结，D5+V3be，D5+D6+V5be均导通，这样V1、V3、V5导通，相应的V2、V4、V6截止。当市电电压AB205V时，VD9.7V,VE2.1V，这时前两条支路低于其导通电压而截止，晶体管V5截止，V6导通；同样的道理，当市电电压AB190V时,V4,V6导通；当市

18、电电压AB175V时，由于电压鉴别电路的做用，V1、V3、V5均截止。由此来对电压幅度进行鉴别，以达到为下级开关电路提供市电参考信号的目的。3.3.1稳压二极管稳压二极管是一种硅材料制成的面接触型晶体二极管，简称稳压管。稳压管在反向击穿时，在一定的电流范围内，端电压几乎不变，表现出稳压特性，广泛应用于稳压电源与限幅电路之中。稳压二极管的正向特性与普通二极管相同如图13（a）。当稳压管外加反向电压的数值大到一定程度时则击穿，击穿区的曲线很陡，几乎平行于纵轴，表现出很好的稳压特性。只要控制反向电流不超过一定值，管子就不会因过热而损坏。如图13（b）为稳压管的符号DZ。图13我们这个方案使用的稳压管

19、DW稳压值为7.47.8V，这是根据前面电路计算结果所选择的。三端稳压器7806固定式三端稳压器的输出电压是固定的，三端固定式集成稳压器有输入、输出和公共端3个端子，输出电压固定不变7800系列是正电压输出。型号的后两位数字表示稳压器的输出电压的数值，所以稳压器7806输出电压的数值是6V。有时在 数字78或79后面还有一个M或L，如78M12或79L24， 用来区别输出电流封装形式等， 其中78L调系列的最大输出电流为100mA ， 78M系列最大输出电流为1A，78系列最大输出电流为15A。三端稳压电路78XX系列其主要特点是。内含过压保护、过流保护以及温度保护功能。其具体电压输出情况如下

20、表。型号7805780678097812781578187824交流输入电压(V)78912151820输出电压(V)56912151824它的封装也有多种，详见图14。塑料封装的稳压电路具有安装容易、价格低廉等优点，因此用得比较多。 79系列除了输出电压为负。引出脚排列不 同以外，命名方法、外形等均与78系列的相同。 因为三端固定集成稳压电路的使用方便，电子制作中经常采用，可以用来改装分立元件的稳压电源，也经常用作电子设备的工作电源。电路图如图14所示。图14 3.4晶体管的开关电路3.4.1.晶体管的开关工作方式晶体管可工作在截止区、放大区和饱和区,分别对应晶体管的三种工作状态:截止状态、放大状态和饱和状态。我们把晶体管工作在放大区称为线性放大