直流电源恒流充电两用电路修改.doc

课程设计课程设计论文论文任务与评语任务与评语院系：电子与信息工程学院 教研室：电子信息教研室注：成绩：平时20% 论文质量60% 辩论20% 以百分制计算学 号学生某某专业班级课程设计题目直流电源、恒流充电两用电路课程设计论文任务设计参数：1.设计并制作一台直流电源、恒流充电两用电路。2 输出直流电压连续可调。3 对镍镉电池充电。4 具有功能显示设计。设计要求：1 .分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、指标与应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。2 .确定合理的总体方案。对各种方案进展比拟，以电路的先进性、结构的繁简、本钱的上下与制作的难易等方面作综合比拟，并考虑器件的来源，敲定可行方案。3 .设计各单元电路。总体方案化整为零，分解成假如干子系统或单元电路，逐个设计。4.组成系统。在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向，采用左进右出的规律摆放各电路，并标出必要的说明。进度计划1布置任务，查阅资料，理解任务设计要求。 2 天2确定设计方案，并画出总体设计框图。 1 天3开始设计各个单元电路。 2 天4. 整理各个局部，汇成整体。 2 天5对系统进展仿真，分析系统性能。 2 天6撰写、打印设计说明书1天指导教师评语与成绩平时： 论文质量： 辩论：总成绩： 指导教师签字： 年 月 日摘摘 要要在电子电路中，通常都需要电压稳定的直流电源供电。直流电源、恒流充电两用电路由直流电源电局部和恒源充电局部组成。直流稳压电源是为各种电子电路或电子设备提供直流供电电压的电子设备。在电网电压或负载变化时，它能使输出电压根本保持不变。可近似看成一个理想电压源，即内阻接近于零。电流维持在恒定值的充电，是一种广泛采用的充电方法。 蓄电池的初充电，运行中的蓄电池的 容量检查，运行中的牵引蓄电池的充电以与蓄电池极板的化成充电，多采用恒流或分阶段 恒流充电。关键词：直流稳压电源、恒流充电目目 录录第一章第一章 绪论绪论1 11.1 直流电路原理直流电路原理.11.2 恒流充电原理恒流充电原理.1第二章第二章 直流电源直流电源 恒流充电两用电路设计方案恒流充电两用电路设计方案.22.1 直流电源、恒流充电两用电路的应用意义直流电源、恒流充电两用电路的应用意义.22.2 直流电源、恒流充电两用电路设计的要求与技术指标直流电源、恒流充电两用电路设计的要求与技术指标222.4 总体方案设计框图总体方案设计框图.4第三章第三章 直流电源各单元电路设计直流电源各单元电路设计4443.3 滤波电路设计滤波电路设计.57第四章第四章 恒充电各单元设计恒充电各单元设计84.1 充电电路结构图充电电路结构图.84.2 充电电路原理充电电路原理.8第五章第五章 系统分析和调试系统分析和调试95.1 系统总体电路图系统总体电路图.995.3 仿真结果仿真结果.10第六章第六章 课程设计总结和体会课程设计总结和体会.11第七章第七章 参考文献参考文献.12第八章第八章 附录附录.138.1 系统总体电路图系统总体电路图.138.2 器件清单器件清单.14第一章第一章 绪论绪论1.1 直流电路原理直流电路原理当市电经过输入开关接通变压器将市电电压转换成所设计的电压后,进入了预稳压电路,预稳压电路是对所要的输出电压进展初步稳压,其目的是降低大功率调整管的输入与输出之间的管压降，减少大功率调整管的功耗，提高直流电源的工作效率，预稳压电源一般由可控硅无级移相调整式用继电器切换变压器输出的抽头进展稳压。经过预稳压电源和滤波器后得到的电压根本稳定，纹波相对较小的直流电经过在控制电路控制的大功率调整管进展准确快速的问顶压后，将得到稳压精度和性能符合标准的直流电压，再经过滤波器进展滤波后既得到我的所需要的输出直流电。为了得到我的所需要的输出电压值或稳流电流值，我们还需要对输出的电压值和电流值进展取样检测，并将其传送到控制/保护电路，控制/保护电路将检测到的输出电压值和电流值与电压/电流设定电路所设定的值进展比拟分析后，驱动预稳压电路和大功率调整管使直流稳压电源能输出我们所设定的电压和电流值，同时当控制/保护电路检测到异常的电压或电流值等情况下将启动保护电路使直流电源进入保护状态。1.2 恒流充电原理恒流充电原理电流维持在恒定值的充电。是一种广泛采用的充电方法。蓄电池的初充电，运行中的蓄电池的容量检查，运行中的牵引蓄电池的充电以与蓄电池极板的化成充电，多采用恒流或分阶段恒流充电。此法的优点是可以根据蓄电池的容量确定充电电流值，直接计算充电量并确定充电完成的时间。第二章第二章 直流电源直流电源 恒流充电两用电路设计方案恒流充电两用电路设计方案2.1 直流电源、恒流充电两用电路的应用意义直流电源、恒流充电两用电路的应用意义 在电子电路中，通常都需要电压稳定的直流电源供电。直流稳压电源是为各种电子电路或电子设备提供直流供电电压的电子设备。 在电网电压或负载变化时，它能使输出电压根本保持不变。可近似看成一个理想电压源，即内阻接近于零。镍镉电池是一种可以反复使用、反复充电的直流电源，它的充放电次数一般在 500 次左右，性价比拟高。镍镉电池在电能根本释放之前，要进展充电，充电的工具就是充电器。简易充电器采用半波整流方式，具有线路简单、实用可靠等优点。2.2 直流电源、恒流充电两用电路设计的要求与技术指标直流电源、恒流充电两用电路设计的要求与技术指标2.2.1 设计要求：1分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课设要求、性能、指标与其应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。2确定合理的总体方案。对各种方案进展比拟，以电路的先进性、结构的繁简、本钱的上下与其制作的难以等方面做综合比拟，并考虑器件的来源，敲定可行方案。3设计个单元电路。总体方案化整为零，分解成假如干子系统或单元电路，逐个设计。4组成系统。在一定幅面的于纸上合理布局，通常是按信号的流向，采取左进右出的规律摆放个电路，并标出必要的说明。2.2.2 技术指标：稳压电源的技术指标分为两种：一种是特性指标，包括允许的输入电压、输出电压、输出电流与输出电压调节 X 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、输出电阻、温度系数与纹波电压等。这些质量的含义，可简述如下：由于输出直流电压 Vo 随输入直流电压 VI即整流滤波电路的输出电压，其数值可近似认为与交流电源电压成正比 、输出电流 IO 和环境温度 T摄氏度的变动而变动，即输出电压 VO=f(VI,IO,T)，因而输出电压变化量的一般式可表示为：OOOOIOIOVVVVVITVIT或： 00OVITVKVRIST 电源、恒流充电两用电路由直流电源与恒流充电器连接而成，电源变压器是将交流电网 220V 的电压变为所需要的电压值，然后通过整流电路将交流电压变成脉动的直流电压。由于此脉动的直流电压还含有较大的纹波，必须通过滤波电路加以滤除，从而得到平滑的直流电压。但这样的电压还随电网电压波动、负载和温度的变化而变化。因而在整流、滤波电路之后，还需要接稳压电路。稳压电路的作用是当电网电压波动、负载和温度变化时。维持输出直流电压稳定。提供连续可调直流电源。后接充电器，可对镍镉电池充电，充电电流流过电阻 与晶体管到电池，其中有电流显示功能进展充电。符合设计要求。2.42.4 总体方案设计框图总体方案设计框图 直流电源直流电源电源变压器稳压电路滤波电路充 电 电 路整流电路第三章第三章 直流电源各单元电路设计直流电源各单元电路设计整流电路的任务是将交流电变换成直流电。完成这一任务主要是靠二极管的单向导电作用，因此二极管是构成整流电路的关键元件。在小功率整流电路中，常见的几种整流电路有单相半波、全波、桥式和倍压整流电路。1工作原理电路如图，图中为电源变压器，它的作用是将交流电网电压变成整流电rT1v路要求的交流电压，是要求直流供电的负载电阻，四只整流二222sinvVtLR电源变压器整流电路滤波电路稳压电路极管接成电桥式整流电路之称。14DD在电源电压的正、负半周设 a 端为正，b 端为负时是正半周内电流通2v路分别用图中表示负载上的直流电压和直流电流的计算：LVLI=Lv224442cos2cos4cos631535Vttt式中恒定分量即为负载电压的平均值，因此有：Lv=LV222 2V2V直流电流为 : 20.9LLVIR由式 3.2.1 出,最低次谐波分量的幅值为,角频率为电源频率的两倍,24 2/(3 )V即。其他交流分量的角频率为、等偶次谐波分量。这些谐波分量总246称为纹波，它叠加于直流分量之上。常用纹波系数来表示直流输出电压中相对rK纹波电压的大小，即：输入端输出端=rK222LLLLVVVVV2整流元件参数的计算 在桥式整流电路中，二极管、和、是两两轮流导通的，所以1D3D2D4D流经每个二极管的平均电流为： 20.4512DLLVIIR二级管在截止时管子两端承受的最大反向电压可以从图 3.2.1 看出。在的2v正半周时，、导通，、截止。此时、所承受的最大反向电压均1D3D2D4D2D4D为的最大值，即： 2v22RMVV同理，在的负半周，、也承受到同样大小的反向电压。2v1D3D3.3 滤波电路设计滤波电路设计1 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，以与由电容、电感组合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 在电源供应的电压升高时，能把局部能量存储起来，而当电源电压降低时，就把能量释放出来，使负载电压比拟平滑，即电容 C 具有平波的作用；与负载串联的电感 L，当电源供应的C 型滤波电路输入端输出端电流增加时，它能把能量存储起来，而当电流减小时，又把能量释放出来，使负载电流比拟平滑，即电感 L 也有平波作用。2电容滤波电路如下列图：负载未接入时的情况：设电容器两端初始电压为零，接入交流电源后，当LR为正半周时，通过、向电容器 C 充电；为负半周时，经、向电2v2v1D3D2v2D4D容器 C 充电，充电时间常数为： intcR C其中包括变压器副绕组的直流电阻和二极管 D 的正向电阻。由于一般intRintR很小，电容器很快就充电到交流电压的最大值，极性如下列图。由于电容2v22V器无放电回路，故输出电压保持在，输出为一个恒定的直流。22V接入负载的情况：设变压器副边电压从 0 开始上升时接入负载，由LR2vLR于电容器在负载未接入前充了电，故刚接入负载时，二级管受反向电压作2vcv用而截止，电容器 C 经放电，放电的时间常数为 LRdLR C因一般比拟大,故电容两端的电压=。dcvLvcv电容滤波电路输入端输出端图中整流滤波电路的输出电压，T 为调整管，A 为比拟放大电路，为IVREFV基准电压，它由稳定管与限流电阻 R 串联所构成的简单稳压电路获得，与ZD1R组成反应网络，是用来反映输出电压变化的取样环节。2R这种稳压电路的主回路是起调整作用的 BJT 与负载串联，故称为串联制调整管 T 的极间的电压降，从而达到稳定输出电压的目的。稳压原理可简述ceOV如下：当输入电压增加时，导致输出电压增加，随之反应电压IVOV也增加为反应系数 。与基准电压相比拟，212/()OOFVVR VRRF VVFFVREFV其差值电压经比拟放大电路放大后使和减小，调整管 T 的极间电压BVCIce增大，使下降，从而维持根本恒定。CEVOVOV同理，当输入电压减小时，亦将使输出电压根本保持不变。 IV第四章第四章 恒充电各单元设计恒充电各单元设计4.1 充电电路结构图充电电路结构图串联反应稳压电路结构输入端输出端4.2 充电电路原理充电电路原理(1)将电源整流,制作 DC16V 以上 20V 程度电压的电源。(2)使充电电流流过(5)与晶体管到电池。取出在上产生的电压，在5r5r2VOP 放大器 IC741 上将与设定值进展比拟，如果存在差值将差值放大施加在2V1V晶体管的基极上，进展控制使得和一样。1V2V(3)如果 被规定，如此电源的 16V 以上的电压i的电压2V5r电池的电压，随充电有假如干变化BV输出端输入端电路工作原理图剩余局部全部承受CEV比拟和，将和的差值放大，输出。从电源电压减去就得出。1V2V1V2V01V01VOV是和的和，将从电源的 1618V 减去的值成为，用该值控01V2VEBV01VOVOV制晶体管。这时，电源是在 1618V 变动很大的值。也是约 0.5V*2=1V，也是变动的EBV值。因此，就成为从变动的电源减去变动的值而成的量，初看起来这样原封不OV动的使用，是不能进展正常的控制的，但是，实际情况不是这样的，能够十分正确稳定地进展控制。其原因在于 OP 放大器 IC 的放大功率很大。由于在 OP 放大器上不加反应的比拟仪的使用方法中，放大率都在数千倍以上，一般为数万倍，上述认为不良的变动被该放大率覆盖，电路中看就完全消失了。第五章第五章 系统分析、调试和仿真系统分析、调试和仿真5.1 系统总体电路图系统总体电路图(1)直流电源参数计算二极管的导电角,流过二极管的瞬时电流很大,电流的有效值和平均值的关系与波形有关,在平均值一样的情况下,波形越尖，有效值越大。在纯电阻负载时，变压器副边电流的有效值，而有电容滤波时21.11LII2(1.5 2)LII负载平均电压升高，纹波减小，且越大，电容放电速率越慢，如此负LVLR C载电压中的纹波成分越小，负载平均电压越高。为得到平滑的负载电压，一般取(3 5)2dLTR C式中 T 为电源交流电压的周期。负载直流电压随负载电流增加而减小。随的变化关系称为输出特性。CLVLI值一定，当=，即空载时，当 C=0 时，即无电容时。LR02221.4LVVV。在整流电路的内阻不太大和放电时间常数满足式的关系时，电容滤020.9LVV波电路的负载电压与的关系约为。LV2V2(1.11.2)LVV2充电电路参数计算当电池是 1 个的情况下，约为V，当电池是 10 个串联的情况下，BV1.31.4约为V。因此，当 被规定，一旦电池的数目确定后，由于用 规定，剩1314i2Vi余局部全部被晶体管的承受。CEV电源的直流电压为 16V电池 1 个，因此，是VBV1.4设电流为 0.5A，如此250.52.5VAV 因此，162.51.412CEVVVVV晶体管的发热量为：120.56VAW设流过的集电极电流=0.5A，基极电流2rT0i10.54012.5imA是的集电极电流为了得到集电极电流 ，的基极电流为：1i1rT1i1rT2i212.5700.1100imAmAA由于在基极上串有 100的电阻。为了流过电流，OP 放大器的输出将发2i0V生变化：的变化=，OP 放大器的输出变化 100，就能够使0V1000.110mAmVmA发生的变化，这可以说是极高的灵敏度。0i0 0.5A5.3 仿真结果仿真结果第六章第六章 课程设计总结和体会课程设计总结和体会课设的过程是艰辛的，但是收获是巨大的。首先，我们再一次的加深巩固了对已有的知识的理解与认识；其次，我们第一次将课本知识运用到了实际设计，使得所学知识在更深的层次上得到了加深。再次，因为这次课程设计确实在某些方面存有一定难度，这对我们来讲都是一种锻炼，培养了我们自学、查阅搜集资料的能力；再有，实际操作过程中，我们曾经面临过失败、品味过茫然，但是最终我们还是坚持下来了，这就是我们意志、耐力和新年上的胜利，在今后的日子里，它必将成为我们的宝贵财富。众所周知，学术是要求严谨的，所以在写下这篇论文的时候，我努力做到先搞懂原理，再实操验证，最后综合结果数值和相关标准才记录下结论。 以上是我关于直流电源 恒流充电两用电路的论文，如有不足，请您指正。第七章第七章 参考文献参考文献百度文库 百度百科 百度知道电技术课程设计指导 某某大学 彭介华 主编 高等教育电技术实验和课程设计 赵淑 X 王宪伟 编著 清华大学电工程实践技术 付家才 主编 化学工业电子技术课程设计 杨力 主编 中国电力电子技术课程设计讲义 佘新平 主编电子技术课程设计指导 (平装) 高等教育第八章第八章 附录附录8.1 系统总体电路图系统总体电路图8.2 器件清单器件清单器件器件规格规格交流电压源交流电压源20V/50HZ电容电容 C1、C2470uFR310 KR4KR5、R61 KRL KQ3、Q4、Q5三极管三极管CW稳压管稳压管电压表、二极管、电阻假如干，单线假如干。电压表、二极管、电阻假如干，单线假如干。