12V线性稳压电源的设计毕业论文

论文题目 12V 线性稳压电源的设计学 院(系) 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导教师 12V 线性稳压电源的设计摘要：稳压电源是能为负载提供稳定交流电源或直流电源的电子装置，数字式稳压电源与传统稳压电源电路相比，具有操作方便、电压稳定度高的特点；详细介绍稳压电源发展史、稳压电源分类、国内外研究现状；论述稳压电源稳压原理、稳压过程；分析比较几种设计方案，选择最佳的设计方案；阐述最佳设计方案的电路原理；用 MULTISIM 软件进行仿真，适当优化完善电路设计；对设计成品的诸多问题进行论述和分析。关键词：稳压电源 12V 稳压源里 方案设计 最佳选择 原理分析 电路仿真12V linear voltage-stabilized source designAbstract: The voltage-stabilized source is can provide the stable alternating current supply or the direct-current power supply electronic installation for the load; The digital voltage-stabilized source and the tradition voltage-stabilized source electric circuit compares, Has the ease of operation, the voltage stability high characteristic; Detailed introduction voltage-stabilized source history、Voltage-stabilized source classification、domestic and foreign research present situation; Elaboration voltage-stabilized source constant voltage principle、 constant voltage process；The analysis compares several kind of design proposals、 and chooses the best design proposal；Elaborates the best design proposal circuitry；Carries on the simulation with the MULTISIM software、 suitable optimization perfect circuit design; To designs the end product many questions to carry on the elaboration and the analysis.Key words：Voltage-stabilized source 12V Constant voltage principle Project design Best choice Principle analysis Electric circuit simulation目录前言：.第一章：绪论.第二章：稳压电源稳压原理第三章：稳压电源设计方案比较和选择第四章：电路原理分析第五章：设计使用的方法第六章：设计成品分析 致谢参考附录前言随着社会飞速前进，用电设备与日俱增。但电力输配设施的老化和发展滞后，以及设计不良和供电不足等原因造成末端用户电压的过低，而线头用户则经常电压偏高。对用电设备特别是对电压要求严格的高新科技和精密设备，犹如没有上保险。不稳定的电压会给设备造成致命伤害或误动作，影响生产，造成交货期延误、质量不稳定等多方面损失。同时加速设备的老化、影响使用寿命甚至烧毁配件，使业主面临需要维修的困扰或短期内就要更新设备，浪费资源；严重者甚至发生安全事故，造成不可估量的损失。稳压电源是能为负载提供稳定交流电源或直流电源的电子装置。数字式稳压电源与传统稳压电源电路相比，具有操作方便、电压稳定度高的特点。目前，数字式直流稳压电源是电子技术常用的设备之一，广泛应用于我们生活、工作、科研、各个领域。本文主要是将稳压电源理论与实践相结合，设计基于实验室环境下的稳压电源。运用 Protel 仿真软件对设计电路进行仿真，对 PCB 纸板和布线提供了极大的便利。本文共分为六个章节，第一章绪论，主要介绍稳压电源的发展和分类。第二章稳压电源稳压原理，主要阐述稳压电源的稳压过程的原理。第三章，重点论述稳压电源的多种设计方案，在比较分析几种方案优劣条件下，选择比较适合的设计方案。第四章阐述选择的设计方案的电路原理。第五章，运用 Protel 仿真软件对电路仿真。第六章对设计成品进行分析。，第一章：绪论1.1 稳压电源的发展历史稳压电源是能为负载提供稳定交流电源或直流电源的电子装置，包括交流稳压电源和直流稳压电源两大类。其发展史基于 1955 年美国的科学家罗那（G.H.Royer）成功了利用磁芯的饱和来进行自激振荡的晶体管直流变换器。此后，利用这一技术的各种形式的精益求精直流变换器不断地被研制和涌现出来，从而取代了早期采用的寿命短、可靠性差、转换效率低的旋转和机械振子示换流设备。由于晶体管直流变换器中的功率晶体管工作在开关状态，所以由此而制成的稳压电源输出的组数多、极性可变、效率高、体积小、重量轻，因而当时被广泛地应用于航天及军事电子设备。由于那时的微电子设备及技术十分落后，不能制作出耐压高、开关速度较高、功率较大的晶体管，所以这个时期的直流变换器只能采用低电压输入，并且转换的速度也不能太高。 60 年代，由于微电子技术的快速发展，高反压的晶体管出现了，从此直流变换器就可以直接由市电经整流、滤波后输入，不再需要工频变压器降压了，从而极大地扩大了它的应用范围，并在此基础上诞生了无工频降压变压器的开关电源。省掉了工频变压器，又使开关稳压电源的体积和重量大为减小，开关稳压电源才真正做到了效率高、体积小、重量轻。70 年代以后，与这种技术有关的高频，高反压的功率晶体管、高频电容、开关二极管、开关变压器的铁芯等元件也不断地研制和生产出来，使无工频变压器开关稳压电源得到了飞速的发展，并且被广泛地应用于电子计算机、通信、航天、彩色电视机等领域，从而使无工频变压器开关稳压电源成为各种电源。随着时代的变迁，科技日益更新进步，稳压电源随着科技的进步得到很好的发展。稳压电源的发展经历了以下过程：二十世纪五十年代的磁饱和稳压器发展到六、七十年代的磁泄放式恒压变压器；八十年代中期运用了磁补偿形式的第一代参数稳压器到九十年代中期运用第二代参数稳压器；二十世纪初诞生了第三代参数稳压器。参数稳压器是一种运用铁磁等效参数振荡与同步跟踪补偿原理来取得稳定的交流输出电压和良好的双向抗干扰性能的电源装置。其综合性能稳定可靠，双向抗干扰能力强，能有效地滤除电网及负载所产生的各种频率的正负脉冲和浪涌电压的冲击，且有较强的抗雷击能力，安全、可靠、稳定性高；稳压范围特别宽，特别适用于电压大幅度波动的场合；具有较强的过载能力，具有自动保护特性，当负载短路或内部元件损坏时，输出电压自动降至 0 伏。绝不会出现过压输出，确保用户设备安全运行；参数稳压器是目前各种技术类型交流稳压电源当中综合技术性能最优，可靠性最高，使用维护成本最低的一种产品。最大的结构特点是不采用电子器材，环境适应能力及稳定可靠性能最高。1.2.稳压电源的分类：稳压电源的分类多种多样，按稳定结果可分为直流稳压电源和交流稳压电源。按稳定实现的方式可分为参数稳压器和反馈调整型稳压器。按稳压电路的连接方式，则可分为并联型稳压器和串联型稳压器。按电路中主要元件的工作状态又可分为线性稳压器和开关稳压器。交流稳压电源中又有磁饱和稳压器、电子管稳压器、交流净化电源、全自动补偿型稳压器及参数稳压器。为了提高稳压电源的转换效率，增强对电网的适应性，缩小体积和减轻重量，使开关电源应运而生。目前最常用的的稳压电源是开关电源，开关稳压电源具有很多优点。(1).效率高，通常可达到 8090% ； (2).功耗小。开关管工作在开关状态，功率消耗小，不需要采用大散热器。同时机内温升较低，有利于提高整机的可靠性和稳定性； (3).稳压范围宽(150250V)，适用于电网电压波动很大的地区； (4).体积小重量轻，可省去笨重的电源变压器； (5).安全可靠。一般都具有自动保护电路。3.国内外研究现状：当今电源技术融合了电气、电子、系统集成、控制理论、材料等诸多学科领域。随着计算机和通讯技术发展而来的现代信息技术革命，给电力电子技术提供了广阔的发展前景，同时也给电源提出了更高的要求。稳压电源跟随时代的发展迈入数控电源时代。数控电源是从 80 年代才真正的发展起来的，期间系统的电力电子理论开始建立。这些理论为其后来的发展提供了一个良好的基础。在以后的一段时间里，数控电源技术有了长足的发展。但其产品存在数控程度达不到要求、分辨率不高、功率密度比较低、可靠性较差的缺点。因此数控电源主要的发展方向，是针对上述缺点不断加以改善。单片机技术及电压转换模块的出现为精确数控电源的发展提供了有利的条件。新的变换技术和控制理论的不断发展，各种类型专用集成电路、数字信号处理器件的研制应用，到 90 年代，己出现了数控精度达到 0.05V 的数控电源，功率密度达到每立方英寸 50W的数控电源。从组成上，数控电源可分成器件、主电路与控制等三部分。目前在电力电子器件方面，几乎都为旋纽开关调节电压，调节精度不高，而且经常跳变，使用麻烦 数字化智能电源模块是针对传统智能电源模块的不足提出的，数字化能够减少生产过程中的不确定因素和人为参与的环节数，有效地解决电源模块中诸如可靠性、智能化和产品一致性等工程问题，极大地提高生产效率和产品的可维护性。 电源采用数字控制，具有以下明显优点: 1.易于采用先进的控制方法和智能控制策略，使电源模块的智能化程度更高，性能更完美。 2.控制灵活，系统升级方便，甚至可以在线修改控制算法，而不必改动硬件线路。 3.控制系统的可靠性提高，易于标准化，可以针对不同的系统(或不同型号的产品)，采用统一的控制板，而只是对控制软件做一些调整即可。4.系统维护方便，一旦出现故障，可以很方便地通过 RS232 接口或 RS485接口或 USB 接口进行调试，故障查询，历史记录查询，故障诊断，软件修复，甚至控制参数的在线修改、调试;也可以通过 MODEM 远程操作。5.系统的一致性好，成本低，生产制造方便。由于控制软件不像模拟器件那样存在差异，所以，其一致性很好。由于采用软件控制，控制板的体积将大大减小，生产成本下降。 6.易组成高可靠性的多模块逆变电源并联运行系统。为了得到高性能的并联运行逆变电源系统，每个并联运行的逆变电源单元模块都采用全数字化控制，易于在模块之间更好地进行均流控制和通讯或者在模块中实现复杂的均流控制算法(不需要通讯)，从而实现高可靠性、高冗余度的逆变电源并联运行系统。 随着人们生活水平的不断提高,数字化控制无疑是人们追求的目标之一,它所给人带来的方便也是不可否定的,其中数控制直流稳压电源就是一个很好的典型例子,但人们对它的要求也越来越高,要为现代人工作、科研，生活、提供更好的，更方便的设施就需要从数字电子技术入手，一切向数字化，智能化方向发展。第二章：稳压电源的稳压原理2.1 稳压电源稳压的基本原理稳压电源是能为负载提供稳定交流电源或直流电源的电子装置，包括交流稳压电源和直流稳压电源两大类，此研究的是线性直流稳压电源，直流稳压器的设计由电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压