直流稳压电源设计(单相)_电力电子课程设计

课程设计题目： 直流稳压电源设计（单相）
所修课程名称： 电力电子技术

徐晓峰

2021.6.4

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引言

  直流稳压电源一般由电源变压器、整流滤波电路及稳压电路所组成。变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电。整流电路是把交流电能转换为直流电能的电路。滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除动直流电压中的交流成分。经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。本设计主要采用单相桥式全控整流电路和升降压斩波电路，通过电容滤波的单相不可控整流电路将交流电源整流为直流电源，再经过降压斩波电路，改变占空比，稳定输出电压。

关键词:整流;斩波

直流稳压电源设计（单相）

一、设计目的

  1、学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握电力电子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。

二、设计任务

  本次的设计的任务是设计一个装置的输入电源为单相U_L=220V工频交流电源，输出直流电压0～100V，输出电流10A，L_B=1mH。

三、设计内容

  电路主回路由整流电路、稳压电路两部分组成，其中整流电路由单相不可控整流电路、电容滤波电路组成,稳压电路由BUCK降压电路、 电容滤波电路、 MOSFET触发电路、 MOSFET保护电路组成。其系统原理框图如下:
  

图 1系统原理框图

3.1整流电路的比较与选择

  方案一:单相全桥可控整流电路，由可关断器件组成，可使输入电压可控，输入谐波很低，输出电压值不仅取决于交流输入电压，调整可关断器件导通角也可以控制输出电压。
  方案二:单相不可控整流电路，其由二极管组成桥式整流电路，因二极管正向导通反相截止，其正半周与负半周通路不同，导致负载电压、电流的方向不变，输出脉动直流电,输出电压值取决于交流输入电压。
  经比较，由于不可控整流电路整流电压脉动小，波形平稳;而可控整流需要控制器件，压降损耗大，结构较为复杂，可靠性较单相不可控整流电路而言更低。故采用方案二，使用不可控整流中的桥式整流电路实现AC-DC的转化。

  

图 2 (a)不可控整流电路
  

图 3 (b)可控整流电路

3.2触发电路的比较与选择

  方案一:多谐振荡电路，由555定时器外接电阻R1、R2和电容C组成，该电路没有稳态，只有两个暂稳态，也不需要外加触发信号，利用电源VCC 通过R1和R2向电容器C充电，使U_c逐渐升高，升到2VCC/3时，U_o跳变到低电平，放电端D导通，这时电容器C通过电阻R2和D端放电，使C下降，降到VCC/3时，U_o跳变到高电平，D端截止，电源VCC又通过R1和R2向电容器C充电。如此循环，振荡不停，电容器C在VCC/3和 2VCC/3之间充电和放电，输出连续的矩形脉冲信号。
  方案二:利用51单片机软件延时产生PWM波。利用软件延时函数，控制电平持续的时间，达到模拟PWM的效果。
  方案三:利用51单片机定时器产生PWM波，利用了定时器滋出中断，在中断服务程序改变电平的高低，在程序较复杂、多操作时仍能输出较准确的PWM波形。
  经比较，由于多谐振荡电路结构较为简单，工作方便:利用51单片机软件延时产生PWM波的方法也能简单地模拟出 PWM输出,但是当程序除了要输出 PWM波还要执行其他操作比如键盘扫描、显示等操作时，需要占用CPU一定的机器周期，这样就会影响PWM的准确度;利用51单片机定时器产生PWM波，在程序较复杂、多操作时能输出较准确的PWM波形，但实际运用我们还不熟悉。故采用方案一，使用多谐振荡电路产生PWM波。
  

  

图 4 (a)多谐振荡电路
  

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