汽车用整流电路设计毕业设计.doc

目 录目 录1第一部分 设计任务与调研21.1设计任务21.2设计的思路、方法21.3调研总结2第二部分 设计说明32.1整流电路32.2设计方案32.3电路设计52.4主要元器件及其作用5第三部分 设计成果83.1实物图展示83.2产品介绍8第四部分 结束语9第五部分 致谢10第六部分 参考文献11第一部分 设计任务与调研1.1设计任务1).设计交流电转化为直流电的二极管桥式整流电路。2).完成单元电路的设计和主要元器件的说明。3).完成主电路的原理分析和确定各种所需的元器件。4).通过查阅大量资料了解整流电路的工作原理。1.2设计的思路、方法1.2.1设计思路由四个整流二极管桥接成构成一个整流电路，接着通过CT1、R1、CT2组成的电容滤波电路，对整流电路输出的随时间变化的电流进行滤波，再经过R2、R3、LED1、LED2、CT3组成的验证电路对电路输出是否为直流进行验证，也可通过示波器观察电路的交流输入、整流输出、滤波输出的波形图来判断电路合理性以及整流和滤波在电路中所承担的作用。1.2.2设计方法1）了解二极管整流电路的工作原理。2）查阅有关汽车电子方面的书籍，并熟悉相关的电路图及组成。3）自己学会动手实验，不懂的及时请教老师和同学。1.3调研总结随着科学技术的日益发展，人们对电路的要求也越来越高,由于在生产实际中需要大小可调的直流电源，而相控整流电路结构简单、控制方便、性能稳定，利用它可以方便地得到大中、小各种容量的直流电能，是目前获得直流电能的主要方法得到了广泛应用，所以未来整流电路也将越来越来重要。第二部分 设计说明2.1整流电路2.1.1整流电路的介绍整流电路（rectifying circuit）是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。2.1.2整流电路的分类方式：按组成原件可分为不可控电路、半控电路、全控电路三种。1）不可控整流电路完全由不可控二极管组成，电路结构一定之后其直流整流电压和交流电源电压值的比是固定不变的。2）半控整流电路由可控元件和二极管混合组成，在这种电路中，负载电源极性不能改变，但平均值可以调节。3）在全控整流电路中，所有的整流元件都是可控的（SCR、GTR、GTO等），其输出直流电压的平均值及极性可以通过控制元件的导通状况而得到调节，在这种电路中，功率既可以由电源向负载传送，也可以由负载反馈给电源，即所谓的有源逆变。按电路结构可分为零式电路和桥式电路。1）零式电路指带零点或中性点的电路，又称半波电路。它的特点所有整流元件的阴极(或阳极)都接到一个公共接点向直流负载供电负载的另一根线接到交流电源的零点。2）桥式电路实际上是由两个半波电路串联而成，故又称全波电路。3）按电网交流输入相数分为单相电路、三相电路和多相电路。2.2设计方案单相整流电路分为两种，一种是单相半波整流电路；二是单相桥式整流电路。单相半波整流电路和单相桥式整流电路的对比：半波就是只把交流电的半个周期整成直流，一个二极管就可以完成.桥式整流有四个二极管，可以把整个周期都整成直流，所有区别在于半波只取得一半的电流。方案一：单相桥式整流电路，其电路图如下：图1单相桥式整流电路单相桥式整流电路，利用四个二极管，两两对接。输入正弦波的正半部分是两只管导通，得到正的输出；输入正弦波的负半部分时，另外两只管导通，由于这两只管是反接的，所以输出还是得到正弦波的正半部分。桥式整流器整流脉动小，电流利用率高.方案二：单相半波整流电路，电路图如下：图2单相半波整流电路单相半波整流电路，利用二极管的单向导电性，只有半个周期的电流流过负载，另外半个周期被二极管所阻，没有电流经过。这种电路降低了电流的利用效率，整流电路脉动成分大，对滤波电路的要求高，一般只用于小电流的整流电路。桥式整流是对二极管半波整流的一种改进，半波整流利用二极管单向导通特性，在输入为标准正弦波的情况下，输出获得正弦波的正半部分，负半部分则损失掉。桥式整流器利用四个二极管，两两对接。输入正弦波的正半部分是两只管导通，得到正的输出；输入正弦波的负半部分时，另两只管导通，由于这两只管是反接的，所以输出还是得到正弦波的正半部分。 桥式整流器对输入正弦波的利用效率比半波整流高一倍。单相半波整流电路虽然电路结构简单、线路调节方便，但是输出电流脉冲过大，且电流的利用效率小。单相桥式整流电路具有输出电流脉动小、电流利用率高，而且输出稳定，元件较小，适用于汽车电路等特点。综上所述：选择方案二的单相桥式整流电路。2.3电路设计电路原理图：图3桥式整流电路原理图表一：元件参数表元件编号元件名称参数R1、 R2、 R3电阻510CT1、 CT2、 CT3电解电容470ufD6、D7LED发光二极管D1、 D2、 D3、 D4整流二极管1N40072.4主要元器件及其作用2.4.1电容电容器是一种能储存电能的元件，在电路中，当有电压加到电容器两端的时候，便对电容器充电，把电能储存在电容器中；当外加电压失去（或降低）之后，电容器将把储存的电能再放出来。充电的时候，电容器两端的电压逐渐升高，直到接近充电电压；放电的时候，电容器两端的电压逐渐降低，直到完全消失。电容器的容量越大，负载电阻值越大，充电和放电所需要的时间越长。这种电容两端电压不能突变的特性，正好可以用来承担滤波的任务。 电容具有隔直流、通交流的作用，将电容串联进电路中，只有在交流电路中才会通路，可用此特性判断电路是交流还是直流电路。2.4.2电阻电阻（通常用“R”表示），在物理学中表示导体对电流阻碍作用的大小。导体的电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大。不同的导体，电阻一般不同，电阻是导体本身的一种特性。电阻将会导致电子流通量的变化，电阻越小，电子流通量越大，反之亦然。 电阻元件的电阻值大小一般与温度，材料，长度，还有横截面积有关，衡量电阻受温度影响大小的物理量是温度系数，其定义为温度每升高1时电阻值发生变化的百分数。电阻的主要物理特征是变电能为热能，也可说它是一个耗能元件，电流经过它就产生内能。电阻在电路中通常起分压、分流的作用。对信号来说，交流与直流信号都可以通过电阻。2.4.3二极管二极管又称晶体二极管,简称二极管(diode)，它是一种具有单向传导电流的电子器件。整流二极管主要用于整流电路，即把交流电变换成脉动的直流电。二极管在正向电压作用下电阻很小，处于导通状态，相当于一只接通的开关；在反向电压作用下，电阻很大，处于截止状态，如同一只断开的开关。外加反向电压超过某一数值时，反向电流会突然增大，这种现象称为电击穿。引起电击穿的临界电压称为二极管反向击穿电压。电击穿时二极管失去单向导电性，因此在不同的电路中因根据需要选取不同的耐压值二极管。利用二极管反向不导电特性，将几个二极管组合成桥式整流电路可以将交流电转化为直流电。2.4.4发光二极管发光二级管是一种能发光的半导体电子元件。不同材料的发光二极管可以发出不同颜色的光，林砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。 LED只能往一个方向导通（通电），叫作正向偏置（正向偏压），LED正向偏压的大小根据颜色不同而不同，一般为2V左右。 发光二极管的反向击穿电压约5伏。它的正向工作电流一般为20mA，使用时必须串联限流电阻以控制通过管子的电流。限流电阻R计算可得 。第三部分 设计成果3.1实物图展示 图4实物图3.2产品介绍二极管单相桥式整流电路的主要作用是将交流电转换为直流电，该电路由三部分组成，第一部分是由4个1N4007组成的桥式整流电路，将交流电转化为脉动的直流电；第二部分是CT1、R1、CT2组成的电容滤波电路，将脉动的直流电转化为接近恒稳的直流电；第三部分是由R2、R3、D6、D7对桥式整流和滤波的验证，若实验结果D6亮、D7不亮，说明系统电路工作正常；若D6、D7均亮，则输出仍然为交流电，系统电路工作异常。第四部分 结束语本次毕业设计设计让我明白了很多关于电子技术方面的知识，尤其是在课本中没有完全介绍的。要完成这次设计，关靠书本知识是远远不够的，所以我查阅了很多关于电子方面的书籍，并且也通过网络查到了很多相关的知识，为这次设计做了很多帮助。对于设计的内容，首先要做的应是对设计内容的理论理解，在理论充分理解的基础上，才能做好设计，才能设计出性能良好的电路。整流电路中，基本元件的选择是最关键的，电子元器件选择的好，对整流电路的性能指标影响很大。设计过程中，我明白了整流电路，尤其是单相桥式整流电路的重要性以及整流电路设计方法的多样性。这次课程设计不仅增加了我的知识积累，让我有机会将课堂上所学的电子理论知识运用到实际中，了解了这些知识在电源上丰富而强大的用途，为将来打下了基础，还让我懂得自主学习的重要性，还有做什么事情都要有恒心，有信心，动脑子去想，就一定有所收获。最后，由于理论知识的缺乏，以及对设计的不熟悉，设计还有很多不足之处，同时感谢老师的悉心指导和同学们的帮助。第五部分 致谢天下没有不散的宴席，虽然三年的生活多半时间还是呆在学校里，但是毕业设计致谢语写就的那一刻也真正标志着我快与这所学校就此别离了，有伤感，更多的是遗憾，但是总归不如意事十有八九，过去的不能挽回，人应该大胆向前看，所以这段文字应该像它的标题一样充满感恩和致谢，感谢三年来在我的成长道路上扶持过我，指点过我的人。毕业设计得以顺利完成，要感谢的人实在太多了。首先要衷心地感谢我的指导老师，您严谨的治学态度，开阔的思维，循循善诱的指导一直给我很大的帮助。当我对毕业设计的思路感到迷茫时，您为我理清思路，指导我往一条比较清晰的思路上进行修改。在毕业设计的不断修改中，我也努力做到及时积极地跟刁老师交流，因为我觉得这样可以使得我的设计更加完善。在这里还要深深的对您说上一句抱歉，因为我的懒散和懈怠，令您费尽苦心。毕业设计的最终完成，也是一波三折。在不断完善和修改的过程中，也让我更加懂得一分耕耘才有一分收获的道理。再次对您表示感谢，师恩伟大，无以回报。第六部分 参考文献【1】 现代配件基础知识.韦焕典.黄坚.化学工业出版社西安. 2008年11月.引用70页到75页.【2】汽车电器与电子设备.李涵武.哈市 哈尔滨工业大学出版社.2008年1月.引用100页到103页.【3】电力电子技术.黄俊.王兆安.北京.机械工业出版社.1999年1月.引用103页到118页.【4】电力电子整流技术及应用.曲学基.于明扬.北京电子工业出版社.2003年7月.引用53页到68页.11