模拟电子技术课程设计报告直流稳压电源.pdf
模模 拟拟 电电 子子 技技 术术 课课 程程 设设 计计 报报 告告设计题目：直流稳压电源设计专业电气工程班级学号学生姓名指导教师设计时间2010-2011 学年上学期教师评分2011 年月日目录1.概述.21.1 直流稳压电源设计目的.21.2 课程设计的组成部分.32.直流稳压电源设计的内容.42.1 变压电路设计.42.2 整流电路设计.52.3 滤波电路设计.92.4 稳压电路设计.112.5 总电路设计.123.总结.143.1 所遇到的问题，你是怎样解决这些问题的 143.3 体会收获及建议.143.4 参考资料（书、论文、网络资料）.154.教师评语.155.成绩.错误错误!未定义书签。未定义书签。1.1.概述概述电源是各种电子、电器设备工作的动力，是自动化不可或缺的组成部分，直流稳压电源是应用极为广泛的一种电源。直流稳压电源是常用的电子设备，它能保证在电网电压波动或负载发生变化时，输出稳定的电压。一个低纹波、高精度的稳压源在仪器仪表、工业控制及测量领域中有着重要的实际应用价值。直流稳压电源通常由变压器、整流电路、滤波电路、稳压控制电路所组成，具有体积小，重量轻，性能稳定可等优点，电压从零起连续可调，可串联或关联使用，直流输出纹波小，稳定度高，稳压稳流自动转换、限流式过短路保护和自动恢复功能，是大专院校、工业企业、科研单位及电子维修人员理想的直流稳压电源。适用于电子仪器设备、电器维修、实验室、电解电镀、测试、测量设备、工厂电器设备配套使用。几乎所有的电子设备都需要有稳压的电压供给，才能使其处于良好的工作状态。家用电器中的电视机、音响、电脑尤其是这样。电网电压时高时低，电子设备本身耗供电造成不稳定因家。解决这个不稳定因素的办法是在电子设备的前端进行稳压。直流稳压电源广泛应用于国防、科研、大专院校、实验室、工矿企业、电解、电镀、充电设备等的直流供电。1.11.1 直流稳压电源设计目的直流稳压电源设计目的（1）、学习直流稳压电源的设计方法；（2）、研究直流稳压电源的设计方案；（3）、掌握直流稳压电源的稳压系数和内阻测试方法。1.21.2 课程设计的组成部分课程设计的组成部分1.2.11.2.1设计原理设计原理设计电路框图设计电路框图如图 1 所示，包括变压器降压，整流滤波电路滤波，稳压电路进行稳压四个部分。图 1 为电压经过各个部分的波形，交流 U1 经过变压器降压后到较小的交流 U2，经过整流滤波后变为纹波很小的直流 U4，最后由稳压电路进行稳压输出。直流稳压电源的组成图图 1 11.2.21.2.2 各部分电路的作用各部分电路的作用交流变压器。一般的电子设备所需要的直流电压较之交流电网提供的 200V电压相差较大，为了得到输出电压的额定范围，就需要将电网电压转化到合适的数值。所以，电压变换部分的主要作用就是将电网电压变为所需要的交流电压，同时还可以起到直流电源与电网的隔离作用。整流电路。整流电路的作用是将变换后的交流电压转换为单方向的脉冲电压。由于这种电压存在着很大的脉动部分（称为纹波），因此，一般还不能直接用来给负载供电，否则，纹波会严重影响到负载的性能指标。滤波电路。滤波部分的作用是对整流部分输出的脉动直流进行平滑，使之成为含交变成分很小的直流电压。也就是说，滤波部分实际上使一个性能较好的低通滤波器，且其截止频率一定低于整流输出电压的基波频率。稳压电路。尽管经过整流滤波后的电压接近于直流电压，但是其电压值的稳定性很差，受温度、负载、电网电压波动等因素的影响很大，因此，还必须有稳压电路，以维持输出直流电压的基本稳定。1.2.31.2.3 设计方案的的分析设计方案的的分析由设计原理可知直流稳压电源应由几部分组成，而且各个部分相对独立，因此，在进行设计电路的时候我们采用各个部分分别设计，独立选择元器件，独立测试的方法，最后将这几部分进行组装和调试，最终达到设计完整直流稳压电源电目的。2.2.直流稳压电源设计的内容直流稳压电源设计的内容2.12.1 变压电路设计变压电路设计变压电路相对简单，仅有一个单相变压器，变压器将 220V 市电转化为电路能承担的电压。理想变压器满足 I1/I2=U2/U1=N2/N1=1/n,因此P1=P2=U1I2=U2I1.变压器副边与原边的功率比为 P2/P1=,式中是变压器的效率。根据电路需要选择适当的单相变压器。220V50Hzu2图 22.22.2 整流电路设计整流电路设计整流电路是把交流电能转换为直流电能的电路。有半波整流和全波整流，最常用的是单相桥式整流电路。本设计也采用了单相桥式整流电路，所谓桥式整流电路，就是用二极管组成一个整流电桥。当输入电压处于交流电压正半周时，二极管 D1、负载电阻 RL、D3构成一个回路输出电压 Uo=ui-UD1-UD3。输入电压处于交流电压负半周时，二极管D2、负载电阻 RL、D4构成一个回路，输出电压 Uo=ui-UD2-UD4。单项桥式整流电路图 3设变压器的副边电压有效值为U2,则其瞬时值u2=2U2sint。当u2为正半周时，电流由A 点流出，经负载电阻D1、RL、D3流入 B 点，因而RL上的电压等于变压器副边电压，即u0=u2，D2和D4管承受的反向电压为-u2。当u2为副半周时，电流由 B 点流出，经D2RLD4流入 A 点，负载电阻RL上的电压等于-u2，即u0=-u2，D1D3承受的反向电压为u2二极管交替导通，致使负载电阻且方向不变，输出电压u0=|。由于D1D3和D2D4两对RL上在u2的整个周期内都有电流通过，而2U2sint|。单项桥式整流电路的波形图图 4通过上述分析，可以得到桥式整流电路的基本特点如下：（1）桥式整流输出的是一个直流脉动电压。（2）桥式整流电路的交流利用率为 100%。（3）电容输出桥式整流电路，二极管承担的最大反向电压为 2 倍的交流峰值电压（电容输出时电压叠加）。（4）桥式整流电路二极管的负载电流仅为半波整流的一半。（5）实际电路中，桥式整流电路中二极管和电容的选择必须满足负载对电流的要求。仿真图如下：图 52.2.1.2.2.1.参数计算参数计算2负载电压平均值：U012U sintd(t)2U2 0.9U220负载电流平均值：I U0 0.9U2LRLRL二极管电流的平均值：ID1IL2截止二极管承受的最大反向电压：URM2U22.32.3 滤波电路设计滤波电路设计uL+CRD电容滤波的基本工作原理就是利用电容的充放电作用，使负载电压趋于平滑。电容并联在负载两端-图 62.3.1.2.3.1.电容滤波电路的特点电容滤波电路的特点（1）二极管导通角，导通时间缩短了，流过二极管的瞬时电流很大，故对二极管的要求提高了。选管时一般取IFM=（2-3）IF2U加在截止二极管上电压的最大值接近22（2）工程上常用下面经验公式来确定滤波电容 C 的值，即TC (3 5)2RL（3）电容滤波电路的输出电压为U0(1.11.4)U2通常情况下取Uo1.2U2仿真图如下：图 72.42.4 稳压电路设计稳压电路设计经整流和滤波后的输出电压，虽然脉动的交流成分很小，但是仍会因交流电源电压的波动和负载的变化而变化，稳定性较差。为了获得稳定性好的直流电压，应该加上稳压环节。电路特点I IR RU UD DI IR RU U图 82.4.12.4.1 硅稳压管稳压电路参数的选择硅稳压管稳压电路参数的选择(1)硅稳压管的选择可根据下列条件初选管子UZ=UOIZmax=(2 3)ILmax(2)输入电压UI 的确定一般取UI=(23)UO(3)限流电阻R的选择（略）2.52.5 总电路设计总电路设计总电路图图 92.5.12.5.1 电路工作原理电路工作原理变压电路将 220V 市电经过电源变压器降压后，变成 15V 左右的低幅交流电。再通过整流电路将交流电流整流，将正弦波电压变成单一方向的脉动电压。然后通过 LC 滤波电路滤波，是输出电压平缓。最后通过稳压电路稳定输出电压，采用具有放大环节的串联型稳压电路稳定输出电压，该电路可调节输出电压，集成运放工作在深度负反馈，输出电阻趋于零，因而电压相当稳定。仿真图如下：图 103.3.总结总结3.13.1 所遇到的问题，你是怎样解决这些问题的所遇到的问题，你是怎样解决这些问题的（1）波形调不出把负载减小，调节频率；（2）选错器材或接错端口检查电路，重新接；（3）画图时不会用一些工具问老师或同学或上网查；3.33.3 体会收获及建议体会收获及建议本次课程设计是在系统学习模拟电子技术基础之后通过查阅相关资料完成的，这次课程设计给我带来了很大的收获，让我学到了很多，不仅掌握了简单的电子电路的设计与制作，也掌握了论文写作的方法和格式。在制作电路时，我深深体会到连接电路时一定要认真仔细，每一步骤都要认真分析。怎样看电路图以前是我们学习模拟电子技术的一大难题。为了提高且掌握看图、识图、分析图的方法和技巧，我们特地从网上查找了些专题文章，详细了解各类电路图的基本原理和分析方法。直流稳压电源的工作原理以及它的要求和性能指标。也让我们认识到在此次设计电路中所存在的问题；而通过不断的努力去解决这些问题.在解决设计问题的同时自己也在其中有所收获。设计过程中遇到很多难题，在老师以及同学的帮助下我顺利地完成了本次设计，通过这次设计我深刻感到自己的知识十分有限，在以后的课程学习中一定要认真学习理论知识，充实自己。3.43.4 参考资料（书、论文、网络资料）参考资料（书、论文、网络资料）（1）模拟电子技术基础王济浩清华大学出版社（2）网络资料：直流稳压电源的设计与测试直流稳压电源的设计4.4.教师评语教师评语
