上海大学生产实习5V直流稳压电源设计报告.docx

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1、上海大学生产实习5V直流稳压电源设计报告 生产实习设计报告5V直流稳压电源仿真及制作 上海大学机自学院自动化系 电气工程及其自动化 姓名:* 学号:* 指导老师:* 2022年 7月7日 目录 第1章直流稳压电源简介 (1) 1.1定义 (1) 1.2直流稳压电源的构成 (1) 1.3直流稳压电源的分类 (1) 第2章直流稳压电源的设计及仿真 (2) 2.1设计目的及要求 (2) 2.2设计步骤及思路 (2) 2.2.1直流稳压电源设计思路 (2) 2.2.2直流稳压电源原理 (2) 2.3方案论证仿真 (3) 2.3.1总体方案确定 (3) 2.3.2各过程仿真及确定 (4) 2.3.3总体

2、电路图 (10) 第3章直流稳压电源制作 (10) 3.1元器件选择和电路参数计算说明 (10) 3.2 电源制作及实物图 (11) 心得体会 (13) 第1章直流稳压电源简介 1.1定义 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。本报告讨论直流稳压电源的仿真与设计。 直流稳压电源是一种利用市电为小型电子设备（负载）供电或充电，能为其提供稳定直流电源的电子装置。直流稳压电源的供电电源大都是交流电源，当交流供电电源的电压或负载电阻变化时，稳压器的直流输出电压基本能够保持稳定。 1.2直流稳压电源的构成 许多电子产品如电视机、电子计算机、音响设备

3、等都需要直流电源，电子仪器也需要直流电源，实验室更需要独立的直流电源。为了提高电子设备的精度及稳定性，在直流电源中还要加入稳压电路，因此称为直流稳压电源。典型的直流稳压电源主要由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路等几部分构成。电源变压器把50Hz 的交流电网电压变成所需要的交流电压；整流电路用来将交流电变换为单向脉动直流电；滤波电路用来滤除整流后单向脉动电流中的交流成分（即波纹电压），是指成为平滑的直流电；稳压电路的作用是当输入交流电网电压波动、负载及温度变化时，维持输出直流电压的稳定。 1.3直流稳压电源的分类 目前生产直流稳压电源种类很多，可以从不同的角度分类： 1，依稳定方式：参数

4、型（如稳压管+电阻）、反馈型（如调整管+差放）； 2，依工作状态：线性电源、开关电源； 3，依连接方式：串联型、并联型。 4，按作用器件：电子管稳压器、稳压管稳压器、晶体管稳压器、可控硅稳压器等。 第2章直流稳压电源的设计及仿真2.1设计目的及要求 （1）学习基本理论在实践中综合运用的初步体验，掌握模拟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）培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力； （3）设计电路结构，选择电路元件，计算确定元件参数； 2.2设计步骤及思路 2.2.1直流稳压电源设计思路 电网供电电压交流220V（有效值）50Hz，要获得低压直流输出，首先必须采用电源

5、变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。 降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大）。 由于此脉动的直流电压还含有较大的纹波，须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成分滤掉，保留其直流成分。 滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出，供给负载R L。 2.2.2直流稳压电源原理 直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成，见图2.1和图2.2。 T 工频交流脉动直流 直流整 流 滤波稳压负载 图2.1 直流稳压电源方框图 图2.2 直流稳压各过

6、程波形 2.3方案论证仿真 2.3.1总体方案确定 老师给出5V 或3.3V 电源可供选择，我选择制作5V 稳压电源。查阅资料得知，总体方案有两种，即 方案一： 采用集成运放和分立元件组成的串联式直流稳压电源； 方案二： 采用三端集成稳压电路实现。 比较下来，方案一电路简单，容易实现，成本低，可以达到技术要求，与所学的知识结合紧密；方案二电路比一更简单，采用三端集成稳压芯片更易实现，成本低，能达到技术要求，但与所学知识结合不紧密，有违老师让我们制作的初衷。所以我决定采用方案一。 2.3.2各过程仿真及确定 1，电源变压器：是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整

7、流电路，变压器的变化由变压器的副边电压确定。因为想要制作5V 稳压电源，所以选择变压到6V（有效值）左右。 图2.3 加变压器电路图 图2.4 加变压器后的波形比较 由图中可以看出，经变压器后，电压峰值降至8.576V左右，换算成有效值即为6.064V，符合要求。 2，整流电路：利用单向导电元件，把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电。 方案一：单相半波整流电路 图2.5 半波整流电路图 图2.6 半波整流波形比较 单相半波整流简单，使用器件少，它只对交流电的一半波形整流，只要横轴上面的半波或者只要下面的半波。但由于只利用了交流电的一半波形，所以整流效率不高，而且整流电压的脉动较大，变压器的

8、利用率低。由于半波整流电路只利用电源的正半轴，电源的利用效率非常低，所以半波整流电路仅在高电压.小电流等少数情况下使用，一般电源电路中很少使用。 方案二：单相全波整流电路 由于对multisim软件的使用不是很熟练，无法找到中心抽头加到变压器的次级，因而没有能够实现对全波整流的仿真，只能用理论波形图代替讨论。 图2.7 全波整流电路图 图2.8 全波整流波形图 使用的整流器件较半波整流时多一倍，整流电压脉动较小，比半波整流小一半。 方案三：单相桥式整流电路 图2.9 全桥整流电路图 图2.10 全桥整流波形 分析：电源在正半周时，T1次级上端为正下端为负，整流二极管13端和24端导通，电流由变

9、压器T1次级上端经过13,24回到变压器T1次级下端：由图可以看出在电源负半周时，T1上端为负下端为正，整流二极管14和23导通，电流由变压器T1次级下端经过14,23回到变压器B1次级上端.负载俩端的电压始终是上正下负，其波形与全波时一致。 使用的整流器件较全波整流时多一倍，整流电压脉动与全波整流相同，每个器件所承受的反向电压为电源电压峰值，变压器利用率较全波整流电路高。 综合3种方案的优缺点:决定选用方案三。 3，滤波电路：滤波电路分为电容和电感滤波，由于所设计的电源负载电流不大，所以放弃电感滤波，选择电容滤波，并结合了课堂所学RC滤波的知识，仿真如图： 图2.11 滤波电路图 图2.12 滤波波形图比较 由图中可以看出，经过滤波电压基本输出稳定的直流量，滤波效果较佳。 4，稳压电路：虽然滤波后已经可以得到较为平整的直流电压，但是其受到交流电压及负载变化的影响而不稳定，因此需要进行稳压。本次设计采用稳压二极管进行稳压，仿真如图： 图2.13 稳压电路图 图2.14 稳压后的波形 分析：图中可以看出经过稳压可以得到相当稳定的直流电压。