直流稳压电源电路_通信电子-电子电气自动化.pdf

《直流稳压电源电路_通信电子-电子电气自动化.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《直流稳压电源电路_通信电子-电子电气自动化.pdf（10页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、-.-word 资料-直 流 稳 压 电 源 电 路 1 引言 模拟电子技术是计算机基础理论的一个重要组成部分，是计算机科学与技术系的重要学科基础课。模拟电子技术是一门研究对仿真信号进行处理的模拟电路的学科。它以半导体二极管、半导体三极管和场效应管为关键电子器件，包括功率放大电路、运算放大电路、反馈放大电路、信号运算与处理电路、信号产生电路、电源稳压电路等研究方向。直流稳压电源是指能为负载提供稳定直流电源的电子装置。它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都会保持稳定。2 设计内容和设计要求 设计一个完整的直流稳压电源电路，其主要技术指标要求：输出

2、电压可调：Uo=+3V+15V 最大输出电流：Iomax=800mA 输出电压变化量：Uo15mV 稳压系数：SV0.003。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1。-.-word 资料-3 设计原理（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，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。（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（3）滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。（

3、4）稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。4 直流稳压电源电路*注：设计过程中的仿真图均由调试完后的结果而来。4.1 变压电源设计 变压器原理：变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电变压器原理图流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。如图 4-1-1中是一个 10TO1 的变压器，他的作用是使变压后的电压为原来的 1/10。图 4-1 变压电源电路图 仿真后的波形图 4-1-2 础课模拟电子技术是一门研究对仿真信号进行处理的模拟电路的学科它以半导体二极管半导体三极管和场效应管为关键电子器件包括

4、功率放大电路运算放大电路反馈放大电路信号运算与处理电路信号产生电路电源稳压电路等研究方或负载电阻变化时稳压器的直流输出电压都会保持稳定设计内容和设计要求设计一个完整的直流稳压电源电路其主要技术指标要求输出电压可调最大输出电流输出电压变化量稳压系直流稳压电源是一种将工频交流电转换成稳压输出网交流电压变换成符合需要的交流电压并送给整流电路变压器的变比由变压器的副边电压确定整流电路利用单向导电元件把的正弦交流电变换成脉动的直流电滤波电路可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除从而得到-.-word 资料-图 4-1-2 变压电源仿真波形图 4.2 整流电路设计 整流电路的作用是把交流电能转换

5、为直流电能的电路。通常采用桥式整流器是利用二极管的单向导通性，用来将交流电转变为直流电。U20 时，D1,D3导通，D2,D4截至。电流通路：AD1R1D3 U20 时，D2,D4导通，D1,D3截至。电流通路：D2R1D4A 加上 4.1 中的变压电路得到了如图 4-2-1所示的电路。图 4-2-1 整流电路图 仿真测试后波形如图 4-2-2 础课模拟电子技术是一门研究对仿真信号进行处理的模拟电路的学科它以半导体二极管半导体三极管和场效应管为关键电子器件包括功率放大电路运算放大电路反馈放大电路信号运算与处理电路信号产生电路电源稳压电路等研究方或负载电阻变化时稳压器的直流输出电压都会保持稳定设

6、计内容和设计要求设计一个完整的直流稳压电源电路其主要技术指标要求输出电压可调最大输出电流输出电压变化量稳压系直流稳压电源是一种将工频交流电转换成稳压输出网交流电压变换成符合需要的交流电压并送给整流电路变压器的变比由变压器的副边电压确定整流电路利用单向导电元件把的正弦交流电变换成脉动的直流电滤波电路可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除从而得到-.-word 资料-图 4-2-2 整流电路仿真波形图 4.3 滤波电路设计 滤波电路其基本原理就是利用电路的频率特性实现对信号中频率成分的选择。滤波是信号处理非常。根据高等数学理论，每一个满足一定条件的信号，都可以被看成是由无限个正弦波叠加而

7、成。而滤波电路只允许一定频率范围内的信号成分正常通过，而另一部分频率成分不能通过的电路。由此设计出滤波电路。如图 4-3-1。图 4-3-1 滤波电路图 仿真后结果如图 4-3-2 图 4-3-2 滤波电路仿真波形图 础课模拟电子技术是一门研究对仿真信号进行处理的模拟电路的学科它以半导体二极管半导体三极管和场效应管为关键电子器件包括功率放大电路运算放大电路反馈放大电路信号运算与处理电路信号产生电路电源稳压电路等研究方或负载电阻变化时稳压器的直流输出电压都会保持稳定设计内容和设计要求设计一个完整的直流稳压电源电路其主要技术指标要求输出电压可调最大输出电流输出电压变化量稳压系直流稳压电源是一种将工

8、频交流电转换成稳压输出网交流电压变换成符合需要的交流电压并送给整流电路变压器的变比由变压器的副边电压确定整流电路利用单向导电元件把的正弦交流电变换成脉动的直流电滤波电路可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除从而得到-.-word 资料-4.4 稳压电路设计 稳压电路的作用是输出稳定的直流电压。根据设计需要，如图 4-4-1所示，是一个串联三极管稳压电路。主要依据质量指标选择电路方案，电路应当尽量简单而又满足指标要求。本次设计中，稳压系数 Sr0.05、内阻 r0 的要求不高，工作温度变化不大，所以选用典型电路即可。220V 交流电经变压器 TF1 降压后，由 D1硅堆进行桥式整流，得

9、到脉动直流，然后由 C1滤除其交流成份，得到直流电压。图 4-4-1 稳压电路图 经过仿真，得到如图 4-4-2所示的波形图，输出端（out）的参数为 0-15V，如图 4-4-3，符合设计要求。图 4-4-2 稳压电路波形图 础课模拟电子技术是一门研究对仿真信号进行处理的模拟电路的学科它以半导体二极管半导体三极管和场效应管为关键电子器件包括功率放大电路运算放大电路反馈放大电路信号运算与处理电路信号产生电路电源稳压电路等研究方或负载电阻变化时稳压器的直流输出电压都会保持稳定设计内容和设计要求设计一个完整的直流稳压电源电路其主要技术指标要求输出电压可调最大输出电流输出电压变化量稳压系直流稳压电源

10、是一种将工频交流电转换成稳压输出网交流电压变换成符合需要的交流电压并送给整流电路变压器的变比由变压器的副边电压确定整流电路利用单向导电元件把的正弦交流电变换成脉动的直流电滤波电路可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除从而得到-.-word 资料-图 4-4-3 稳压电路输出端波形图 4.5 直流稳压电源电路 如图 4-5-1。经过测试，我选用的是一个 7000 欧的滑动变阻器，如果没有此型号的可以用多个滑动变阻器串联或者用 10000 欧的滑动变阻箱调到 7000 欧姆档。图 4-5-1 直流稳压电源电路总图 在滑动变阻器阻值为 7000 欧姆时的仿真波形如图 4-5-2，输出端（o

11、ut）的电压为 3V。础课模拟电子技术是一门研究对仿真信号进行处理的模拟电路的学科它以半导体二极管半导体三极管和场效应管为关键电子器件包括功率放大电路运算放大电路反馈放大电路信号运算与处理电路信号产生电路电源稳压电路等研究方或负载电阻变化时稳压器的直流输出电压都会保持稳定设计内容和设计要求设计一个完整的直流稳压电源电路其主要技术指标要求输出电压可调最大输出电流输出电压变化量稳压系直流稳压电源是一种将工频交流电转换成稳压输出网交流电压变换成符合需要的交流电压并送给整流电路变压器的变比由变压器的副边电压确定整流电路利用单向导电元件把的正弦交流电变换成脉动的直流电滤波电路可以将整流电路输出电压中的交

12、流成分大部分加以滤除从而得到-.-word 资料-图 4-5-2 直流稳压电路输出端仿真波形图 4.6 调试与测试 根据设计出的总电路图和仿真，逐渐确定所用的各电阻、电容的参数，如图4-6 中所示。经过仿真得出如下波形，在滑动变阻器的阻值为 7000 欧时输出端电压为 3V，阻值接近于 0 时输出电压为 15V，符合设计要求。图 4-6 当滑动变阻器阻值为 7000时的直流稳压电路波形仿真图 4.7 自制封装 另外，为了生成 PCB 图，自制了电源和整流器的封装，分别如图 8-1和图 8-2.础课模拟电子技术是一门研究对仿真信号进行处理的模拟电路的学科它以半导体二极管半导体三极管和场效应管为关

13、键电子器件包括功率放大电路运算放大电路反馈放大电路信号运算与处理电路信号产生电路电源稳压电路等研究方或负载电阻变化时稳压器的直流输出电压都会保持稳定设计内容和设计要求设计一个完整的直流稳压电源电路其主要技术指标要求输出电压可调最大输出电流输出电压变化量稳压系直流稳压电源是一种将工频交流电转换成稳压输出网交流电压变换成符合需要的交流电压并送给整流电路变压器的变比由变压器的副边电压确定整流电路利用单向导电元件把的正弦交流电变换成脉动的直流电滤波电路可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除从而得到-.-word 资料-图 8-1 电源封装 图 8-2 桥式整流器封装 5 元件清单。表 1 电

14、路各元器件清单 名称 标示 参数值 封装号 电 源 Vin 220V/50Hz DY 变压器 TF1 10TO1 DIP4 电桥整流器 D1 18DB05 ZL 电 容 C1 130 F RAD0.1 电 容 C2 65 F RAD0.1 二极管 D2 100HF100PV TO-92A 三极管 Q1 2N1893 TO-5 电 阻 R1 700 AXIAL0.4 电 阻 R2 1500 AXIAL0.4 电 阻 R3 950 AXIAL0.4 滑动变阻器 R4 0-7000 VR5 6 生成 PCB 印刷电路板 仿真结果正确后，就可以开始进行 PCB 板的制作：(1)绘制元件库 (2)绘制原

15、理图 (3)绘制封装库 (4)导入网线表 (5)自动布线 (6)手工调整 如图 6 础课模拟电子技术是一门研究对仿真信号进行处理的模拟电路的学科它以半导体二极管半导体三极管和场效应管为关键电子器件包括功率放大电路运算放大电路反馈放大电路信号运算与处理电路信号产生电路电源稳压电路等研究方或负载电阻变化时稳压器的直流输出电压都会保持稳定设计内容和设计要求设计一个完整的直流稳压电源电路其主要技术指标要求输出电压可调最大输出电流输出电压变化量稳压系直流稳压电源是一种将工频交流电转换成稳压输出网交流电压变换成符合需要的交流电压并送给整流电路变压器的变比由变压器的副边电压确定整流电路利用单向导电元件把的正

16、弦交流电变换成脉动的直流电滤波电路可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除从而得到-.-word 资料-图 6 直流稳压电路 PCB 板 7 分析总结 这次 Protel 课程设计历时将近两个月，我在完成本次课程设计的过程中学到了很多东西。本次课程设计与上学期同样是 Protel 课程设计不同，更强调对我们设计思路的培养和设计能力的检验。在课程设计的过程中，我遇到了许多挫折。比如想要生成 PCB 板就要对各个元件进行封装，一个元器件可以有不同的封装号，一个封装号也可以封装不同的元器件，在网上查找元件对应封装号时就经常出现这种问题，这是就要对原理图中的具体元件参数和封装号进行比对，以免造

17、成生成 PCB 板时找不到节点的错误；另外由于 Win7 系统与 Protel99 的相互不兼容也造成了一些不便。不过，挫折也是一份财富，这会在将来的毕业设计以及工作生活中给我提供经验。通过这次课程设计，我懂得了理论是实际结合是非常重要的，只有把所学到的理论与实践结合起来，从实践中得出结论，才能提高自己的动手能力和独立思考能力。通过这次设计一个可调的直流稳压电源，让我对 Protel 有了更深的了解。这次我们组设计的电路相对简单一些，在生成了正确的 PCB 板后，自动布线后再经过手动调整也使整个图看起来比较明了。通过仿真我们可以验证电路原理图础课模拟电子技术是一门研究对仿真信号进行处理的模拟电

18、路的学科它以半导体二极管半导体三极管和场效应管为关键电子器件包括功率放大电路运算放大电路反馈放大电路信号运算与处理电路信号产生电路电源稳压电路等研究方或负载电阻变化时稳压器的直流输出电压都会保持稳定设计内容和设计要求设计一个完整的直流稳压电源电路其主要技术指标要求输出电压可调最大输出电流输出电压变化量稳压系直流稳压电源是一种将工频交流电转换成稳压输出网交流电压变换成符合需要的交流电压并送给整流电路变压器的变比由变压器的副边电压确定整流电路利用单向导电元件把的正弦交流电变换成脉动的直流电滤波电路可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除从而得到-.-word 资料-是否正确，也可以了解到一

19、个电路所要实现的功能。另外在跟同学的交流中发现，如果要连接比较复杂的电路图，就要事先考虑图的布局问题，生成 PCB 板之前也要先考虑好布局问题，否则会比较混乱。经过这次课程设计，我仍然对一些错误的处理方法不明确，这还需要我今后的大量学习和实践。础课模拟电子技术是一门研究对仿真信号进行处理的模拟电路的学科它以半导体二极管半导体三极管和场效应管为关键电子器件包括功率放大电路运算放大电路反馈放大电路信号运算与处理电路信号产生电路电源稳压电路等研究方或负载电阻变化时稳压器的直流输出电压都会保持稳定设计内容和设计要求设计一个完整的直流稳压电源电路其主要技术指标要求输出电压可调最大输出电流输出电压变化量稳压系直流稳压电源是一种将工频交流电转换成稳压输出网交流电压变换成符合需要的交流电压并送给整流电路变压器的变比由变压器的副边电压确定整流电路利用单向导电元件把的正弦交流电变换成脉动的直流电滤波电路可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除从而得到