模拟电子技术课程设计报告直流稳压电源模板

模拟电子技术课程设计报告 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 ........................................ 2 1.1直流稳压电源设计目的 ................. 2 1.2课程设计的组成部分 .................. 3 2.直流稳压电源设计的内容 ...................... 4 2.1变压电路设计 ......................... 4 2.2整流电路设计 ........................ 4 2.3滤波电路设计 ........................ 6 2.4稳压电路设计 ........................ 7 2.5总电路设计 .......................... 8 3.总结 ........................................ 9 3.1所遇到的问题，你是怎样解决这些问题的 . 9 3.3体会收获及建议 ...................... 9 3.4参考资料（书、论文、网络资料） ..... 10 4.教师评语 ................................... 10 5.成绩 ........................ 错误!未定义书签。 1.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。

1.1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。 1.2课程设计的组成部分 1.2.1 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1

1.2.2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。

1.2.3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.直流稳压电源设计的内容 2.1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。

图2 2.2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2U,则其瞬时值2u=22Usinωt。当2u为正半周时，电流由A点流出，经1D、LR、3D流入B点，因而负载电阻LR上的电压等于变压器副边电压，即0u=2u，2

D

和4D管承受的反向电压为 -2u。当2u为副半周时，电流由B点流出，经2D﹑LR﹑4D流入A点，负载电阻LR上的电压等于 -2u，即0u=-2u，1D﹑3D承受的反向电压为2u。由于1D﹑3D和

2D﹑4D两对二极管交替导通，致使负载电阻LR上在2u的整个周

期内都有电流通过，而且方向不变，输出电压0u=|22Usinωt |。 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5

2.2.1.参数计算

负载电压平均值： 负载电流平均值： 二极管电流的平均值： 截止二极管承受的最大反向电压： 2.3滤波电路设计 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6

2.3.1.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

222009.022)(sin21UUttdUU



LLLRUR

UI209.0

DL12II

RM22UU UR I UI RD

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） IF

加在截止二极管上电压的最大值接近 （2）工程上常用下面经验公式来确定滤波电容C的值，即 （3）电容滤波电路的输出电压为 通常情况下取 仿真图如下： 图7 2.4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

图8 2.4.1硅稳压管稳压电路参数的选择

( 1) 硅稳压管的选择

222ULRTC2)5~3(20)4.1~1.1(UU22.1UUo 可根据下列条件初选管子 UZ = UO

IZmax= (2 ~ 3) ILmax

(2) 输入电压UI的确定 一般取UI=(2~3)UO (3) 限流电阻R的选择（略） 2.5总电路设计 总电路图

图9

2.5.1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，