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.........................................

1.1直流稳压电源设计目的 ..................

1.2课程设计的组成部分...................

2.直流稳压电源设计的内容.......................

2.1变压电路设计..........................

2.2整流电路设计.........................

2.3滤波电路设计.........................

2.4稳压电路设计.........................

2.5总电路设计...........................

3.总结.........................................

3.1所遇到的问题，你是怎样解决这些问题的..

3.3体会收获及建议.......................

3.4参考资料（书、论文、网络资料） .......

4.教师评语.....................................

5.成绩.........................................

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I

1/I

2

=U

2

/U

1

=N

2

/N

1

=1/n,因此

P

1=P

2

=U

1

I

2

=U

2

I

1

.变压器副边与原边的功率比为P

2

/P

1

=η,式中η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D 1、负载电阻RL 、D 3构

成一个回路输出电压Uo=ui-UD 1-UD 3。输入电压处于交流电压负半周

时，二极管D 2、负载电阻RL 、D 4构成一个回路，输出电压

Uo=ui-UD 2-UD 4。

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 =

22U sin ωt 。当2u 为正半周时，电流由A 点流出，经

1D 、L R 、3D 流入B 点，因而负载电阻

L R 上的电压等于变压器副边电压，即0u =2u ，2D 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 ﹑L R ﹑4D 流入A 点，负载电阻L R 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L R 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 =|

22U sin ωt |。

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)(sin 21U U t td U U ===?π

ωωππL

L L R U R U I 2

09.0==D L 12

I I =RM 22U

U =

U R I U

I

R D 的瞬时电流很大，故对二极管的要求提高了。 选管时一般取 I FM =

（2---3） I F

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 222U L R T

C 2)

5~3(≥20)4.1~1.1(U U =22.1U U o =

可根据下列条件初选管子

U Z= U O

I Zmax= (2 ~ 3) I Lmax

(2) 输入电压U I的确定

一般取U I=(2~3)U O

(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，

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10

3.总结

3.1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；

3.3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。

3.4参考资料（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.教师评语