模拟电子技术课程设计报告直流稳压电源

模拟电子技术课程设计报告

教师评分

2011年月日

3.3体会收获及建议 (14)

3.4参考资料（书、论文、网络资料） (15)

4.教师评语 (15)

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

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

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。

独

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。

220V 50Hz

2

u

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2

u 。由于

1D ﹑3D 和2D ﹑4D 两对

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

L

C R

+

-D

u

图6

2.3.1.电容滤波电路的特点

2

2

2

9.0

2

2

)

(

sin

2

1

U

U

t

td

U

U=

=

=?π

ω

ω

π

π

L

L

L R

U

R

U

I2

09.0

=

=

D L

1

2

I I

=

RM2

2

U U

=

（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：

2

2

2U

L

R

T

C

2

)5

~

3(

≥

2

)4.1

~

1.1(U

U=

2

2.1U

U

o

=

U R

I

U

I

R D

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

可根据下列条件初选管子

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

直流稳压电源的设计

4.教师评语