模拟电子技术课程设计报告直流稳压电源模板.docx
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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
班
学
业电气工程
级
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
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
整流
电胳
“220V—
50Hzo一
匚耳2各部分电路的作用入土
电源
变压器
交流变压器。
Y图芈滤波
-0—0
电路
稳压
电路
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。
123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1/2=U2/Ui=N2/N1=1/n,因此Pl=P2=Uil2=U2I1.变压器副边与原边的功率比为P2/P1二，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Di、负载电阻RL、D3构
成一个回路输出电压Uo=ui-UDi-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U2，则其瞬时值U2=X2U2sin3t。
当U2为正半周时，电流由A点流出，经D1、RL、D3流入B点，因而负载电阻RL上的电压等于变压器副边电压，即u°=U2，D2和D4管承受的反向电压为-U2。
当U2为副半周时，电流由B点流出，经D2、Rl、D4流入A点，负载电阻Rl上的电压等于-U2，即U°二-U2，Di、D3承受的反向电压为U2。
由于D1、D3和
D2、D4两对二极管交替导通，致使负载电阻Rl上在u2的整个周期内都有电流通过，而且方向不变，输出电压u0=|人2U2sincot10
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倍的交流
（3）电容输出桥式整流电路，二极管承担的最大反向电压为峰值电压（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
221.参数计算
负载电压平均值：
U。
-2U2sintd（t）—V2U20.9U2
o
负载电流平均值：
|土09虫
LRl■Rl
二极管电流的平均值：
I11
Id2Il
截止二极管承受的最大反向电压：
Urm2U2
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0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22U2
（2）工程上常用下面经验公式来确定滤波电容C的值，即
C（3~5）丄
（3）电容滤波电路的输出电压为
U0（1.1~1.4）U2通常情况下取U。
1.2U2
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。
2.4.1硅稳
电路特点
压管稳压O
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
UZ=UO
IZmax=（2〜3）ILmax
⑵输入电压UI的确定
一般取Ul=（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，米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一一检查电路，重新接；
（3）画图时不会用一些工具一一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
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