串联型直流稳压电源方案与仿真.docx

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串联型直流稳压电源方案与仿真

模拟电路课程设计报告

设计内容:

串联型直流稳压电源

设计一个输出电压在6~15V可调的串联型直流稳压电源，将市电（220V/50HZ的交流电>经电源变压器，整流电路，滤波电路，稳压电路后转变为6~15V的直流稳定电压。

一：

设计要求

二：

直流稳压电源原理描述

三：

设计步骤及电路元件选择

四：

各模块电路图及其仿真结果

五：

总的电路图及其仿真结果

六：

总结

一：

设计要求

设计一个最大负载电流100mA左右，输出电压在6~15V可调的串联型直流稳压电源，将市电（220V/50HZ的交流电>经电源变压器，整流电路，滤波电路，稳压电路后转变为6~15V的直流稳定电压。

二：

直流稳压电源原理描述

电子设备一般都需要直流电源供电。

这些直流电除了少数直接利用干电池和直流发电机外，大多数是采用把交流电<市电）转变为直流电的直流稳压电源。

图<1）直流稳压电源框图

图（4>具有放大环节的串联型稳压电路

图<5）串联型直流稳压电源电路图

直流稳压电源由电源变压器、整流、滤波和稳压电路四部分组成，其原理框图如图<1）所示。

电网供给的交流电压U1（220V,50Hz>经电源变压器降压后，得到符合电路需要的交流电压U2，然后由整流电路变换成方向不变、大小随时间变化的脉动电压U3，再用滤波器滤去其交流分量，就可得到比较平直的直流电压UI。

但这样的直流输出电压，还会随交流电网电压的波动或负载的变动而变化。

在对直流供电要求较高的场合，还需要使用稳压电路，以保证输出直流电压更加稳定。

图<2）,<3），<4）串联起来就组成了具有放大环节的串联型稳压电源电路图，即图<5），其整流部分为单相桥式整流、电容滤波电路。

稳压部分为具有放大环节的串联型稳压电路，它由调整元件<晶体管Q1，Q2组成的复合管）；比较放大器<集成运放A）；取样电路R2、R4、R3，基准电压DZ、R1等组成。

整个稳压电路是一个具有电压串联负反馈的闭环系统，其稳压过程为：

当电网电压波动或负载变动引起输出直流电压发生变化时，取样电路取出输出电压的一部分送入比较放大器，并与基准电压进行比较，产生的误差信号经比较放大器放大后送至调整管的基极，使调整管改变其管压降，以补偿输出电压的变化，从而达到稳定输出电压的目的。

三：

设计步骤及电路元件选择

设计过程采用模块化进行，先依次设计好各模块电路及仿真无误后，再将它们串联起来组成总的电路图；

电路元件选择：

1：

Ui的确定

Ui=Uo+Uce,因为Uomax=15V,Uce>Uces=1~2V,取Uces=2V,所以Ui=Uomax+Uces=17V。

2:

调整管的选择

Ucemax=Ui-Uomin=17-6=11V,查表选择D42C3，为扩大输出电流范围，采用D42C8和D42C3构成的复合管。

3：

稳压二极管Dz的选择

Uz小于等于Uomin=6V,所在选用ZPD5.1稳压管，参数为Uz=5.18V,Iz=1~10mA；

4：

电阻R1的选择

UR1=Ui-Uz=17-5=12V,IR1取10mA,R1=UR1/IR1=1.2k,R1取1k。

5:

集成运放的选择

因为本电路对集成运放要求不高，所以选用通用型集成运放；

6：

滤波电容C1的选择

为提高滤波效果，C1选用470uf的电解电容；

7：

取样环节的电阻R2，R3，R4的确定

Uomax=（R2+R3+R4>*Uz/R3

Uomin=（R2+R3+R4>*Uz/（R3+R4>

其中R4为最大阻值为1Ko的滑动变阻器，Uz=5.18V,Uomax=15V,Uomin=6V,联立方程，可求得R2=264ohm,R3=666ohm。

8：

U2及变压器的确定

对于全波整流电路，Ui=1.2U2,所以U2=Ui/1.2=14V,所发选用变比为10：

1的变压器，再通过电阻分压后得到14V电压；

9：

整流二极管的选择

URm>1.1*1.414*U2=1.1*1.414*14=22V,查表选用1B4B42

四：

各部分电路图及其仿真结果

1电源变压器电路图及其仿真结果

电源变压器将交流市电<220V/50HZ）电网电压u1变为合适的交流电压u2

2单相桥式整流电路图及其仿真结果

整流电路的任务是把交流电压转变为直流脉动的电压

电路图：

仿真结果：

3电容滤波电路图及其仿真结果

电路图：

仿真结果：

滤波电容C=22uf

滤波电容C=470uf时

4具有放大环节的串联型稳压电路图及其仿真结果

五：

总的电路图及其仿真结果

通过调节滑动变阻器R4的阻值可得到6~15V稳定的直流电压

仿真结果：

输入电压U2波形图

输出电压U0波形图

六：

课程设计总结与体会

1通过这次稳压电源的设计,使我巩固和加深了在模拟电子技术课程中所学的理论知识，对整流电路,滤波电路,稳压电路等的认识更加深刻,并学会查阅相关手册和资料，提高了分析问题，解决问题的能力；

2采用分模块的设计顺序可以优化设计流程，使之更符合逻辑性。

但是需要注意的是，在其中每个环节必须认真进行，如果某模块电路没有设计好，或者存在错误，则总的电路必然会受到影响,所以在设计过程中我们要保持认真严谨的态度；

3这次课程设计是一次理论联系实际的过程，在设计中遇到了许许多多的实际问题，在理论上正确的结果在模拟时可能出现各种各样意料之外的结果，这就需要我们在设计的过程中从实际出发，尽可能的考虑到实际情况。

另外，在遇到问题时要学会用理论联系实际的方法分析问题，解决问题；

4通过这次课程设计，使我基本掌握了设计软件Multisim2001的使用方法,且初步掌握了电子电路的设计方法,在以后还需多加练习，熟练掌握；

5回顾本次课程设计，至今感慨颇多，从选题到定稿，从理论到实践，使我懂得了理论和实际相结合的重要性，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正掌握知识，从而提高自己的实际动手能力和独立思考能力；