1、機電工程學院模擬電子課程設計報告（論文） 題目： 1.25v-15v可控直流穩壓源的設計與仿真設 計 題 目 可控直流穩壓源的設計與仿真 所學專業名稱 自動化 班 級 學 號 學 生 姓 名 指 導 教 師 2015年12月10日到2015年12月16日機電工程學院模擬電子技術課程設計任 務 書設計（論文）名稱： 1.25v-15v可控直流穩壓源的設計與仿真 專業： 自動化 學生姓名 指導教師： 下達時間：2015年12月10日 一、課程設計任務：1.運用模擬電子技術的理論知識設計一種電壓可調的直流穩壓電源，輸出電壓范圍1.25V15V之間可調，輸出電流可達1.5A。2.測出設計電路的輸出電阻

2、；3.測出設計電路的穩壓系數，并將穩壓系數減到最小；4.學習電路仿真過程，繪制電路圖，進行基本的仿真試驗對設計的電路進行性能分析。二、課程設計的基本要求：1. 能夠實現設計任務的基本功能；2. 至少設計兩種可調電源的實例，并論證方案；3. 要求依據要求運用模擬電子技術的理論設計、制定實驗方案，并撰寫課程設計論文要求符合模板的相關要求，字數要求4000字以上。目錄一、設計任務與要求21.1設計任務21.2設計要求2二、總體方案設計32.1 直流穩壓電源的基本原理32.2 直流穩壓電源的種類及選用3三、單元電路設計與參數計算5四、總原理圖及元器件清單6五、安裝與調試（或者仿真與

3、調試）7六、性能測試與分析86.1整流濾波電路86.1.1 整流電路86.1.2濾波電路96.2 穩壓電路10七、結論與心得10八、參考文獻10 課程設計題目一、設計任務與要求 1.1設計任務運用模擬電子技術的理論知識設計一種電壓可調的直流穩壓電源，輸出電壓范圍1.25V15V之間可調，輸出電流可達1.5A。1.2設計要求1. 具體參數要求：輸入電壓：220V；輸出電壓：1.25- 15V可調直流電壓；輸出電流：最大電流為1.5A；保護電路：過流保護、短路保護。2. 能夠實現設計任務的基本功能。3. 依據要求運用模擬電子技術的理論設計、制定實驗方案，至少設計兩種電源的實例，

4、并論證方案。4.學習電路仿真過程，繪制電路圖，進行基本的仿真試驗對設計的電路進行性能分析。二、總體方案設計2.1 直流穩壓電源的基本原理直流穩壓電源一般由電源變壓器、整流電路、濾波電路及穩壓電路組成，圖2-1為直流穩壓電源基本原理框圖。 圖2.1 基本原理框圖基本原理： 1.電源變壓器：電源變壓器的作用是將220V的交流電壓變換為可以提供整流濾波電路所需的電壓。 2.整流電路：利用單向導電元件二極管，把50Hz的正弦交流電變換成脈動的直流電。 3.濾波電路：可以將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分加以濾除，從而得到比較平滑的直流電壓。 4.穩壓

5、電路：穩壓電路的功能是使輸出的直流電壓穩定，不隨交流電網電壓和負載的變化而變化。2.2 直流穩壓電源的種類及選用直流穩定電源一般可分為化學電源，線性穩定電源和開關型穩定電源，它們又分別具有各種不同類型： 1.化學類穩壓電源 我們平常所用的干電池、鉛酸蓄電池、鎳鎘、鋰離子電池均屬于這一類，它們都各有自己的優缺點 近年來，又產生了智能電池。在充電電池材料技術方面，美國研發人員發現錳的一種碘化物，用這種碘化物可以制造出價廉、體積小、放電時間長，多次充電后仍然保持性能良好的環保型充電電池。 2.線性穩壓電源 線性穩壓電源有一個特點就是它的功率

6、器件調整管工作在線性區，通過調整管之間的電壓降來穩定輸出。由于調整管靜態損耗大，需要安裝一個很大的散熱器給它散熱。 優點：穩定、紋波小、可靠、容易做成多路、輸出連續可調的成品。 缺點：體積大、質量大、效率相對較低。3.開關型直流穩壓電源 開關型直流穩壓電源是一種和線性穩壓截然不同的穩壓電源，按起開關作用的振蕩電路組成形式分有自激開關式和他激開關式；按起穩壓控制作用的脈沖占空比形式分有脈寬調制式和頻率調制式。它的調整管不是工作在線性區，而是飽和區及截止區即開關狀態，這是和線性穩壓源最大的區別。開關電源因此而得名。 優點：小巧，質量小，穩定性能好。 

7、;缺點：相對于線性電源來說，電路相對復雜，成本較高，紋波電壓輸出大。下面就介紹幾種開關電源： （1）AC/DC 電源 該類電源也稱一次電源，它自電網取得能量，經過高壓整流濾波得到一個直流高壓，供AC/DC 變換器在輸出端獲得一個或幾個穩定的直流電壓。 （2）通信電源 通信電源其實質上就是AC/DC變換器式電源，只是它一般以直流48V或24V供電，并用后備電池作DC供電的備份，將DC的供電電壓變換成電路的工作電壓，一般它又分中央供電、分層供電和單板供電三種，以后者可靠性最高。 （3）電臺電源 電臺電源輸入AC220V

8、/110V，輸出DC13.8V,功率由所供電臺功率而定。為防止AC電網斷電影響電臺工作,而需要有電池組作為備份,所以此類電源除輸出一個13.8V直流電壓外,還具有對電池充電自動轉換的功能。 （4）模塊電源 隨著科學技術的飛速發展，對電源可靠性、容量/體積比的要求越來越高，模塊電源越來越顯示出其優越性。它工作頻率高、體積小、可靠性高，便于安裝和組合擴容，所以越來越被廣泛采用。目前，目前國內雖有相應模塊生產，但因生產工藝未能趕上國際水平，故障率較高。  模塊電源目前雖然成本較高，但從產品的漫長應用周期的整體成本來看，特別是因系統故障而導致的高昂的維修成本及商

9、譽損失來看，選用該電源模塊還是合算的。 （5）特種電源 高電壓小電流電源、大電流電源、400Hz輸入的AC/DC電源等，可歸于此類，可根據特殊需要選用。三、單元電路設計與參數計算（一）根據設計所要求的性能指標，選擇集成三端穩壓器選可調式三端穩壓器LM317，其特性參數Vo=1.25V-37V，Iomax=1.5A，最小輸入、輸出壓差(V-V)=3V，最大輸入、輸出壓差(V-V)=40V.由計算得V1.25(1+R/R)，取R=200，則R=，故取Rp為5K的精密線繞可調電位器。 （二）選電源變壓器輸入電壓V的范圍為：Vomax+(V-V)minVVomin+(V-V)max

10、 24V+3VV1.25V+40V 27VV41.25V副邊電壓VV/1.1=27/1.1V，取V=27V，副邊電流I>Iomax=0.3A，取I=0.5A，則變壓器副邊輸出功率PIV=13.5W.變壓器的效率=0.6，則原邊輸入功率P1P2/=22.5W，為留有余地，選功率為30W的電源變壓器。 （三）選整流二極管及濾波電容整流二極管耐壓VV=V，IIOmax =0.3A 為了焊接便利，選擇整流橋KBP307(1000V 6.0A)作為整流部分。濾波電容: 為了留有余地，取2200uF/50V 作濾波電容。 （四）保護管VD1 ,VD2集成穩壓器如果離濾波電容C1較遠,應在靠近LM31

11、7輸入端接0.1旁路電容C2，接在調整端和地之間的電容C3用來旁路電位器兩端的紋波電壓。當C3容量為10時,紋波抑制比可提高20dB,減小到原來的十分之一。另一方面,由于C3的接入,一旦輸入或輸出端發生短路,C3中儲存的電荷會通過穩壓器內部的調整管和基準放大管而損壞穩壓器,故在R兩端并接二極管VD2.在沒有容性負載的情況下,穩壓器可以穩定地工作,但當輸出端有500-5000pF的容性負載時,容易發生自激。為抑制自激,在輸出端接一只25的鋁電解電容C4,它還可以發送電源的瞬態響應。但當輸入端發生短路時,C4中儲存的電荷將對穩壓器輸出端放電,放電電流可能損壞穩壓器，故在穩壓器兩端并接保護二極管VD

12、2.VD1和VD2 都選用IN4007：額定電流1A，最大反向電壓100V.四、總原理圖及元器件清單1總原理圖2元件清單元件序號型號主要參數數量電壓源 V1220V 50Hz1變壓器Power 10 to 130w1橋式整流KBP3071000V 6A1電容 C1 C2 C3 C4 2.2mF 100nF 10uF 25uF各1電阻R12001二極管VD1 VD21N40071A 100V2三端穩壓器ICLM317Vo=1.25V-37V Iomax=1.5A1滑動電阻器RpKey-A5k1五、安裝與調試（或者仿真與調試）按圖所示安裝集成穩壓電路，然后從穩壓器的輸入端加入直流電壓£，

13、調節Rw，若輸出電壓也跟著發生變化，說明穩壓電路工作正常。用萬用表測量整流二極管的正、反向電阻，正 確判斷出二極管的極性后，然后安裝整流濾波電路。 安裝時要注意，二極管和電解電容 的極性不要接反。經檢查無誤后，才將電源變壓器 與整流濾波電路連接，通電后，用示波器或萬用表 檢查整流后輸出電壓UI的極性，若UI的極性為負，（其中：D5、D6為IN4001型二極管， 則說明整流電路沒有接對，此時若接入穩壓電路就會損壞集成穩壓器。因此確定UI的 極性為正后，斷開電源，按圖所示 將整流濾波電路與穩壓電路連接起來。 

14、然后接通電源，調節RW的值，若輸出電壓滿足設計指標，說明穩壓電源中各級電路都能正常工作，此時就可以進行 各項指標的測試。圖5-1穩壓電路圖5-2整流濾波電路六、性能測試與分析 6.1整流濾波電路 整流電路將交流電壓變換成脈動的直流電壓。再經濾波電路濾除較大的紋波成分，輸出紋波較小的直流電壓。常用的整流濾波電路有單相半波整流濾波、全波整流濾波、橋式整流濾波等。 各濾波電容C滿足RLC（35）T/2，其中T為輸入交流信號的周期，RL為整流濾波電路的等效負載電阻。圖6-1整流濾波電路圖6.1.1 整流電路 整流電路（rectifying c

15、ircuit）把交流電轉換為直流電的電路。大多數整流電路由變壓器、整流主電路和濾波器等組成。它的廣泛應用是在直流電動機的調速、發電機的勵磁調節、電解、電鍍等領域。整流電路通常由主電路、濾波器和變壓器組成。1970年以后，多用硅整流二極管和晶閘管組成主電路。濾波器接在主電路與負載之間，用于濾除脈動直流電壓中的交流成分。實現交流輸入電壓與直流輸出電壓間的匹配以及交流電網與整流電路之間的電隔離是變壓器的主要作用。圖6-2整流電路圖6.1.2濾波電路 濾波電路的作用是濾去整流輸出電壓中的交流分量，一般由電抗元件組成的濾波電路，如在負載電阻兩端并聯電容器C，或與負載串聯電感器L，以及由電容，電

16、感組成而成的各種復式濾波電路。     由于電抗元件在電路中具有儲能功能，并聯的電容器C在電源輸出的電壓升高時，能把部分能量儲存起來，而當電源電壓降低時，就把能量釋放出來，使負載電壓變化幅度小，即電容C具有平波的作用；與負載串聯的電感L,當電源流過的電流增加（由電源電壓增加引起）時，它把能量儲存起來，而當電流減小時，又把能量釋放出來，使負載電流變化小，即電感L也有平波作用。 濾波電路形式很多，為了掌握它的分析規律，把它分為電容輸入式（電容器C接在最前面）和電感輸入式（電感器L接在最前面）。前一種濾波電路多用于小功率電源中，而后一種濾波電路多用于較大功率電源中（而且當電流很大時，僅用一電感器與負載串聯）。圖6-3濾波電路圖6.2 穩壓電路 穩壓電路根據調整原件類型可分為電子管穩壓電路3、三極管穩壓電路4、可控硅穩壓電路5、集成穩壓電路等。圖64穩壓電路圖七、結論與心得課程設計是我們大學學習過程中一個十分重要的環節。課程設計成為我們畢業的一個前奏。這對于我們來說意義非常重大。是鍛煉我們運用所學知識正確分析和解決實際問題的一個重要方面，也是培養應用型專門人才的要求。 經過近一個周的選題研究，從選題和資料、分析設計步驟、制作電路圖、仿真