1、模擬電子技術課程設計報告設計題目:直流穩壓電源設計專 業電氣工程學生姓名 指導教師設計時間2010-2011學年上學期教師評分2011年 月 日目錄1 .概述1.1 直流穩壓電源設計目的 1.2 課程設計的組成部分 2 .直流穩壓電源設計的內容 2.1 變壓電路設計2.2 整流電路設計2.3 濾波電路設計2.4 穩壓電路設計2.5 總電路設計3 .總結3.1 所遇到的問題，你是怎樣解決這些問題的3.3 體會收獲及建議 3.4 參考資料（書、論文、網絡資料） 4 .教師評語5 .成績1.概述電源是各種電子、電器設備工作的動力，是自動化不可或缺的組成部分，直流穩壓電源是應 用極為廣泛的一種電源。直

2、流穩壓電源是常用的電子設備，它能保證在電網電壓波動或負載發生變化時，輸出穩定的電壓。一個低紋波、高精度的穩壓源在儀器儀表、工業控制及測量領域 中有著重要的實際應用價值。直流穩壓電源通常由變壓器、整流電路、濾波電路、穩壓控制電路所組成，具有體積小， 重量輕，性能穩定可等優點，電壓從零起連續可調，可串聯或關聯使用，直流輸出紋波小，穩 定度高，穩壓穩流自動轉換、限流式過短路保護和自動恢復功能，是大專院校、工業企業、科 研單位及電子維修人員理想的直流穩壓電源。適用于電子儀器設備、電器維修、實驗室、電解 電鍍、測試、測量設備、工廠電器設備配套使用。幾乎所有的電子設備都需要有穩壓的電壓供 給，才能使其處于

3、良好的工作狀態。家用電器中的電視機、音響、電腦尤其是這樣。電網電壓 時高時低，電子設備本身耗供電造成不穩定因家。解決這個不穩定因素的辦法是在電子設備的 前端進行穩壓。直流穩壓電源廣泛應用于國防、科研、大專院校、實驗室、工礦企業、電解、電鍍、充電 設備等的直流供電。1.1 直流穩壓電源設計目的(1)、學習直流穩壓電源的設計方法；(2)、研究直流穩壓電源的設計方案；(3)、掌握直流穩壓電源的穩壓系數和內阻測試方法。1.2 課程設計的組成部分1.2.1 設計原理設計電路框圖設計電路框圖如圖 1所示，包括變壓器降壓，整流濾波電路濾波，穩壓電路進行穩壓四個部分。圖1為電壓經過各個部分的波形，交流U1經過

4、變壓器降壓后到較小的交流U2,經過整流濾波后變為紋波很小的直流U4,最后由穩壓電路進行穩壓輸出。»220 V 50 Hz直流穩壓電源的組成fW200V電壓相差較交流變壓器。一般的電子設備所需要的直流電壓較之交流電網提供的大，為了得到輸出電壓的額定范圍，就需要將電網電壓轉化到合適的數值。所以，電壓變換部 分的主要作用就是將電網電壓變為所需要的交流電壓，同時還可以起到直流電源與電網的隔離 作用。整流電路。整流電路的作用是將變換后的交流電壓轉換為單方向的脈沖電壓。由于這種電 壓存在著很大的脈動部分（稱為紋波），因此，一般還不能直接用來給負載供電，否則，紋波會嚴重影響到負載的性能指標。濾波電

5、路。濾波部分的作用是對整流部分輸出的脈動直流進行平滑，使之成為含交變成分 很小的直流電壓。也就是說，濾波部分實際上使一個性能較好的低通濾波器，且其截止頻率一 定低于整流輸出電壓的基波頻率。穩壓電路。盡管經過整流濾波后的電壓接近于直流電壓，但是其電壓值的穩定性很差，受溫度、負載、電網電壓波動等因素的影響很大，因此，還必須有穩壓電路，以維持輸出直流電 壓的基本穩定。1.2.3設計方案的的分析由設計原理可知直流穩壓電源應由幾部分組成，而且各個部分相對獨立，因此，在進行設 計電路的時候我們采用各個部分分別設計，獨立選擇元器件，獨立測試的方法，最后將這幾部 分進行組裝和調試，最終達到設計完整直流穩壓電源

6、電目的。2.直流穩壓電源設計的內容2.1 變壓電路設計變壓電路相對簡單，僅有一個單相變壓器，變壓器將220V市電轉化為電路能承擔的電壓。理想變壓器滿足 11/I 2 =U 2 /U i =N 2 /N 1 =1/n,因此P 1 =P 2 =U 1 I 2 =U 2 11 .變壓器副邊與原 邊的功率比為 P2/P 1="，式中”是變壓器的效率 。根據電路需要選擇適當的單相變壓器。圖22.2 整流電路設計整流電路是把交流電能轉換為直流電能的電路。有半波整流和全波整流，最常用的是單相 橋式整流電路。本設計也采用了單相橋式整流電路，所謂橋式整流電路，就是用二極管組成一 個整流電橋。當輸入電壓

7、處于交流電壓正半周時，二極管D1、負載電阻 RL、D 3構成一個回路輸出電壓Uo=ui-UD 1-UD 3。輸入電壓處于交流電壓負半周時，二極管 D2、負載電阻 RL、D 4構成 一個回路，輸出電壓Uo=ui-UD 2 -UD 4。單項橋式整流電路設變壓器的副邊電壓有效值為 U 2，則其瞬時值 u 2 = V2 U 2 sin cot。當U2為 正半周時，電流由 A點流出，經 D 1、 RL、 D 3流入B點，因而負載電阻 R L上的 電壓等于變壓器副邊電壓，即 U0 = U2, D2和D4管承受的反向電壓為 -u 2。 當U 2為副半周時，電流由 B點流出，經 D 2 R L D 4流入A點

8、，負載電阻R L上的電壓等于-u2,即U0=-u2 , D 1 D 3承受的反向電壓為 u 2。 由于D 1 、D 3和D 2、D 4兩對二極管交替導通，致使負載電阻R L上在u 2的整個周期內都有電流通過，而且方向不變，輸出電壓u 0 =| V2 U 2 sin cot |o單項橋式整流電路的波形圖圖4通過上述分析，可以得到橋式整流電路的基本特點如下：(1)橋式整流輸出的是一個直流脈動電壓。(2)橋式整流電路的交流利用率為100% o(3)電容輸出橋式整流電路，二極管承擔的最大反向電壓為2倍的交流峰值電壓(電容輸出時電壓疊加)。(4)橋式整流電路二極管的負載電流僅為半波整流的一半。(5)實際

9、電路中，橋式整流電路中二極管和電容的選擇必須滿足負載對電流的要求。仿真圖如下：2.2.1.參數計算負載電壓平均值:Uo1, .、2, c c.= 2U 2 sin ；：td (；二，t) =- 2U 2 = 0.9U 2二0 二負載電流平均值:Rl二極管電流的平均值:= 2IL截止二極管承受的最大反向電壓:2.3濾波電路設計電容濾波的基本工作原理就是利用電容的充放電作用，使負載電壓趨于平滑。電容并聯在負載兩端2.3.1. 電容濾波電路的特點(i)二極管導通角,導通時間縮短了，流過二極管的瞬時電流很大,故對二極管的要求提高了。選管時一般取IFM = (2-3 ) IF加在截止二極管上電壓的最大值

10、接近(2)工程上常用下面經驗公式來確定濾波電容C的值，即C 一(35)(3)電容濾波電路的輸出電壓為2RlU0 = (1.1T4腦常情況下取Uo -1.2U仿真圖如下:2.4穩壓電路設計經整流和濾波后的輸出電壓,雖然脈動的交流成分很小，但是仍會因交流電源電壓的波動和負載的變化而變化，穩定性較差為了獲得穩定性好的直流電壓，應該加上穩壓環節。電路特點壓管穩壓電路參數的選擇(1)硅穩壓管的選擇可根據下列條件初選管子UZ = UOIZmax = (2 3) ILmax(2)輸入電壓UI的確定一般取 UI=(23) UO(3)限流電阻R的選擇(略)2.5總電路設計總電路圖2.5.1 電路工作原理變壓電路

11、將220V市電經過電源變壓器降壓后，變成15V左右的低幅交流電。再通過整流電路將交流電流整流，將正弦波電壓變成單一方向的脈動電壓。然后通過LC濾波電路濾波，是輸出電壓平緩。最后通過穩壓電路穩定輸出電壓，采用具有放大環節的串聯型穩壓電路穩定輸出電壓，該電路可調節輸出電壓，集成運放工作在深度負反饋，輸出電阻趨于零，因而電壓相當穩定。仿真圖如下：圖103.總結3.1 所遇到的問題，你是怎樣解決這些問題的（1）波形調不出一一把負載減小，調節頻率;(2)選錯器材或接錯端口一一檢查電路，重新接;(3)畫圖時不會用一些工具一一問老師或同學或上網查；3.3 體會收獲及建議本次課程設計是在系統學習模擬電子技術基礎之后通過查閱相關資料完成的，這次課 程設計給我帶來了很大的收獲，讓我學到了很多，不僅掌握了簡單的電子電路的設計與制作， 也掌握了論文寫作的方法和格式。在制作電路時，我深深體會到連接電路時一定要認真仔細， 每一步驟都要認真分析。怎樣看電路圖以前是我們學習模擬電子技術的一大難題。為了提高且掌握看圖、識圖、分 析圖的方法和技巧，我們特地從網上查找了些專題文章，詳細了解各類電路圖的基本原理和分 析方法。直流穩壓電源的工作原理以及它的要求和性能指標。也讓我們認識到在此次設計電路中所 存在的問題；而通過不斷的努力去解