模擬電子技術課程設計報告直流穩(wěn)壓電源

1、報告直流穩(wěn)壓電源Company number ： 0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108模擬電子技術課程設計報告設計題目：直流穩(wěn)壓電源設計專業(yè)電氣工程班級學號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(wěn)壓電源是應用極為廣泛的一種電源。直流穩(wěn)壓電源是常用的電子設備，它 能保證在電網(wǎng)電壓波動或負載發(fā)生變化時，輸出穩(wěn)定的電壓。一個低紋波、高 精度的穩(wěn)壓源在儀器儀表、工業(yè)控制及測量領域中有著重要的實際應用價值。直流穩(wěn)壓電源通常由變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓控制電

2、路所組 成，具有體積小，重量輕，性能穩(wěn)定可等優(yōu)點，電壓從零起連續(xù)可調，可串聯(lián) 或關聯(lián)使用，直流輸出紋波小，穩(wěn)定度高，穩(wěn)壓穩(wěn)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(yè)企業(yè)、科研單位及電子維修人員理想 的直流穩(wěn)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(wěn)壓的 電壓供給，才能使其處于良好的工作狀態(tài)。家用電器中的電視機、音響、電腦 尤其是這樣。電網(wǎng)電壓時高時低，電子設備本身耗供電造成不穩(wěn)定因家。解決 這個不穩(wěn)定因素的辦法是在電子設備的前端進行穩(wěn)壓。直流穩(wěn)壓電源廣泛應用于國防、科研、大專院校、實驗室、工礦

3、企業(yè)、電 解、電鍍、充電設備等的直流供電。直流穩(wěn)壓電源設計目的(1)、學習直流穩(wěn)壓電源的設計方法；(2)、研究直流穩(wěn)壓電源的設計方案；(3)、掌握直流穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓系數(shù)和內(nèi)阻測試方法。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(wěn)壓電 路進行穩(wěn)壓四個部分。圖1為電壓經(jīng)過各個部分的波形，交流U1經(jīng)過變壓器 降壓后到較小的交流U2 ,經(jīng)過整流濾波后變?yōu)榧y波很小的直流U4 ,最后由穩(wěn) 壓電路進行穩(wěn)壓輸出。220 V50 Hz直流穩(wěn)壓電源的組成A A 二父諭笠比器。一版的電子女,您g亙源電比枚N父諭電網(wǎng)提供的200V電壓相差較大，為了得到輸

4、出電壓的額定范圍,就需要將電網(wǎng)電壓轉化到合適的數(shù)值。所以，電壓變換部分的主要作用就是將電網(wǎng)電壓變?yōu)樗枰?交流電壓，同時還可以起到直流電源與電網(wǎng)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(wěn)壓電路。盡管經(jīng)過整流濾波后的電壓接近于直流電壓，但是其

5、電壓值的 穩(wěn)定性很差，受溫度、負載、電網(wǎng)電壓波動等因素的影響很大，因此，還必須 有穩(wěn)壓電路，以維持輸出直流電壓的基本穩(wěn)定。1.2.3設計方案的的分析由設計原理可知直流穩(wěn)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(wěn) 壓電源電目的。2.直流穩(wěn)壓電源設計的內(nèi)容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I 12=U 2 /U產(chǎn)N 2 /Nk1/n,因此.變壓器副邊與原邊的功率比為P P尸,式中是變

6、壓器 的效率。根據(jù)電路需要選擇適當?shù)膯蜗嘧儔浩?。圖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。有半波整滴口全波整流， 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。當輸入電壓處于交流電壓正半周時，二極管D1、負載電阻RL D_i構成一 個回路輸出電壓Uo=ui-UD,-UDSO輸入電壓處于交流電壓負半周時，二極管D?、負載電阻RL、D4構成一個回路，輸出電壓Uo=ui-UDz-UD-單項橋式整流電路圖3設變壓器的副邊電壓有效值為U2，則其瞬時值2 = V2 U2 sincot0 當2為正半周時，電流由A點流出，經(jīng)七1、

7、尺乙、七)3流入B點，因 而負載電阻RL上的電壓等于變壓器副邊電壓，即 0= 2，和 D4管承受的反向電壓為2。當2為副半周時，電流由B點流出，經(jīng) 。2、RL s 流入A點，負載電阻尺乙上的電壓等于-“2，即 。二-2 ,。1、D3承受的反向電壓為2。由于01、和 D2、D4兩對二極管交替導通，致使負載電阻尺乙上在 2的整個周期 內(nèi)都有電流通過，而且方向不變，輸出電壓()=| V2 U2 sincot |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%。(3)電容輸出橋式整流電路

8、，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. L參數(shù)計算負載電壓平均值：Lsin 洲3) = -0.9U、 7TJ()乃負載電流平均值：j =o=O9lL Rl , Rl二極管電流的平均值：/ _ 1 / 0 2 L截止二極管承受的最大反向電壓：Urm =同2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(lián)在負載兩端2.3. L電容濾波電路的特點(1)二極管導通角B冗：,導通時間

9、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。選管時一般取萬M = ( 23 )萬加在截止二極管上電壓的最大值接近2同2(2)工程上常用下面經(jīng)驗公式來確定濾波電容C的值，即 C(3-5) (3 )電容濾波電路的輸出電壓源U= (1.1 1.4)&通常情況下取力=1.2力仿真圖如下：圖7穩(wěn)壓電路設計經(jīng)整湍口濾波后的輸出電壓，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(wěn)定性較差。為了獲得穩(wěn)定性好的直流 電壓，應該加上穩(wěn)壓環(huán)節(jié)。壓管穩(wěn)壓電路參數(shù)的選擇(1)硅穩(wěn)壓管的選擇可根據(jù)下列條件初選管子UZ. = U0無max = (2 3) TLmax(2)輸入電壓

10、”的確定一般取 61=(2-3)60(3)限流電阻/?的選擇(略)總電路設計總電路圖圖92.5.1電路工作原理變壓電路將220V市電經(jīng)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(wěn)壓電路穩(wěn)定輸 出電壓，采用具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路穩(wěn)定輸出電壓，該電路可調節(jié)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(wěn)定。仿真圖如下:圖103 .總結所遇到的問題，你是怎樣解決這些問題的(1)波形調不出把負載減小，調節(jié)頻率;(2 )選錯器材或接錯端口檢查電路,重新接

11、;(3 )畫圖時不會用一些工具問老師或同學或上網(wǎng)查；體會收獲及建議本次課程設計是在系統(tǒng)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?guī)砹撕艽蟮氖斋@，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(wǎng)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(wěn)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決這些問題.在解決