串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)

1、 模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)姓 名學(xué) 號院、系、部班 號完成時間摘 要此系統(tǒng)采用分立元件組成串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源。主要經(jīng)過變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓、限流等各部分組成。其中變壓部分由電源變壓器實(shí)現(xiàn)得到二次側(cè)電壓。整流部分由單相橋式整流電路實(shí)現(xiàn)。濾波通過電容具有維持兩端電壓不變的特性而得到平滑的電壓波形，故將一個大電容與負(fù)載并聯(lián)。由于電網(wǎng)電壓的波動整流電路的輸出電壓會隨二次側(cè)電壓變化而變化，因此需要加入穩(wěn)壓電路得到更加穩(wěn)定的直流電壓。設(shè)計(jì)的穩(wěn)壓電源部分采用三端集成穩(wěn)壓器LM7909CT外加電源變壓器實(shí)現(xiàn)此功能，再通過單二極管來起過流保護(hù)電路，實(shí)現(xiàn)了保護(hù)功能。穩(wěn)壓部分采用了三端集成穩(wěn)壓器

2、LM7909T實(shí)現(xiàn)變壓器采用了鐵心和繞組來實(shí)現(xiàn)，穩(wěn)壓電路采用四個二極管實(shí)現(xiàn)，再經(jīng)電容濾波電路及三端集成穩(wěn)壓器LM7909CT，使輸出電壓降低到-9V，輸出電流最大可以達(dá)到。關(guān)鍵詞：整流濾波穩(wěn)壓LM7909CT目 錄第1章設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1第2章方案與論證12.1變壓器部分12.2整流部分12.3濾波部分22.4穩(wěn)壓部分2第3章單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算33.1變壓器部分電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算33.2整流部分電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算33.3 濾波部分電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算43.4 穩(wěn)壓部分電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算4第4章仿真與調(diào)試5第5章結(jié)論與心得7第6章參考文獻(xiàn)8第1章設(shè)計(jì)任務(wù)與要求采用三端集成穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)一個穩(wěn)壓電源，

3、其性能指標(biāo)如下：(1)輸出電壓,最大輸出電流。(2)電網(wǎng)電壓波動±10%，穩(wěn)壓系數(shù)為。(3)內(nèi)阻0.1(4)工作溫度2540。(5)有過流保護(hù)電路，當(dāng)負(fù)載電流超過1.5IL時過流保護(hù)電路工作。第2章方案與論證直流穩(wěn)壓電源一般是由直流電源變壓器、整流電路、濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成（其組成如圖2-1所示 ），這種電源的供電方式是把電網(wǎng)的交流電經(jīng)過降壓、整流、濾波和穩(wěn)壓之后，轉(zhuǎn)化為直流電向電路提供能量。電源變壓器整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路圖2-1直流穩(wěn)壓電源結(jié)構(gòu)圖和穩(wěn)壓過程2.1變壓器部分變壓器部分是由電源變壓器將交流電網(wǎng)220V的電壓變?yōu)樗枰碾妷褐?，并輸送給整流部分，變壓器的變比由變壓

4、器的副邊電壓確定。 2.2整流部分 此實(shí)驗(yàn)的整流部分主要采用橋式電路，即由四個二極管交叉而成。但使用二極管時應(yīng)注意以下問題：(1) 最大整流電路 If指二極管長期運(yùn)行允許通過的最大正向平均電流。若使用時超過此值，則有可能燒壞二極管。(2) 最高反向工作電壓Urm是指允許施加在二極管兩端的最大電壓，一般通常為擊穿電壓的一半。(3) 反向電流Ir指二極管未擊穿時的反向電流值。其值會隨著溫度的升高而急劇增加，其值越小，則二極管的單向?qū)щ娦栽胶?。但是反向電流值會隨著溫度的上升而顯著增加。(4) 最高工作頻率f指保證二極管單向?qū)щ姇r的最高導(dǎo)電頻率。當(dāng)工作頻率超過其限度時，二極管的單向?qū)щ娦阅芫蜁儾?。?/p>

5、實(shí)橋式整流電路相當(dāng)于理想二極管，即正偏時導(dǎo)通，電壓值降為零伏，相當(dāng)于理想開關(guān)閉合；反偏時截止，電流值為零，相當(dāng)于理想開關(guān)斷開。2.3濾波部分 整流電路將交流電變?yōu)槊}動直流電，但其中含有大量的交流成分（稱為紋波電壓）。為了獲得較為平滑的直流電壓，應(yīng)在整流電路的后面加入接濾波電路，以濾去交流部分。 此電路采用的是電容濾波電路，即在橋式整流電路輸出端與負(fù)載之間并聯(lián)一個大電容。2.4穩(wěn)壓部分穩(wěn)壓器采用7900系列，屬于三段固定輸出集成穩(wěn)壓，兩邊輸入輸出中間接地。為了防止電流或電壓過大用二極管并聯(lián)穩(wěn)壓器，當(dāng)電流、電壓過大時二極管起到開關(guān)作用對其進(jìn)行保護(hù)。穩(wěn)壓器LM7909CT輸出電壓為-9V，輸入電壓為

6、-1.5V26V，輸出電流為1A，工作溫度為0125。第3章單元電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算3.1變壓器部分電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算電路設(shè)計(jì)圖圖3-1變壓器設(shè)計(jì)通常直流穩(wěn)壓電源使用電源變壓器來改變輸入到后級的電壓。電源變壓器由初級繞組、次級繞組和鐵芯共同組成。初級繞組用來輸入電源交流電壓，次級繞組輸出所需要的交流電壓。（見圖3-1）圖3-2變壓器連接電路參數(shù)計(jì)算整流后輸出電壓平均值為：負(fù)載電阻上電壓的平均值。整流后輸出電流平均值：負(fù)載電阻上的電路的平均值0.9/整流輸出電壓的脈動系數(shù)S：整流輸出電壓的基波峰值與輸出電壓平均值之比，因而S越大，則脈動越大。圖3-3橋式電路根據(jù)性能指標(biāo)要求：Uo=-9V，濾波后經(jīng)

7、過比較實(shí)驗(yàn)，在電網(wǎng)電壓波動±10%時，只有=1.2=-15v，即=-12.5v時波動系數(shù)為最小。所以，匝數(shù)比=U1/U2=17.6。即可設(shè)定變壓器主邊的匝數(shù)N1=172，副邊匝數(shù)N2=10。(見圖3-2)3.2整流部分電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算電路設(shè)計(jì)圖:使用橋式電路進(jìn)行整流。（見圖33）橋式電路中每只二極管承受的反向電壓等于變壓器次級電壓的最大值。電路參數(shù)計(jì)算:整流電路中的的二極管反擊穿電壓U應(yīng)大于1.4倍的變壓器副邊電壓，即U>17.5V。設(shè)計(jì)要求中要求最大輸出IL為500mA于是：最大允許流經(jīng)每個二極管的ID = 0.5 IL=0.5 * 500 = 250 mA而每個二極管所承

8、受的最大反向電壓為：=15.56V于是整流橋部分采用的是四個型號為 MDA2502 的二極管構(gòu)成。3.3濾波部分電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算圖3-4濾波設(shè)計(jì)電路設(shè)計(jì)圖:采用電容進(jìn)行濾波。（見圖34）應(yīng)選擇濾波電容的容量滿足RLC=(35)T/2的條件，且RL=Uo/Imax=18為了獲得更好的濾波效果，電容容量應(yīng)選得更大些。C越大，曲線越平滑，圖3-5穩(wěn)壓設(shè)計(jì)脈動越小。3.4穩(wěn)壓部分電路設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算電路設(shè)計(jì)圖:此部分由穩(wěn)壓器LM7909CT，一個用于改善紋波電壓的電容，一個用于改善負(fù)載的瞬間狀態(tài)電容，和一個負(fù)載電阻組成。(見圖35)電路參數(shù)計(jì)算:一般的的容量為0.33F，的容量為0.1F。影響穩(wěn)壓電路

9、的指標(biāo)有：內(nèi)阻R0=U/I<0.1穩(wěn)壓系數(shù)(/)(/)=0.043<0.05第4章仿真與調(diào)試圖4-1仿真圖直流穩(wěn)壓電源一般是由直流電源變壓器、整流電路、濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成，這種電源的供電方式是把電網(wǎng)的交流電經(jīng)過降壓、整流、濾波和穩(wěn)壓之后，轉(zhuǎn)化為直流電，最后得出輸出電壓。圖4-2經(jīng)變壓器后波形變壓器部分由電源變壓器實(shí)現(xiàn)得到二次側(cè)電壓，波形如圖4-2圖4-3經(jīng)整流、濾波后的波形圖 經(jīng)整流、濾波后將正負(fù)交替的正弦交流電變?yōu)閱畏较蛎}動電壓，降低輸出電壓中的脈動成分，使輸出電壓成為較為平緩的直流電壓。如圖4-3圖4-3經(jīng)濾波后波形以及最終輸出電壓第5章結(jié)論與心得本課題實(shí)現(xiàn)的是串聯(lián)型直流

10、穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)，通過變壓器電路、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路四部分來實(shí)現(xiàn)。最終輸出結(jié)果為輸出電壓9V，最大輸出電流。其中要求電網(wǎng)電壓波動±10%，穩(wěn)壓系數(shù)為，內(nèi)阻，工作溫度。當(dāng)有過流保護(hù)電路，當(dāng)負(fù)載電流超過1.5IL時過流保護(hù)電路工作。變壓器電路采用電壓變壓器來實(shí)現(xiàn)改變幅值。整流電路采用單相橋式整流電路，將正負(fù)交替的正弦交流電變?yōu)閱畏较蛎}動電壓。濾波電路則使用電容濾波電路降低輸出電壓中的脈動成分，使輸出電壓成為較為平緩的直流電壓。穩(wěn)壓部分使用穩(wěn)壓器LM7909CT穩(wěn)壓。綜上完成輸出為9V的串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)印象最深的是查找資料和連圖，尤其是在連接電路圖時，稍有不注意就會連錯，等最后出不了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，還要從頭再檢查，實(shí)在是費(fèi)時費(fèi)力，以后不管是學(xué)習(xí)還是實(shí)驗(yàn)都要注意仔細(xì)。而且由于專業(yè)基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)的過于死板，且對很多電子器件不是很了解，或許不能選出最合適的器件使電路無法工作在最佳狀態(tài)。這次設(shè)計(jì)使我認(rèn)識到了自身的不足，在以后的學(xué)習(xí)中會加以改進(jìn)。通過這次的課程設(shè)計(jì)，獲益匪淺，從了解原理到設(shè)計(jì)電路，最后調(diào)試和課程設(shè)計(jì)書的撰寫，花了很多時間，但是培養(yǎng)了動腦能力，同時也提高了我的動手操作能力,理論聯(lián)系實(shí)際，運(yùn)用所學(xué)的知識，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)理論相結(jié)合