太原理工大學(xué)-模電課設(shè)-直流穩(wěn)壓電源

1、太原理工大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院 模擬電子技術(shù) 課程設(shè)計 設(shè)計名稱:直流穩(wěn)壓電源 專業(yè)班級: 測控13-1 學(xué) 號: 2013101561 姓 名: 王文俊 指導(dǎo)教師: 楊小平 太原理工大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院 課程設(shè)計裝訂線專業(yè)班級 測控13-1 學(xué)號 2013101561 姓名 王文俊 成績 一、設(shè)計目的通過設(shè)計實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)電子系統(tǒng)設(shè)計的一般方法，學(xué)會選擇變壓器、整流二極管、三極管等原件設(shè)計直流穩(wěn)壓電源，掌握電源的主要性能參數(shù)，掌握常用元器件的識別與測量，熟悉常用儀表，了解電路調(diào)試的基本方法。二、設(shè)計要求（1） 直流穩(wěn)壓電源是一種將220V工頻交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓輸出的直流壓的裝置，它需要變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓

2、四個環(huán)節(jié)才能完成。（2） 電網(wǎng)供電電壓交流220V(有效值)50Hz，要獲得低壓直流輸出，首先必須采用電源變壓器將電網(wǎng)電壓降低獲得所需要交流電壓。（3）降壓后的交流電壓，通過整流電路變成單向直流電，但其幅度變化大（即脈動大）。（4） 脈動大的直流電壓須經(jīng)過濾波電路變成平滑，脈動小的直流電，即將交流成份濾掉，保留其直流成份。（5） 濾波后的直流電壓，再通過穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓，便可得到基本不受外界影響的穩(wěn)定直流電壓輸出，供給負(fù)載RL。（6） 根據(jù)設(shè)計到實(shí)驗(yàn)室選擇合適的原件進(jìn)行試驗(yàn)。（7） 報告中給出各部分電路原理以及原件選擇，最后給出原件參數(shù)及實(shí)驗(yàn)心得。三、設(shè)計內(nèi)容（1）設(shè)計一個輸出12V的直流穩(wěn)壓電源

3、,且在一定范圍連續(xù)可調(diào)；（2）穩(wěn)壓電路要加有放大環(huán)節(jié)以改善穩(wěn)定性；（3）根據(jù)設(shè)計要求和技術(shù)指標(biāo)設(shè)計好電路，選好元件及參數(shù)；裝訂線（4）要求匯出原理圖；（5）在實(shí)驗(yàn)室中能根據(jù)原理圖進(jìn)行插板；（6）測量直流穩(wěn)壓電源帶負(fù)載和空載時的輸出電壓，輸入電壓，各 管腳電壓及調(diào)節(jié)可變電阻時輸出電壓的變化范圍（7）撰寫設(shè)計報告。四、電路組成（思路）直流穩(wěn)壓電源的工作流程如下直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計電路圖直流與穩(wěn)壓過程裝訂線5、 用復(fù)合管做調(diào)整管的電路圖簡易電路電路的分析：圖中，變壓器的作用是降壓； 的作用是整流；電解電容的作用是濾波。電路包括四部分：采樣電阻，放大電路，基準(zhǔn)電壓，調(diào)整管采樣電阻由電阻,和組成，當(dāng)輸出電

4、壓發(fā)生變化時，采樣電阻對變化量進(jìn)行采樣，裝訂線并傳送到放大電路的基極。放大電路比較放大器的作用是將采樣電阻送來的變化量進(jìn)行放大，然后傳送到調(diào)整管的基極。基準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)電壓由穩(wěn)壓管提供，接在比較放大器的發(fā)射極。調(diào)整管在電路中調(diào)整管由和共同構(gòu)成。調(diào)整管T接在輸入。直流電壓與輸出端得負(fù)載電阻之間，當(dāng)輸出電壓發(fā)生波動時，調(diào)整管的集電極電壓產(chǎn)生相應(yīng)的變化，使輸出電壓基本保持穩(wěn)定。六、原理解釋（錦上添花）1.電源變壓器變壓器原理圖 電網(wǎng)提供的交流電一般為220V（或380V），而各種電子設(shè)備所需要直流電壓的幅值卻各不相同。因此，常常需要將電網(wǎng)電壓先經(jīng)過電源變壓器，然后將變換以后的二次電壓再去整流，濾波，和穩(wěn)

5、壓，最后得到所需要的直流電壓幅值。裝訂線2.整流原理 整流電路的作用是利用具有單向?qū)щ娦阅艿恼髟?，將正?fù)交替的正選交裝訂線流電壓整流為單方向的脈動電壓。但是，這種單向脈動電壓往往包含著很大的脈動成分，距離理想的直流電壓還差的很遠(yuǎn)。在小功率直流電源中，經(jīng)常采用單向半波，單向全波和單向橋式整流電路。單相橋式整流電路 在的正半周，二極管和導(dǎo)電，截止，電流、流過，在負(fù)載得到的輸出電壓極性為上正下負(fù)。在的負(fù)半軸， 導(dǎo)通，和截止，流過時產(chǎn)生的電壓極性也是上正下負(fù)，因此在負(fù)載上得到一個單方向的脈動電壓。橋式整流電路的波形圖如下：單向橋式整流電路圖裝訂線單相橋式整流電路電壓、電流波形3.電容濾波原理整流電

6、路雖然可將交流電變成直流電，但其脈動成分較大，在一些要求直流電平滑的場合是不適用的，需加上濾波電路，以減小整流后直流電中的脈動成分。裝訂線電路圖橋式整流電路電容濾波電路電壓、直流波形當(dāng)=時：；當(dāng)為有限值時：通常取,RC越大越大；為獲得良好的濾波效果，一般?。?5）裝訂線（T為電網(wǎng)交流電壓的周期）（a）外特性（b）濾波特性4.電路的穩(wěn)壓原理穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路原理圖穩(wěn)壓原理： 假設(shè)穩(wěn)壓電路的輸入電壓保持不變，當(dāng)負(fù)載電阻減小，負(fù)載電流增大時，由于電流在電阻R上的壓降升高，輸出電壓將下降。而穩(wěn)壓管并聯(lián)在輸出端，由圖中穩(wěn)壓管兩端的電壓有一個很小的下降時，穩(wěn)壓管的電流將減小很多。此時IR也有減小的趨勢。實(shí)際上

7、利用IZ的減小來補(bǔ)償流過負(fù)載的電流的增大，使IR基本保持不變，從而使輸出電壓也保持基本穩(wěn)定。 假設(shè)負(fù)載電阻保持不變，由于電網(wǎng)電壓升高而使電容兩端電壓升高時，自輸出電壓也將隨之上升。但是，由于穩(wěn)壓管的伏安特性課件，此時穩(wěn)壓管的電流將急劇增加，于是電阻R上的壓降增大，以此抵消電容兩端電壓的升高，從而使輸裝訂線出電壓基本保持穩(wěn)定。5.輸出電壓的范圍 當(dāng)?shù)幕瑒佣苏{(diào)至最上端時，= 0，=，此時達(dá)到最小值，=當(dāng)?shù)幕瑒佣苏{(diào)至最下端時，=，=0，此時達(dá)到最大值，=七、電路參數(shù)計算、元件選擇及仿真 1、確定次級電壓： 2、確定整2、流濾波電路參數(shù)：橋式整流電路流過每個二極管的直流電流為最大負(fù)載電流的一半，則有：

8、 當(dāng)電網(wǎng)電壓升高10%時，每管承受的最大反向電壓為： 所以可以用型號1B4B42。 3、電容的選?。喝萘浚好?.1A的電流對應(yīng)200F的電容。因?yàn)檩敵鲭娏鳛?00mA，所以=。在電容濾波電路中，電容放電的時間常數(shù)=RC愈大，放電過程愈慢，則輸出直流電壓愈高，同時脈動成分也愈小，即濾波效果愈好。所以應(yīng)該選擇大容量的裝訂線電容作為濾波電容。其中交流電源周期T=20ms，T/2=10ms，所以。耐壓值 考慮電網(wǎng)電壓最大，負(fù)載電流最小時的情況材質(zhì)：由于電容值比較大，一般為幾十至幾千微法，通?？捎秒娊怆娙萜?。因此，可選用容量為，耐壓值為35v的電解電容。4、調(diào)整管的選?。?考慮到電網(wǎng)電壓波動到最高值，負(fù)

9、載短路時，整流濾波輸出電壓全部加在調(diào)整管兩端，則調(diào)整管應(yīng)該滿足下列要求：，所以調(diào)整管可以選用3DD4B:,在電路中我們用MJE243代替。5、推動管的選擇：，可選用2N1711：,6、確定基準(zhǔn)環(huán)節(jié): 一般有穩(wěn)壓管提供的穩(wěn)定直流電壓，其電壓值由決定，其中n為取樣電阻分壓比。裝訂線選用或者內(nèi)部具有溫度補(bǔ)償?shù)姆€(wěn)壓管,選,為減小穩(wěn)壓管內(nèi)阻及變化電流對穩(wěn)壓值的影響，穩(wěn)壓管工作電流應(yīng)取20mA.在輸出電壓范圍較大時，要使選定的限流電阻R滿足：7、確定取樣電阻:,在調(diào)試中，實(shí)際取值為：，8、確定比較放大器參數(shù)： 仍選用2N1711，.9、過載保護(hù)電路用限流型保護(hù)電路,三極管用MJE243。裝訂線八、實(shí)驗(yàn)室進(jìn)

10、行試驗(yàn) 1.電路圖：2.對圖查元件 1查二極管D 實(shí)驗(yàn)室中提供的二極管IN4001。實(shí)驗(yàn)前須用萬用表檢測二極管的好壞。 2查三極管T 實(shí)驗(yàn)室中不用復(fù)合管，提供 3DD15C作為VT1，VT2型號為 9013。使用前要用萬用表檢測其好壞并確定E,B,C極。 3查電阻R 實(shí)驗(yàn)室里提供很多電阻，須根據(jù)色環(huán)或標(biāo)記選出自己需要的電阻，實(shí)驗(yàn)前要用萬用表測量所選電阻的實(shí)際值。 4查電容C 實(shí)驗(yàn)室提供了2200uF的電解電容，如果發(fā)現(xiàn)電容如爆裂或破損，那就直接更換裝訂線新的，耐壓值不能低于原來元件的耐壓值。 5查變壓器B 實(shí)驗(yàn)室提供已做好的變壓器（15：1），只需檢測其是否能正常導(dǎo)電和變壓即可。3.插板將元件

11、按照電路圖接好，注意正負(fù)極不要接反，而且穩(wěn)壓管要反接，極性電容要正接。電阻名稱理論阻值2001k100470100實(shí)際阻值20899899474984. 在試驗(yàn)中，實(shí)際采用的電阻阻值如下裝訂線5.通電并記錄數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)記錄：空載負(fù)載（40）17.84V18.14V19.35V電容電壓19.50V穩(wěn)壓管電壓6.55V6.57V變化范圍8.55V14.07V九、設(shè)計感想 本次的課程設(shè)計，培養(yǎng)了我們綜合應(yīng)用課本理論解決實(shí)際問題的能力；我覺得課程設(shè)計對我們的幫助是很大的， 它需要我們將學(xué)過的理論知識與實(shí)際系統(tǒng)地聯(lián)系起來，加強(qiáng)我們對學(xué)過的知識的實(shí)際應(yīng)用能力！我從中了解了直流穩(wěn)壓電源和貫通了書上的知識，同時

12、也了解到了自己對于理論和實(shí)際應(yīng)用的統(tǒng)一和對于器件在實(shí)際中的使用還有很大的不足，不能在使用器件時選擇合適的參數(shù)的器件，不能根據(jù)器件的編號知道器件的基本功能。在設(shè)計的過程中不僅讓我們能夠主動自覺的去獨(dú)立思考，主動學(xué)習(xí)相關(guān)的知識，能夠很好的達(dá)到實(shí)習(xí)的效果，再動手的過程中也動了腦。還培養(yǎng)出了我們的團(tuán)隊(duì)精神，同學(xué)們共同協(xié)作，解決了許多個人無法解決的問題；在今后的學(xué)習(xí)過程中我們會更加努力和團(tuán)結(jié)。 在這次課程設(shè)計中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝幫助我的同學(xué)。裝訂線 在設(shè)計過程中，我通過查閱有關(guān)資料，與同學(xué)交流

13、經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請教等方式，使自己學(xué)到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設(shè)計中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。 通過這次設(shè)計，讓我了解了書本上沒有的知識，更加鞏固了所學(xué)的知識，也增強(qiáng)了自己靈活運(yùn)用所學(xué)知識到實(shí)踐中的能力。此外，也學(xué)到了許多的經(jīng)驗(yàn)，做什么事都有思前想后，我們在做實(shí)驗(yàn)時，就因?yàn)闆]有深入思考，差點(diǎn)出現(xiàn)了一些事故但是還好有成員細(xì)心才避免了這次的失誤。這次的課程設(shè)計，獲益匪淺，雖然從了解原理到設(shè)計電路，再到實(shí)踐驗(yàn)證和課程設(shè)計書的撰寫，花了很多時間，但是是值的，因?yàn)槌删透凶屛覀兒軡M足，也讓我深深體會到了做學(xué)問一定要有認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，這也將對我以后的學(xué)習(xí)和工作起到莫大的幫助。雖然這個設(shè)計做的也不太好，但是在設(shè)計過程中