EWB的串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源的實驗報告

PAGEPAGE1EWB的串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源的實驗報告班級：計算機1001姓名:實習地點：C1指導老師：目錄1）目錄………………22）摘要………………33）設計………………33.1目的…………33.2任務…………34）總體設計…………35）電路剖析…………35.1變壓電路…………………35.2整流電路…………………45.3濾波電路……………………46）計算分析…………57）調(diào)節(jié)輸出電壓……………………58）原理分析……………69）電路分析…………810）實驗總結…………911）設計心得…………912）參考文獻…………10一．摘要：報告中介紹了串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電源的設計方法，具備有有可調(diào)性、穩(wěn)定性。主要設計部分包括：變壓、整流、濾波、整流、比較放大電路，基本實現(xiàn)了作為一個穩(wěn)壓電源的要求。設計過程中利用了EWB軟件進行仿真。作為一個直流電源一般具備有穩(wěn)定、帶載能力和保護等特征。其中最關鍵的是帶載能力。本實驗設計電路要求用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路來實現(xiàn)。其中，分析了串聯(lián)穩(wěn)壓電源設計中的注意事項并設計了一款穩(wěn)壓電源，詳細介紹了用EWB電子電路仿真軟件對串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源各個部分進行仿真分析的過程。通過仿真軟件中虛擬儀器和儀表觀察到的電路不同部位的輸入、輸出電壓波形,讀出的輸入、輸出電壓和電流值,判斷電路工作情況,可以很快找到故障，排除故障，是較好掌握串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源工作原理及輔助設計的有效途徑。另外，很多電子愛好者初學階段首先遇到的就是要解決電源問題，否則電路無法工作、電子制作無法進行，學習就無從談起。二．設計

2.1目的（1）、設計用晶體管和集成運算放大器組成的串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源。

（2）、學習使用EWB軟件并對串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源進行仿真驗證。

2.2任務設計技術指標與要求

（1）、基本要求

A、電路能輸出直流5V與7V兩檔電壓；

B、擬定測試方案和設計步驟；

C、根據(jù)性能指標，計算元件參數(shù)，選好元件，并畫出電路圖；

D、仿真驗證輸出信號；

E、寫出設計性報告。

（2）、技術指標：

A、輸出5V與9V兩檔電壓。B、輸出額定電流250mA最大電流650mA；C、在最大輸出電流時紋波電壓峰值三．總體設計作為一個電源一般具備有可調(diào)、穩(wěn)定、帶載能力和保護等特征。其中最關鍵的是帶載能力。本實驗設計電路要求用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路來實現(xiàn)，根據(jù)題目設計要求我提出了兩套設計方案。四．電路剖析變壓電路：我國市電電壓為220V，頻率為50Hz，為了保證后面可調(diào)范圍為6~12V還有使調(diào)整元件提到調(diào)整作用，則保證其壓降>5V，則Vi必須大于17V，所以選擇變壓器的初次級線圈的匝數(shù)比為10：1為宜，根據(jù)EWB中提供的變壓器，我選中了型號為pq4-10的變壓器，其初次級線圈匝數(shù)比為11.5輸入電壓的選擇不合理,必定會影響其性能,如果太低,則穩(wěn)壓電源的穩(wěn)定范圍不夠,容易產(chǎn)生調(diào)整管飽和;如果太高,則管壓降增大,調(diào)整管功耗增大,電源效率下降,體積也增大。為了保證調(diào)整管工作在放大區(qū),一般取=5-20伏即可。則輸入電壓為=+。。整流電路：,四個整流二極管只要任何一個開路,橋式全波整流就會變成半波整流,輸出電壓的平均值=0.45;而四個整流二極管全部正常時,電路為全波整流,輸出電壓的平均值=0.9,整流電路經(jīng)理論知識得知用橋式整流電路，并適當?shù)倪x擇橋堆元件，本實驗選擇橋堆的型號為BYM10-1000，其每個二極管的壓降為0.75V。濾波電路:因為市電頻率是50Hz為低頻電路，所濾波電路選擇RC電路就可保證濾波效果不錯。本實驗選擇的電容為大電容：2200μF+470μF（但也不能去太大，不然等待電路穩(wěn)定的時間將很長，不利于調(diào)試）。

整流濾波電路通常有電容、電感和RC等濾波電路。電感濾波是利用電感對脈動電流產(chǎn)生反電動勢，阻礙電流變化來實現(xiàn)的，電感越大，濾波效果越好。它一般用于負載電流大、對濾波要求不高的場臺。RC濾波電路是電阻和電容連接使用的濾波電路，由于電阻會降低一部分直流電壓，直流輸出電壓會減小，因此只適用于小電流電路。電容濾波是利用電容的充放電作用使整流輸出電壓變得平穩(wěn)，而且電壓幅值升高，濾波效果好，適于各種整流電路。濾波電容的選擇主要是種類和容量、耐壓值的確定。濾波電路波形圖五．計算分析：這個調(diào)整過程可以使用下面的變化關系圖表示：在實驗中用到了諸多器材：電阻：8個；變壓器：2個；運算放大器：2個；電容：2個；電壓表，電流表，二極管，三極管等；六，調(diào)節(jié)輸出電壓：負載電阻的計算：R（L）=U/I=9V/650mA=13.85（歐）；在整流電路中，每只二極管所承受的最大反向電壓為：流過每只二極管的平均電流為：當輸出為9V時R=13.85歐；當輸出為5V時R=7.69歐；電容的計算：；C=（2200--300）（uF）；采樣電路的比例計算：U。=(R1+R2)/R2*Uz;R1/R2=0.91;基準電路的計算：R=(U–Uz)/0.06=195.7（歐）；同理，可得到您一個電路的值為：R（L）=7.69(歐);C=(3900—6500);R1/R2=0.064;R=177(歐)七．原理分析：根據(jù)濾波電路最后得到的濾波圖形為：如圖所示,是一個串聯(lián)穩(wěn)壓電源的仿真電路,通過仿真分析可知,輸出電壓波形已變成一條直線,進一步減小了輸出電壓中的脈沖成分。并且向上,向下調(diào)節(jié)滑動變阻器時可調(diào)節(jié)輸出電壓值,與理論值基本一致。假設由于某種原因引起輸出電壓UO降低，即T1的發(fā)射極電壓（UT1）E降低，由于UD1保持不變，從而造成T1發(fā)射結電壓（UT1）BE上升，引起T1基極電流（IT1）B上升，從而造成T1發(fā)射極電流（IT1）E被放大β倍上升，由晶體管的負載特性可知，這時T1導通更加充分管壓降（UT1）CE將迅速減小，輸入電壓UI更多的加到負載上，UO得到快速回升。這個調(diào)整過程可以使用下面的變化關系圖表示：當輸出電壓升高時整個變化過程與上面完全相反。

當輸出電壓上升時，整個分析過程與上面過程的變化相反。從電路的工作原理可以看出，穩(wěn)壓的關鍵有兩點：一是穩(wěn)壓管D1的穩(wěn)壓值UD1要保持穩(wěn)定；二是調(diào)整管T1要工作在放大區(qū)且工作特性要好。

其實還可以用反饋的原理來說明簡易串聯(lián)穩(wěn)壓電源的工作原理。由于電路是一個射極輸出器，屬于電壓串聯(lián)負反饋電路，電路的輸出電壓為UO＝（UT1）E≈（UT1）B，由于（UT1）B保持穩(wěn)定，所以輸出電壓UO也保持穩(wěn)定。濾波電路坐標圖濾波電路波形圖最后輸出的直流電壓八．電路分析：直流穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四個部分組成，如圖1所示。+電源+整流+濾波+穩(wěn)壓+u1u2u3uIU0_變壓器_電路_電路_電路_（a）穩(wěn)壓電源的組成框圖u1u2u3uIU00t0t0t0t0t（b）整流與穩(wěn)壓過程九．實驗總結：綜合上面的敘述,通過采用EWB電子仿真軟件對串聯(lián)型支流穩(wěn)壓電源各部分進行仿真研究,可以直接從仿真軟件中觀察串聯(lián)型穩(wěn)壓電源各個不同部分的輸入輸出波形,讀出輸入輸出電壓值,輸入輸出電流值等等。對于進行電路設計和分析的人員,特別是維修電子設備的人員是一個很大幫助。通過EWB可以很方便的查找故障并進行排除,非常的簡單省時。對于學習的人來講也是很好的,既方便又直觀,能夠很清晰的了解電路的內(nèi)部各個結構。EWB軟件功能齊全,元器件充足,是一個很好的仿真軟件。學會使用EWB也是現(xiàn)在學習電子電路的學生和進行電路分析的技術人員必備的一個技能!十．設計心得：在本次試驗中體會到了EWB的串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源的設計的難度。因為老師之前就沒有介紹過穩(wěn)壓電路，要對該電路的各個功能均要有全面的掌握才能設計出各電路，還有各功能塊的參數(shù)。而且這個實驗花了我很多的時間。通過采用EWB電子仿真軟件對串聯(lián)型支流穩(wěn)壓電源各部分進行仿真研究,可以直接從仿真軟件中觀察串聯(lián)型穩(wěn)壓電源各個不同部分的輸入輸出波形,讀出輸入輸出電壓值,輸入輸出電流值等等。對于進行電路設計和分析的人員,特別是維修電子設備的人員是一個很大幫助。通過EWB可以很方便的查找故障并進行排除,非常的簡單省時。對于學習的人來講也是很好的,既方便又直觀,能夠很