1、模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)題目:直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)專 業(yè)電氣工程學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師設(shè)計(jì)時(shí)間2010-2011學(xué)年上學(xué)期教師評(píng)分2011年 月 日目錄1 .概述1.1 直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)目的 1.2 課程設(shè)計(jì)的組成部分 2 .直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)的內(nèi)容 2.1 變壓電路設(shè)計(jì)2.2 整流電路設(shè)計(jì)2.3 濾波電路設(shè)計(jì)2.4 穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì)2.5 總電路設(shè)計(jì)3 .總結(jié)3.1 所遇到的問(wèn)題，你是怎樣解決這些問(wèn)題的3.3 體會(huì)收獲及建議 3.4 參考資料（書、論文、網(wǎng)絡(luò)資料） 4 .教師評(píng)語(yǔ)5 .成績(jī)1.概述電源是各種電子、電器設(shè)備工作的動(dòng)力，是自動(dòng)化不可或缺的組成部分，直流穩(wěn)壓電源是應(yīng) 用極為廣泛的一種電源。直

2、流穩(wěn)壓電源是常用的電子設(shè)備，它能保證在電網(wǎng)電壓波動(dòng)或負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，輸出穩(wěn)定的電壓。一個(gè)低紋波、高精度的穩(wěn)壓源在儀器儀表、工業(yè)控制及測(cè)量領(lǐng)域 中有著重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。直流穩(wěn)壓電源通常由變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓控制電路所組成，具有體積小， 重量輕，性能穩(wěn)定可等優(yōu)點(diǎn)，電壓從零起連續(xù)可調(diào)，可串聯(lián)或關(guān)聯(lián)使用，直流輸出紋波小，穩(wěn) 定度高，穩(wěn)壓穩(wěn)流自動(dòng)轉(zhuǎn)換、限流式過(guò)短路保護(hù)和自動(dòng)恢復(fù)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(shè)備、電器維修、實(shí)驗(yàn)室、電解 電鍍、測(cè)試、測(cè)量設(shè)備、工廠電器設(shè)備配套使用。幾乎所有的電子設(shè)備都需要有穩(wěn)壓的電壓供 給，才能使其處于

3、良好的工作狀態(tài)。家用電器中的電視機(jī)、音響、電腦尤其是這樣。電網(wǎng)電壓 時(shí)高時(shí)低，電子設(shè)備本身耗供電造成不穩(wěn)定因家。解決這個(gè)不穩(wěn)定因素的辦法是在電子設(shè)備的 前端進(jìn)行穩(wěn)壓。直流穩(wěn)壓電源廣泛應(yīng)用于國(guó)防、科研、大專院校、實(shí)驗(yàn)室、工礦企業(yè)、電解、電鍍、充電 設(shè)備等的直流供電。1.1 直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)目的(1)、學(xué)習(xí)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)方法；(2)、研究直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)方案；(3)、掌握直流穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓系數(shù)和內(nèi)阻測(cè)試方法。1.2 課程設(shè)計(jì)的組成部分1.2.1 設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)電路框圖設(shè)計(jì)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(jìn)行穩(wěn)壓四個(gè)部分。圖1為電壓經(jīng)過(guò)各個(gè)部分的波形，交流U1經(jīng)過(guò)

4、變壓器降壓后到較小的交流U2,經(jīng)過(guò)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(jìn)行穩(wěn)壓輸出。»220 V 50 Hz直流穩(wěn)壓電源的組成fW200V電壓相差較交流變壓器。一般的電子設(shè)備所需要的直流電壓較之交流電網(wǎng)提供的大，為了得到輸出電壓的額定范圍，就需要將電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)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慕涣麟妷?，同時(shí)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(zhuǎn)換為單方向的脈沖電壓。由于這種電 壓存在著很大的脈動(dòng)部分（稱為紋波），因此，一般還不能直接用來(lái)給負(fù)載供電，否則，紋波會(huì)嚴(yán)重影響到負(fù)載的性能指標(biāo)。濾波電

5、路。濾波部分的作用是對(duì)整流部分輸出的脈動(dòng)直流進(jìn)行平滑，使之成為含交變成分 很小的直流電壓。也就是說(shuō)，濾波部分實(shí)際上使一個(gè)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(guò)整流濾波后的電壓接近于直流電壓，但是其電壓值的穩(wěn)定性很差，受溫度、負(fù)載、電網(wǎng)電壓波動(dòng)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(shè)計(jì)方案的的分析由設(shè)計(jì)原理可知直流穩(wěn)壓電源應(yīng)由幾部分組成，而且各個(gè)部分相對(duì)獨(dú)立，因此，在進(jìn)行設(shè) 計(jì)電路的時(shí)候我們采用各個(gè)部分分別設(shè)計(jì)，獨(dú)立選擇元器件，獨(dú)立測(cè)試的方法，最后將這幾部 分進(jìn)行組裝和調(diào)試，最終達(dá)到設(shè)計(jì)完整直流穩(wěn)壓電源

6、電目的。2.直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)的內(nèi)容2.1 變壓電路設(shè)計(jì)變壓電路相對(duì)簡(jiǎn)單，僅有一個(gè)單相變壓器，變壓器將220V市電轉(zhuǎn)化為電路能承擔(dān)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(jù)電路需要選擇適當(dāng)?shù)膯蜗嘧儔浩?。圖22.2 整流電路設(shè)計(jì)整流電路是把交流電能轉(zhuǎn)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(shè)計(jì)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(gè)整流電橋。當(dāng)輸入電壓

7、處于交流電壓正半周時(shí)，二極管D1、負(fù)載電阻 RL、D 3構(gòu)成一個(gè)回路輸出電壓Uo=ui-UD 1-UD 3。輸入電壓處于交流電壓負(fù)半周時(shí)，二極管 D2、負(fù)載電阻 RL、D 4構(gòu)成 一個(gè)回路，輸出電壓Uo=ui-UD 2 -UD 4。單項(xiàng)橋式整流電路設(shè)變壓器的副邊電壓有效值為 U 2，則其瞬時(shí)值 u 2 = V2 U 2 sin cot。當(dāng)U2為 正半周時(shí)，電流由 A點(diǎn)流出，經(jīng) D 1、 RL、 D 3流入B點(diǎn)，因而負(fù)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(dāng)U 2為副半周時(shí)，電流由 B點(diǎn)流出，經(jīng) D 2 R L D 4流入A點(diǎn)

8、，負(fù)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(duì)二極管交替導(dǎo)通，致使負(fù)載電阻R L上在u 2的整個(gè)周期內(nèi)都有電流通過(guò)，而且方向不變，輸出電壓u 0 =| V2 U 2 sin cot |o單項(xiàng)橋式整流電路的波形圖圖4通過(guò)上述分析，可以得到橋式整流電路的基本特點(diǎn)如下：(1)橋式整流輸出的是一個(gè)直流脈動(dòng)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(dān)的最大反向電壓為2倍的交流峰值電壓(電容輸出時(shí)電壓疊加)。(4)橋式整流電路二極管的負(fù)載電流僅為半波整流的一半。(5)實(shí)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(fù)載對(duì)電流的要求。仿真圖如下：2.2.1.參數(shù)計(jì)算負(fù)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(fù)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(shè)計(jì)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(fù)載電壓趨于平滑。電容并聯(lián)在負(fù)載兩端2.3.1. 電容濾波電路的特點(diǎn)(i)二極管導(dǎo)通角,導(dǎo)通時(shí)間縮短了，流過(guò)二極管的瞬時(shí)電流很大,故對(duì)二極管的要求提高了。選管時(shí)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(jīng)驗(yàn)公式來(lái)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(wěn)壓電路設(shè)計(jì)經(jīng)整流和濾波后的輸出電壓,雖然脈動(dòng)的交流成分很小，但是仍會(huì)因交流電源電壓的波動(dòng)和負(fù)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(yīng)該加上穩(wěn)壓環(huán)節(jié)。電路特點(diǎn)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 = 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(shè)計(jì)總電路圖2.5.1 電路工作原理變壓電路

11、將220V市電經(jīng)過(guò)電源變壓器降壓后，變成15V左右的低幅交流電。再通過(guò)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(dòng)電壓。然后通過(guò)LC濾波電路濾波，是輸出電壓平緩。最后通過(guò)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(diào)節(jié)輸出電壓，集成運(yùn)放工作在深度負(fù)反饋，輸出電阻趨于零，因而電壓相當(dāng)穩(wěn)定。仿真圖如下：圖103.總結(jié)3.1 所遇到的問(wèn)題，你是怎樣解決這些問(wèn)題的（1）波形調(diào)不出一一把負(fù)載減小，調(diào)節(jié)頻率;(2)選錯(cuò)器材或接錯(cuò)端口一一檢查電路，重新接;(3)畫圖時(shí)不會(huì)用一些工具一一問(wèn)老師或同學(xué)或上網(wǎng)查；3.3 體會(huì)收獲及建議本次課程設(shè)計(jì)是在系統(tǒng)學(xué)習(xí)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)之后通過(guò)查閱相關(guān)資料完成的，這次課 程設(shè)計(jì)給我?guī)?lái)了很大的收獲，讓我學(xué)到了很多，不僅掌握了簡(jiǎn)單的電子電路的設(shè)計(jì)與制作， 也掌握了論文寫作的方法和格式。在制作電路時(shí)，我深深體會(huì)到連接電路時(shí)一定要認(rèn)真仔細(xì)， 每一步驟都要認(rèn)真分析。怎樣看電路圖以前是我們學(xué)習(xí)模擬電子技術(shù)的一大難題。為了提高且掌握看圖、識(shí)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(xì)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(biāo)。也讓我們認(rèn)識(shí)到在此次設(shè)計(jì)電路中所 存在的問(wèn)題；而通過(guò)不斷的努力去解