中国石油大学(华东)模电第八章直流稳压电源 课程设计.doc

模拟电子技术基础 模拟电子技术基础直流稳压电源电路设计 学院：信息与控制工程学院 专业：电气工程及其自动化 班级： 姓名： 学号： 2012年06月06号目录：一、课程设计目的2二、课程设计任务以及要求2三、设计原理3四、设计参数计算及元器件选取6五、元器件清单7六、设计电路图8七、各波形图及仿真结果9八、设计总结12九、参考书目13一、 课程设计目的 自学第八章知识，结合自己所学的电子电路理论完成直流稳压电源课程设计；通过自主设计直流稳压电源，学会并掌握常用电子元器件的选择和使用方法；提高自主学习能力、综合分析能力、运用所学知识的能力和创新能力；学会使用multisim软件进行模拟仿真，通过对仿真软件的使用，提高发现问题并解决问题的能力。二、 课程设计任务以及要求1、 总体要求：（1） 画出完整的电路图；（2） 画出整流、滤波、稳压各环节的电压波形；（3） 选择各环节所用器件的参数。2、课程设计具体要求：利用7809、7909设计一个输出（912）V、1A的直流稳压电源；要求：1）画出系统电路图，并画出变压器输出、滤波电路输出及稳压输出的电压波形；画出变压器副边电流的波形。2）输入工频220V交流电的情况下，确定变压器变比； 3）在满载情况下选择滤波电容的大小（取5倍工频半周期）； 4）求滤波电路的最大输出电压； 5）求电路中固定电阻阻值和可调电阻的调节范围。三、 设计原理在电子电路中，通常都需要电压稳定的直流电源供电。小功率的稳压电源的组成如下图所示。变压器整流滤波稳压 它由电源变压器，整流电路,滤波电路，稳压电路等四部分组成。1、 电源变压器我们所需要的直流电源电压一般都是很小的，所以需要变压器把220V的交流高电压变化到所需要的交流低电压。2、 整流电路整流电路是利用二极管的单向导电性将正负交替的交流电变换成单一方向的直流脉动电压，常见的整流电路有半波整流、全波整流、桥式整流和倍压整流几种。本实验设计采用的是最为常用的单项桥式整流电路。桥式整流电路的优点有输出电压高、文波电压小、管子承受反向压降小、电源变压器利用率高等特点，缺点是利用了较多的二极管。单相桥式整流电路图如下图所示：其工作原理为： ui正半周，D1、D3导通，D2、D4截止。uo= uiui负半周， D2、D4 导通， D1、D3截止。uo= -uiui正、负半周均有电流流过负载电阻RL，且电流方向一致。 参数计算方法：输出平均电压为流过负载的平均电流为：流过二极管的平均电流为：二极管所承受的最大反向电压：3、 滤波电路滤波电路是利用储能元件将脉动电压中的脉动成分滤掉的电路它能使输出的电压成为比较平滑的直流电压。滤波电路有电容滤波、电感滤波、符合滤波等，本设计实验使用的是电容滤波电路。电容滤波电路连接图如右图所示：滤波原理： 利用电容器两端的电压不能突变的特点，将电容器与负载电阻并联，以达到使输出波形平滑的目的。从能量的观点看，由于电抗元件有储能的作用，并联的电容器C在电源电压升高时，把部分能量存储起来；而当电源电压降低时，就把能量释放出来，使负载电压平滑。 当负载RL未接入时： ui0，经D1、3向C充电； ui0，经D2、4向C充电； 充电=RintC很小，电容很快充到u2最大值。 当负载RL接入时： u2uC，D导通，C经D充电，因充电较小，故uC按指数规律快速上升。 如此周而复始地进行充放电，形成一个近似锯齿波的电压，使负载电压的纹波成分大为减少。4、 稳压电路交流电经过整流滤波可得到平滑的直流电压。然而当电网电压波动和负载变化时输出电压将随之变化。稳压电路的作用就是在这两种情况下，将输出电压稳定在一个固定的数值上 。串联反馈稳压电路的电路组成和工作原理： 组成： 采样电路 基准电压和 放大电路 调整管 稳压过程 串联反馈式稳压电路的稳压过程，实质上是通过电压负反馈使输出电压保持基本稳定的过程。四、 设计参数计算及元器件选取7809和7909输出电压为9V，通过输出可调的稳压电路输出的电压幅度为(912）V，元器件本身的压降有35V，在此取5V,所以，整流后的电压UL应该为：UL=17V 输入电阻为RL=UL/IL=17V/1.5A=11.3 1、 变比计算： 变压器副边电压：U2=UL/1.2=17/1.2=14.16V 变比：k=U2/U=14.16V/220V=0.0642、二极管参数计算： U2= 14.16V 二极管可以承受的最大反向电压为：U2=20.025V而7809和7909的输出电流 IL为： IL=1.5A 负载电流为IL=1.5A 流过二极管的电流为IL2=1.5A0.7 所以选用的二极管为 1B4B42 3、滤波电容器参数计算：取5倍工频半周期RLC=5/2T=50ms C=50ms/11.3 =4.42 mF考虑电网电压波动10%，则电容器承受的最高电压为UCM=U21.1=14.161.1=22.03V所以选用4.42 mF的电容。4、限流电阻阻值计算：在最大输出电压(12V)时输出电流为1A，所以串接12的电阻5、电阻及滑动变阻器：7809和7909的输出电压为9V，而我们需要输出的电压为(912)V，所以稳压电路中固定电阻和滑动电阻的阻值之比为3:1五、 元器件清单 变压器、LM7809CT、LM7909CT、双踪示波器、万用表、1B4B42整流桥、LM7131ACM5放大电路、直流电源、电解电容、滑动变阻器、固定电阻。六、 设计电路图七、 各波形图及仿真结果 变压器副边输出电压波形（一正一负）：滤波电路输出电压波形图：输出电压输出波形：副边电流波形：八、 设计总结 本次设计电路是我们通过自主学习和研究性学习的方式进行的，通过自主学习和课题设计的实践，很大程度的激发了我们学习的主动性和积极性，以小组讨论的形式也让我们在一直以来的独立在学习的模式中体验了一下团队合作学习的魅力。 通过这次的设计我们感到理论学习和真正的实践之间的有很长的路要走，以前我们在实验室也做实验，那毕竟是验证试验，有现成的电路图，我们需要做的就是熟悉各种仪器的使用，然后把电路连接正确。而这一次，自己学习、自己设计、自己计算参数、自己验证、自己修改优化，一切都是我们自己来完成，一开始感觉这项任务是很艰巨的，慢慢的发现，其实我们真正的潜身其中就可以通过自己的努力完成这项任务。从理论学习到运用软件模拟的过程中我们学会了很多： 1、这次的可以设计最大的收获就是不仅仅学习到了第八章的知识，而且学会了multisim软件的使用，小组讨论的形式也是让我们弥补了自身的一些不足之处。 2、通过上网查阅资料和与其他组的同学们交流的方式，给了我们很大的启发，比如这个软件的运用，因为我们都是第一次接触这个软件，所以都有点从“摸索中前进”的意味，因此每个人对于这个软件的了解程度不同，对于一些功能的运用程度不同，所以当我们交流的时候，我们也从中学会了这个软件的一些其他的功能或者其他模拟电路的使用。 3、通过不断地学习课本、修正参数、修正电路来达到课题的要求，这个过程使我们不断在学