直流稳压电源的设计报告.doc

目录一、设计要求1二、设计的作用、目的1三、设计的具体实现11、系统概述12、各功能块的划分和比较2（一）整流电路2（二）滤波电路2(三)稳压电路33、单元电路设计、仿真与分析4（一）电源变压器的选择与仿真4（二）整流电路的选择与仿真4(三)滤波电路的设计与仿真5（四）稳压电路的设计与仿真64、系统的电路总图7四、心得体会及建议9五、参考文献9直流稳压电源的设计报告一、设计要求（1）输入电压为交流220V，电源输出电压为可调（2）纹波电压VOP-P5mV（3）稳压系数Sr5%二、设计的作用、目的（1）掌握直流稳压电源电路的设计。（2）熟悉电路的工作原理。（3）熟悉Multisim仿真软件的使用。三、设计的具体实现 1、系统概述在电子电路及设备中，一般都需要稳定的直流电源供电。小功率的稳压电源的组成如下图1所示，它由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成。图1 直流稳压电源的方框图电网电压电源变压器整流电路滤波电路稳压电路负载直流稳压电源的技术指标特性指标：输入电压、输入电流、输出电压、输出电流范围 。质量指标：稳压系数、输出电压、纹波电压。它们的定义式为：其中稳压系数的定义是负载固定时输出电压的相对变化量与稳压电路的输入电压的相对变化量之比。纹波电压是指稳压电路输出端交流分量的有效值，它表示输出电压的微小波动。可见，上述系数越小，输出电压越稳定。2、各功能块的划分和比较（1）全波整流电路利用副边有中心抽头的变压器和两个二极管构成如下图所示的全波整流电路。从图中可见，正负半周都有电流流过负载，提高了整流效率。全波整流的特点：输出电压V高；脉动小；正负半周都有电流供给负载，因而变压器得到充分利用，效率较高。主要参数： 图3 全波整流电路图（二）滤波电路从上面的分析可以看出，整流电路输出波形中含有较多的纹波成分，与所要求的波形相去甚远。所以通常在整流电路后接滤波电路以滤去整流输出电压的纹波。滤波电路常有电容滤波，电感滤波和RC滤波等。在此我们选用的是C形滤波电路图5分别是桥式整流电容滤波电路和它的部分波形。这里假设t0时，电容器C已经充电到交流电压V的最大值（如波形图所示）。结论1：由于电容的储能作用，使得输出波形比较平滑，脉动成分降低输出电压的平均值增大。当RLC的值适当，且整流电路的内阻较小（几欧）时， 图5结论2：从图6可看出，滤波电路中二极管的导电角小于180度,导电时间缩短。因此，在短暂的导电时间内流过二极管很大的冲击电流，必须选择较大容量的二极管。在纯电阻负载时：I=(1.52)I 有电容滤波时：I=1.11I 结论3：电容放电的时间=RLC越大,放电过程越慢，输出电压中脉动（纹波）成分越少，滤波效果越好。一般取（35）T/2，T为电源交流电压的周期。 (三)稳压电路(1)在稳压电路中我们使用三端集成稳压器三端集成稳压器如图6所示 图 图6图73、单元电路设计、仿真与分析（一）电源变压器的选择与仿真电源变压器具有将较大的交流电降压为直流电源所需要的较小的交流电。一般地，电网供给有效值为220V的交流电，经电源变压器后降压，电路图和波形图分别如图14和图15所示：设变压器的变比为n,经变压后电压有效值为，则=220/nV,变压器副边电压u2=sinwt。 图8变压电路 图9经变压后波形图（二）整流电路的选择与仿真 整流的作用：将交流电变为脉动的直流。由于单相半波整流变压器输出利用率低，故采用单相全波整流，即单相桥式整流。整流电路和经整流后的波形图分别如图16和图17所示：设电阻两端的电压有效值为Uo(AV)，则 图10桥式整流电路 图11经整流后的波形图二极管的平均电流：二极管只在电源电压的半个周期导通，所以每只二极管的电流是负载电流的一半。二极管承受的最大反向电压：等于变压器副边的峰值电压选二极管最大整流平均电流IF和最高反向工作电压UR均应留10%的余地，以保证二极管安全工作。 (三)滤波电路的设计与仿真整流电路的输出电压虽然是单一方向的，但是含有较大的交流成分，不能适应大多数电子电路及设备的需要。因此，一般在整流后，还需利用滤波电路将脉动的直流电压变为平滑的直流电压。电容滤波电路时最常见也是最简单的滤波电路，在整流电路的输出端并联一个电容即构成电容滤波电路，如图11所示：图12电容滤波图RC（35)T/2时，滤波后输出电压为Uo(AV) 在0.9U2以上，输出直流提高。经滤波后波形如图12所示：电容的耐压值(考虑电网电压波动) 应大于1.1,由于二极管的导通角 很小（q p ），充电电路的内阻很小，因此二极管中流过很大的脉冲电流。因此选择整流二极管时， 图13 经滤波后波形（四）稳压电路的设计与仿真虽然整流滤波电路能将正弦交流电压变换成较为平滑的直流电压，但是，一方面，由于输出电压平均值取决于变压器副边电压有效值，所以当电网电压波动时，输出电压平均值将随之产生相应的波动：另一方面，由于整流滤波电路内阻的存在，当负载变化时，内阻上的电压降产生变化，于是输出电压平均值也将随之产生相应的变化。因此，整流滤波电路输出电压会随电网电压的波动而波动，随着负载电阻的变化而变化。为了获得稳定性好的直流电压，必须采取稳压措施。稳压管稳压电路输出电流小，电压固定。该设计采用串联型稳压电路是稳压管稳压电路为基础，利用晶体管的电流放大作用，增大负载电流；可通过改变反馈网络的参数使输出电压可调；同时在电路中引入电压负反馈使输出电压稳定。 图14稳压电源电路 图15经稳压后波形图4、系统的电路总图 图16输出可调的直流稳压电路图测得纹波电压如下 图17纹波电压由上图可知测得的纹波电压为762通过调节滑动变阻器得到图19测得输出电压在912之间算出：,纹波系数越小越稳定，说明该直流稳压电源设置的比较合理。四、心得体会及建议通过这次设计，我们更进一步的了解到直流稳压电源的工作原理以及它的要求和性能指标，让我们认识到在此次设计电路中所存在的问题，通过不断的努力去解决这些问题，解决设计问题的同时自己也在其中有所收获。实物的制作也提升了我的动手能力，实践能力得到了一定的锻炼，加深了我对模拟