可调直流稳压电源电路(A题

1、可调直流稳压电源电路（A题） 参赛人员：曹学谦吴尚谦李家腾 联系电话：摘要：本电路主要以单相桥式整流电路为核心，利用变压器将电网电压转换成所需交流电压，并设计整流电路将正弦交流电压转换成单方向直流脉动电压；同时用滤波电路将脉动电压中的纹波去除；再通过稳压电路使输出的直流电压保持稳定。 所设计的正、负电压输出可调的典型应用电路，实现了输出正电压在5-10V，负电压在-5- -10V，两电路输出的最大负载能力为 且电路具有过流保护功能。各项参数均符合题目要求。关键词：变压器；直流可调电压；过流保护1. 方案选择与论证21.1单相桥式整流电路的选择21.2电容滤波电路的确定21.3稳压电路的确定31

2、.4 过流保护装置的选择31.5系统整体方案32.理论分析与计算（以输出正电压为例）32.1变压器变比的确定42.2 整流元件的选择42.3滤波电容C 及 C2、C3的确定42.4负载电阻RL53. 电路与程序设计53.1 单相桥式整流电路53.2 电容滤波电路53.3稳压电路53.4过流保护装置53.5电压分段显示电路的设计54.系统测试64.1 系统测试工具64.2系统测试方案64.3系统测试结果64.3.1基础部分测试结果64.3.2发挥部分测试结果65. 结束语61. 方案选择与论证 1.1单相桥式整流电路的选择方案一、单相半波整流电路电路简单，使用元件较少，它只对交流电的一半波形整流

3、，其输出波形只利用了交流电的一般波形则整流效率不高，且输出波形脉动大；直流成分少；方案二、单相全波整流电路使用的整流器件是半波电路的两倍，整流电压脉动较小，是斑驳的一半，无滤波电路时的输出电压UO=0.9U2，变压器的利用率比半波电路的高，整流器件所承受的反向电压要求较高。方案三、单相桥式整流电路单相桥式电路使用的整流器件较多，但其实现了全波整流电路，它将的负半周也利用起来，所以在变压器副边电压有效值相同的情况下，输出电压的平均值是半波整流电路的两倍，且在负载相同的情况下，输出电流的平均值也是半波整流电路的两倍，除此之外，与半波整流电路相比，在相同的变压器副边电压下，对二极管的参数要求一样，还

4、具有输出电压高、变压器利用率高、脉动小等优点。综上所述，选择方案三。1.2电容滤波电路的确定 方案一、 电感滤波电路，如图（a）所示： 在桥式整流电路和负载RL之间传入一电感器L，便组成桥式整流电感滤波电路。利用 电感对交流纹波电流的抑制作用，从而在RL上得到比较平滑的直流。其特点是整流管的 导电角度大，峰值电流小、体积大，一般适用于低压、大电流。 方案二、电容滤波电路，如图（b）所示： 在负载RL两端并联电容C，便组成桥式整流电容滤波电路。利用电容两端的不能突 变的特点，在一个周期内形成对电容的充放电回路，从而在RL上得到比较平滑的直流。 其特点是电路简单，负载直流电压UL较高，纹波也较小。

5、适用于负载电压较高、负载 变化不大的电路。 综上所述，选择方案二。 1.3稳压电路的确定 电路如上图所示，以输出正向电压为例，利用稳压器使输出电阻R2和RW上端电压稳定输出5V，调节互动变阻器的滑片，使输出电压范围为5-10V。1.4 过流保护装置的选择 为避免在电流较大的情况下损坏运算放大器，故在其两端接入稳压二极管，起到分流作用，进而起到过流保护作用。 1.5系统整体方案选用降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路；再接电容整流滤波电路，利用单向导电元件，把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电，并将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比

6、较平滑的直流电压。最后接稳压电路，使输出可调直流稳压电路。并通过外接两个发光二极管对输出电压值进行分段显示。2.理论分析与计算（以输出正电压为例）仿真电路图如上所示： 2.1变压器变比的确定通过查阅资料可知，稳压器7805/7905的输出电压为5V,其自身输入与输出压降为3-5V，故取其输入Uo为8-10V，且Uo与变压器副边电压U2满足 ，选择系数为1.1，所以 ，因为变压器原边电压为220V，故变压器变比 2.2 整流元件的选择二极管所能承受的反向电压的最大值为 的峰值，即 ，故滤波电路的最大输出电压为，即12.44V.2.3滤波电容C 及 C2、C3的确定取五倍工频半周期，时间常数 又因

7、为 ,所以;另外，为了防止自激激荡，在输入端一般要加入大于0.1uF的电容，此处选择大小为0.47uF的电容C2；同时为了消除高频噪声和改善输出的瞬时特性，即在负载电流变化不大时不致引起有较大波动，在输出端要接大小为1uF以上的电容，此处选择大小为1uF的电容C5;2.4负载电阻RL将稳压电路等效为电阻RL，则RL两端的电压值即为稳压电路的电压值，也即滤波电路的电压，满足 ，所以3. 电路与程序设计 3.1 单相桥式整流电路电路图见附录图3-1，T1为电源变压器，设交流电网电压为u1，副边的交流电压为，RL是负载电阻，整流二极管D1-D4接成电桥的形式。（电路图见附录图3-1）。在输入电压的正

8、半轴，二极管D1和D3导通，D2和D4截止，电流i1的通路是aD1RLD3B,在RL上得到一个半波电压，在输入电压为负半轴时，二极管导通情况相反。故在一个周期内，负载电阻RL上得到单一方向的脉动的直流电压。对进行傅里叶分解，得的平均值 ，除直流分量外，还含有偶次谐波分量，为得到直流电压，还需用滤波电路消除其中的纹波电压。 3.2 电容滤波电路电路图见附录3-2，电容滤波电路主要利用电容器两端的电压不能突变的特点，在正半周时，通过D1和D3对电容器充电，此时，当时，电容电压达到最大值，随着下降，使D1、D3反向偏置而截止，故电容通过RL放电，如此循环，形成周期性的电容器充放电过程。3.3稳压电路

9、电路图见附录图3-3，由电位器、负载电阻R2及可调电阻RW组成，调节滑动变阻器的滑片，使输出的正电压范围在510V，输出的负电压在-5-10V。3.4过流保护装置电路图见附录3-4,为避免在电流较大的情况下损坏运算放大器，故在其两端接入稳压二极管，在电流较大时起到分流作用，进而起到过流保护功能。3.5电压分段显示电路的设计电路图见附录图3-5，在整流电路之后接一个滑动变阻器RW及电位器，通过调节滑片，使输出电压在5-7.5V时，红色发光二极管点亮，输出电压在7.5-10V之间时，绿色发光二极管点亮。4.系统测试4.1 系统测试工具220V交流电源、变压器4.2系统测试方案接入220V交流电压，

10、经变压器转换成所需电压。通过调节滑动变阻器的滑片，测量输出正、负电压的范围；并测量电路两端输出的最大电流；观察输出正电压在5-7.5V以及7.5-10V时，两个二极管是否发光。4.3系统测试结果 符合题目要求4.4仿真波形如图所示220V电压输入波形 电路图详见4-4-1变压器输出 电路图详见附录图4-4-2滤波电路的输出 电路图详见附录图4-4-3整流稳压电路的输出 电路图详见附录图4-4-45. 结束语自从确定选题之后，我们便利用手头的所有资源，展开拉网式的搜索、学习。自学了模拟电子技术的相关部分，了解了直流电源设计的基本原理。从最初的电路设计，到最后的定型，经过了一遍遍反复的修改。电路的精密性，容不得我们的设计有半点差错，一个个细节问题的处理，反映出来的是队