稳压电源及其设计

1、集成电路应用课程文论文题目： 稳压电源及其设计 学院、系： 电子与信息工程学院 专业班级： 学生姓名 任课教师： 答辩成绩撰写成绩总成绩 2015 年 6 月 16 日摘要:随着电力电子技术的迅速发展，是电子技术常用的设备之一，也是大部分电子仪器、设备的重要组成部分，稳定电源是各种电子电路、电器设备所必不可少的动力来源,对于整个电路的重要性是不言而喻的。所有的用电设备对于电源都是有特定的要求的,包括电源的输出电压/电流、体积、效率等,除了这些基本 要求外,随着社会科学和工业技术的不断发展,对电源装置的要求也越来越苛刻,包括电源的瞬态响应、电源/负载调整率、可靠性和性能参数等方面1。Abstra

2、ct:Voltage-stabilized power is an essential for a variety of electronic circuits and electronic equipment, its importance of the entire circuit is self-evident. All electrical equipment have specific requirements for power supply, including the output voltage, output current, volume, efficiency, etc

3、. In addition to these basic requirements, with the continuous development of social sciences and industrial technology, the power requirements are increasingly demanding, including the transient response, power line/load regulation, reliability and performance parameters.关键词：稳压电源 直流稳压电源 集成稳压器目录1概述3

4、1.1 引言31.2 稳压电源的分类31.3稳压电源的应用31.3.1 稳定电压31.3.2 多功能综合保护31.3.3尖端尖脉冲抑制31.3.4防雷32直流稳压电源简介32.1 直流稳压电源的构成32.2直流稳压电源的分类32.3直流稳压电源的技术指标33直流稳压电源的设计33.1 基本工作原理33.2 组成部分及作用33.2.1 集成稳压器的选择33.2.2 电源变压器的选择33.2.3 整流二极管的选择33.2.4 滤波电容的选择33.3工作过程33.4 基本设计图34总结3参考文献31概述1.1 引言电源是实现电能变换和功率传递的环节，是电子设备的重要部分，其质量好坏直接影响着电子设备

5、的功能实现和可靠性。电子设备对电源最基本的要求就是电源的输出电压或输出电流要稳定.引起电源输出变化的主要因素有两个：一是输入电压的变化引起的电源输出的变化；另一个是输出电流的变化（由于负载发生变化）引起电源输出的变化。稳定电源技术2就是尽可能地降低引起电源输出变化的各种因素的影响，使输出电压或电流稳定，这种稳定并非指输出电压或电流绝对不变,而是相对稳定,变化很小，在可以允许的范围内。1.2 稳压电源的分类现代应用的稳压电源的种类比较多，分类方式也很多，在此简单介绍几种3。按稳定对象分类，有交流稳压电源和直流稳压电源。交流稳压电源输出交流电，而直流稳压电源输出直流电。按稳压电源的调整元件与负载的

6、联接方式来分类，可以分为并联稳压电源和串联稳压电源两种。调整元件与负载并联的叫并联稳压电源，它通过改变流过调整元件的电流的多少来适应输入电网电压的变化及负载电流的变化，以保持输出电压的稳定。并联稳压电源效率较低，只在某些专用场合使用。调整元件与负载串联的稳压电源叫做串联稳压电源， 稳压电源中，调整元件串联在输入端和输出端之间，输出电压依靠调整元件改变自身的等效电阻来维持恒定。按调整元件的作状态分类，有线性电源和开关电源。线性电源的调整管工作在线性放大状态，而开关电源的调整管工作在开关状态。 1.3稳压电源的应用1.3.1 稳定电压 当电网电压出现瞬间波动时，稳压电源会以10-30ms的响应速度

7、对电压幅值进行补偿，使其稳定在±2%以稳压电源内。1.3.2 多功能综合保护 多功能综合保护稳压器除了最基本的稳定电压功能以外，还应具有过压保护（超过输出电压的+10%）、欠压保护（低于输出电压的-10%）、缺相保护、短路过载保护最基本的保护功能。1.3.3尖端尖脉冲抑制电网有时会出现幅值很高，脉宽很窄的尖脉冲，它会击穿耐压较低的电子元件。稳压电源的抗浪涌组件能够对这样的尖脉冲起到很好的抑制作用。隔离传导性EMI电磁干扰数控设备多采用AC/DC整流+PFC高频功率因数校正，自身有一定的干扰性同时对干扰源也有严格要求。稳压电源的滤波组件能够有效隔离电网对设备的干扰同时也能有效隔离设备对

8、电网的干扰。1.3.4防雷 应具有的防雷击能力。2直流稳压电源简介2.1 直流稳压电源的构成许多电子产品如电子计算机，电视机等都需要直流电源，电子仪器也需要直流电源。为了提高电子设备的稳定性及精度，在直流电源中还要加入稳压电路，因此成为直流稳压电路。典型的直流稳压电源主要由电源变压器，整流电路，滤波电路和稳压电路等几个部分构成。电源变压器把50HZ的交流电网电压变成所需要的交流电压；整流电路用来将交流电变为单相脉冲直流电；滤波电路用来滤除整流后单向脉动电流中的交流成分（即波纹电压），是指成为平缓的直流电；稳压电路的作用是当输入交流电网电压波动，负载及温度变化时，维持输出直流电压的稳定。2.2直

9、流稳压电源的分类直流稳压电源种类很多，可以从不同的角度分类：1、 按稳定方式分，有参数型稳压电源和反馈调整型稳压电源。参数型稳压器电路简单，主要是利用电子组性的非线性 实现稳压。2、 按调整元件和负载连接方式分，有并联式稳压电源和串联式稳压电源。3、 按作用的器件分，有电子管稳压电源，稳压管稳压电源，晶体管稳压电源，可控硅稳压电源等。4、 按调整器件的工作状态分，有线性稳压电源和开关稳压电源。2.3直流稳压电源的技术指标稳压电源的主要技术指标包括特性指标和质量指标，前者表示稳压电源的功能又称试用指标，后者反映了稳压电源质量的优劣。1、 特性指标2、 输入电压及适用范围3、 输出电压及输出电压调

10、整范围4、 额定输出电流3直流稳压电源的设计 直流电源(DC power supply)有正、负两个电极，正极电位高，负极电位低，当两个电极与电路连通后，能够使电路两端之间维持恒定的电位差，从而在外电路中形成由正极到负极的电流。单靠电荷所产生的静电场不能维持稳恒的电流，而借助于直流电源，就可以利用非静电作用（非静电力）使正电荷由电位较低的负极经电源内部返回到电位较高的正极，以维持两个电极之间的电位差，从而形成稳恒电流。因此，直流电源是一种能量转换装置，它把其他形式的能量转换为电能供给电路，以维持电流的稳恒流动。3.1 基本工作原理常用电子仪器或设备（如示波器、电视机等）所需要的直流电源，均属于

11、单相小功率直流稳压电源（功率在 1000W 以下）。它的任务是将 220V，50Hz 的交流电压转换为幅值稳定的直流电压（例如几伏或几十伏），同时能提供一定的直流电流（几安至几十安）。3.2 组成部分及作用单相小功率直流稳压电源一般由电源变压器、整流、滤波和稳压电路四部分组成4。电源变压器：将电网提供的220V、50Hz 交流电压转换为各种电路设备所需的交流电压；整流电路：利用单向导电器件将交流电转换成脉动直流电路；滤波电路：利用极性电容把脉动直流电转换成比较平坦的直流电；稳压电路：利用电路的调整作用使输出电压稳定的过程称为稳压。具体电路如图3.2所示。输入电容C1用于抑制纹波电压， 输出电容

12、C2用于消振，缓冲冲击性负载，保证电路工作稳定。图3.1 单向小功率直流电源组成部分3.2.1 集成稳压器的选择 选CW7805器件，主要参数是5： 图3.2简易直流稳压电源，。3.2.2 电源变压器的选择变压器的选择主要是依据输入、输出电压和副边输出功率。与效率的关系，如表一所示。表1 副边输出功率与效率的关系副边输出功率10VA（10-30）VA（30-80）VA（80-200）VA效率0.60.70.80.9在选择变压器时，与输出电压的关系为： （1-1)由于，由式（1-1)得： （1-2）考虑到功耗因素，一般取副边电压为： （1-3）由于稳压器CW7805 的最大输出电流，则变压器的副

13、边输出电流有效值为： （1-4）取，则： （1-5）由式（15） 和表1 可得，=0.7，。故选20W，次级电压为交流10V 左右的交流降压变压器。3.2.3 整流二极管的选择整流二极管的选择，主要考虑反向击穿VRM，额定工作电流IF。VRM、IF应满足：， （1-6）根据=10.92V， =1.5A 的要求，选IN4001 为整流二极管。3.2.4 滤波电容的选择滤波电容的选择依据纹波电压的频率f=100Hz， 同时考虑到电容器的耐压值应大于=10.92V。滤波电容可按下式估算： （1-7）故选择标称值为3300F的电解电容器。3.3工作过程 首先由电源变压器将 220V 的交流电压变换为电

14、压较低的交流电压（图 2.1 中 V2），然后利用二极管的单向导电性将交流电压整流为单向脉动的电压（图 2.1 中 VR），再通过电容或电感等储能元件组成的滤波电路减小其脉动成分，得到比较平滑的电压（图 2.1 中 VF），经过整流、滤波后得到的电压易受电网波动及负载变化的影响（一般有±10%左右的波动），必须加入稳压电路，最后经过稳压输出稳定的所需要的直流电压。可利用反馈等措施维持输出直流电压的稳定。3.4 基本设计图 设计参考图 低压稳压电路总电路图4总结 本文设计的电路图简单高效，失真小，输出稳定，能基本达到设计的目的和要求，但在设计的过程中仍然存在着不足之处。本次撰写论文收获很多不仅多方面的了解了稳压电源的各种知识，也增强了自己查阅资料的能力和各种软件的使用能力，时间短，任务重，有很多不足之处，希望能多多指教。 参考文献1 赵学泉, 张国华. 电源