串联型直流稳压电源设计报告

1、2013级模拟电子技术课程设计12V串联型直流稳压电源设计姓 名学 号院、系、部班 号完成时间摘 要串联型直流稳压电源要经过变压、整流、滤波、稳压、限流等各部分组成。其中变压部分由变压器实现得到二次侧电压;整流部分由单相桥式整流电路实现；滤波通过电容具有维持两端电压不变的特性而得到平滑的电压波形，故将一个大电容与负载并联；限流电路目前，直流电源正在朝着智能化、模块化、高频化、绿色化、小型化等方向发展,此系统是采用分立元件组成串联型直流稳压电源。主元件主要是串接在调整管发射极回路中的检测电阻和保护三极管构成。 关键词：整流 稳压 变压 目 录第1章 设计任务及要求1第2章 方案与论证1第3章 单

2、元电路设计与参数计算23.1电源变压器23.2整流电路33.3滤波电路43.4稳压电路5第4章 仿真与调试64.1稳压电源的性能指标64.2故障分析7第5章 结论与心得7参考文献8第1章 设计要求采用分立元件设计一稳压电源，其性能指标如下：1.输出电压最大输出电流2.电网电压波动10%，稳压系数。3.内阻4.工作温度5.有过流保护电路，当负载电流超过.Imax时过流保护电路工作。 第2章 方案与论证直流稳压电源的基本原理：直流稳压电源一般由变压器(10:1)，整流电路，滤波电路及稳压电路组成。其基本原理图如下所示：采用变压器、二极管、集成运放，电阻、稳压器、三极管等元器件。220v的交流电经变

3、压器变压后变成电压值较小的电流，再经桥式整流电路和滤波电路形成直流，稳压部分采用串联型稳压电路。比例运算电路的输入电压为稳定电压，且比例系数可调，所以其输出电压也可以调节：同时，为了扩大输出大电流，电压比较器集成运放输出端加晶体管，并保持射级输出形式，就构成了具有放大环节的串联型稳压电路。其基本原理图如下所示：图2.1 直流稳压电源电路图 电源变压器T1的作用是将电网电压220伏的交流电压变成整流滤波所需要的交流电压。电源变压器T1的作用是将电网电压220伏的交流电压变成整流滤波所需要的交流电压。整流滤波电路的作用是将交流电压变成脉动的直流电压，在经过滤波电容滤去纹波，输出直流电压。本电路用的

4、滤波电路是桥式整流电路。其中的电容C1是为了滤波并防止自激振荡，D2为稳压管提供基准电压，R1为限流保护电路（R1阻值很小一般为12左右），Q1为调整管，R2和R3为采样电阻，C2减小输出纹波和低频干扰。电网提供的电压一般为220伏，而交流电源变压器把220伏电降压为22伏（n=U1/U2=220/10=22V），考虑到电网电压可能有上下10%的波动，由于整流二极管在大电流时的正向压降大约是0.7伏，对22伏交流电压进行桥式整流后的直流脉动电压峰值的最小值为24.7伏左右，再经2200F电容滤波后得到24伏左右带有交流纹波成分的直流电压。保证其工作可靠同时提高电源转换效率减小发热，经过复合管及

5、R1电阻等稳压后成为稳定的12伏直流电压源，2200F的电容作为输出电容起到进一步减小交流纹波和抑制线性稳压器自激振荡的作用。由于最大输出电流为500毫安，所以可以算出二极管的最大小电流输出时交流纹波电压在微伏级。 第3章 单元电路设计与参数计算串联型直流稳压电源的基本电路和设计流程如图所示：图3.1 直流稳压电源的设计电路框图图3.2 直流稳压电源的方框图3.1电源变压器：图3.3电源变压器图 电网提供的交流电一般为220伏频率为50H，而各种电子设备所需要的电压幅值各不相同。常常需要将电网电压先经过变压器然后在变化以后的二次电压再去整流，滤波和稳压，最后得到所需要的直流稳压电源。电路需要输

6、出稳定的电压22伏，经过计算变压器的二次侧电压理论上应为为22伏左右：3.2整流电路:图3.4整流电路图 整流电路的作用是利用具有单向导电性能的整流元件，将正负交替的正弦交流电压整流成为点方向的脉动电压。但是，这种单方向的脉动电压往往包含着很大的脉动成分，距离理想的直流电压还差很远。采用整流桥，设计要求中要求最大输出IL为500mA ：最大允许流经每个二极管的 ID = 0.5 Imax = 0.5 * 500 = 250 mA而每个二极管所承受的最大反向电压为： VRM = = 31.11 v于是整流桥部分采用的是四个型号为1B4B42 的二极管构成。要想更接近于理想的电压源还需要加滤波电路

7、滤掉脉动成分。本电路使用的是单相桥式整流电路D1。变压器二次侧的电压为， 根据理论估算可知单相桥式整流电路中的二极管的反击穿电压为。整流过程与整流电路输出波形为：3.3滤波电路图3.5 滤波电路图滤波器主要由电容电感等储能元件组成。它的作用主要是尽可能地将单向脉动电压中的脉动成分滤掉，是输出电压成为比较平滑的直流电压。但是，当电网电压或负载发生变化时，滤波器输出直流电压的幅值也将随之变化，所以要设计一个稳定的直流电压，我们还需要加一个稳压电路。滤波电容C可由下式估算： RLC=（35）T/2 式中T为电网交流电压的周期（T=0.02s），RL为负载电阻。根据给定条件RL=Uo/Io=12v C

8、=（12002084）uF34稳压电路稳压电路的作用就是采取一些措施，使输出直流电压在电网电压或负载发生变化时保持稳定。本电路采用的是复合管构成调整管。本电压稳压电路，它有固定电流的限制记忆保护和安全工作区的保护，是他基本上不会损坏，如果能够提供足够的散热片它们就能够提供大于5安的输出电流。它们的一些特点如下：（1）最大的输出电流是1.5安。（2）输出电压为3伏。（3）具有热过载保护，短路保护，输出晶体管安全保护等等。第4章 仿真与调试4.1稳压电源的性能指标（1）稳压电源的输出电压是指在稳压器正常工作时输出端的电压。（2）电压调整率是指表征稳压电源与电网之间变化时，输出电压稳定能力参数，级额

9、定负载不变是，输出电压的变化量与稳定电压的比值。=（3）稳压系数的定义为当负载不变时，稳压电路的输出电压的相对变化量与输入电流的相对变话量之比（4）内阻稳压电路的内阻定义为直流输入电压不变时，输出电压与电流之比。4.2故障分析(1）无输出电压即输出电压为0，可能的原因：桥式整流电路开路;电阻短路;电容短路。(2)结果出现错误，而电路连接是正确的则原因可能是电路元件选择参数不正确。 (3)稳压电源的技术指标分为两种：一种是特性指标，包括允许输入电压、输出电压、输出电流输出电压的调节范围；另一种是质量指标用来衡量输出直流电压的稳定程度，包括稳压系数（电压调解率）、输出电阻（电流调节率）、纹波电压（

10、纹波电压系数）及温度系数。稳压系数:在负载电流及温度系数不变的条件下输入电压的相对变化引起输出电压的相对变化。纹波电压：叠加在输出电压上的交流电压分量。用示波器观其峰峰值一般为毫伏量级，也可用交流毫伏表测量其有效值，但因纹波不是正弦波，所以一般有一定误差。第5章 结论与心得 在这次课程设计中，我明白了课程设计的任务一般是设计，组装并调试一个简单的电子电路装置。进一步掌握了关于基本的串流直流稳压电路和仿真技术的一些知识，了解到在电路设计中电路元件的参数选择的重要性和必要性，感受到了在做模拟电子技术设计电路时需要耐心和细心，设计成功后能感受到莫大的兴奋和喜悦，在此试验中培养了我们在电路设计中掌控大

11、局的思维，提高了我们在模拟电路时需要的精雕细琢的手艺，让我们亲身经历了用理论来指导实践，用实践来验证理论，在实践中检验真理的过程。就如按照已知条件设计好自己的方案模拟的连接好电路后，通过仿真技术观察输出数据，对照理论值进行分析比较，找出设计电路中存在的漏洞，分析各元件产生的误差。需要我们综合运用“电子技术基础”课程的知识，通过调查研究，研究资料，方案论证；设计和选取电路元器件；组装和调试电路，测试指标及分析讨论，完成设计任务。在这次课程设计中，我学会怎样去根据课题的要求去设计电路和调试电路，动手能力得到了很大的提升，在以后的学习中我要加强对电路使用的设计和选用能力。这对今后从事技术工作无疑是个启蒙训练。通过这种综合训练，我们可以掌握电路设计的基本设计方法，提高动手组织实验的基本技能，培养分析解决电路问题的本领，为以后的毕业设计和从事电子实验实际工作打下基础。同时也遇到不少问题，其中，在最初设计电路图，电路中元件参数的计算和运用仿真技术的过程中造成很多困扰，通过自己的独立思考了一段时间后终于想到一个比较可行的方案，接着和周围的同学互相交流设计方案和在老师的指导和帮助下，发现到自己再设计电路和计算参数中存在很多的不足。最后经过多次改进后终于能完满解决电路设计和参数计算的问题。本次课程设计令我