直流穩(wěn)壓電源課程設(shè)計(jì)

1、江漢大學(xué)物理與信息工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告 課程題目： 直 流 穩(wěn) 壓 電 源 專 業(yè): 電 子 信 息 工 程 指導(dǎo)教師： 胡小波 班 級(jí)： b08073011 學(xué) 號(hào)： 200807301131 姓 名： 王 楓 2011年2月24日目 錄1、設(shè)計(jì)目的 42、設(shè)計(jì)要求 43、設(shè)計(jì)原理 44、理論分析 4 4.1整體理論分析 4 4.2單元電路分析 5 4.2.1變壓器 5 4.2.2整流電路 5 4.2.3 濾波電路 5 4.2.4電容濾波有以下特點(diǎn) 65、設(shè)計(jì)的電路 6 5、1設(shè)計(jì)電路圖 6 5、2穩(wěn)壓電源的主要性能指標(biāo) 76、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論 87、心得體會(huì) 88、參考文獻(xiàn) 8摘 要 本文

2、設(shè)計(jì)的是量程為12v且在012v可調(diào)的直流穩(wěn)壓電源，其最大輸出電流為500ma，并具有數(shù)字顯示電壓功能。并且利用a/d轉(zhuǎn)化，將輸出的連續(xù)電壓信號(hào)變?yōu)殡x散的數(shù)字信號(hào)實(shí)現(xiàn)輸出電壓的控制。另外核心部分為：采用數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)輸出電壓的控制，通過(guò)加減鍵實(shí)現(xiàn)加計(jì)數(shù)或減計(jì)數(shù)。同時(shí)通過(guò)計(jì)數(shù)器和譯碼-驅(qū)動(dòng)器，最終將電壓值顯示到數(shù)碼管組上。該穩(wěn)壓電源具有性能穩(wěn)定.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單.電壓、電流指標(biāo)精度高.調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞：整流，穩(wěn)壓，數(shù)控，可調(diào)一、設(shè)計(jì)目的 1. 研究單相橋式整流、電容濾波電路的特性。 2. 掌握串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電源主要技術(shù)指標(biāo)的測(cè)試方法。二、設(shè)計(jì)要求 （1）設(shè)計(jì)一個(gè)能輸出正負(fù)12v的直流穩(wěn)壓電源； （

3、2）擬定測(cè)試方案和設(shè)計(jì)步驟；（3）根據(jù)設(shè)計(jì)要求和技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)好電路，選好元件及參數(shù)；（4）測(cè)量直流穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓系數(shù)、紋波電壓；三、設(shè)計(jì)原理電子設(shè)備一般都需要直流電源供電。這些直流電除了少數(shù)直接利用干電池和直流發(fā)電機(jī)外，大多數(shù)是采用把交流電（市電）轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姷闹绷鞣€(wěn)壓電源。 直流穩(wěn)壓電源框圖 直流穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流、濾波和穩(wěn)壓電路四部分組成，其原理框圖如圖所示。電網(wǎng)供給的交流電壓u1(220v,50hz) 經(jīng)電源變壓器降壓后，得到符合電路需要的交流電壓u2，然后由整流電路變換成方向不變、大小隨時(shí)間變化的脈動(dòng)電壓u3，再用濾波器濾去其交流分量，就可得到比較平直的直流電壓ui。但這樣的直

4、流輸出電壓，還會(huì)隨交流電網(wǎng)電壓的波動(dòng)或負(fù)載的變動(dòng)而變化。在對(duì)直流供電要求較高的場(chǎng)合，還需要使用穩(wěn)壓電路，以保證輸出直流電壓更加穩(wěn)定。4、 理論分析 4.1整體理論分析 設(shè)計(jì)電路框圖如圖1所示: 在電子電路中，通常都需要電壓穩(wěn)定的直流電源供電。圖2-1是直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)的基本思路和整體流程。因?yàn)槲覀円玫降闹绷麟娫吹氖?2v等的穩(wěn)定直流電壓，而我們平常的生活用電220v的交流電，所以我們必須變壓，變壓后交流變成直流。但此時(shí)的直流電壓波動(dòng)很大，脈動(dòng)的直流電壓還含有較大的波紋，所以我們要對(duì)其進(jìn)行濾波，得到波動(dòng)較小的直流電。為了保證得到基本恒定的直流電和電源基本不受電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定對(duì)電源輸出的影響，應(yīng)加

5、穩(wěn)壓電路。4.2單元電路分析 4.2.1，變壓器源變壓器的作用是將220v的交流電壓,變換成整流濾波電路所需要的交流電壓。因?yàn)槲覀冃枰氖堑陔妷?所以必須要一個(gè)變壓器將電網(wǎng)的市電降低至我們所需要的. 4.2.2整流電路整流電路是把交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷髅}動(dòng)的電壓。常見(jiàn)的小功率整流電路，有單相半波、全波、橋式整流等。這里采用常用的橋式整流。 4.2.3 濾波電路濾波電路下圖：用于濾去整流輸出電壓中的紋波，一般用電抗元件組成。因此濾波又分電容率波和電感濾波。這里采用電容濾波。 如圖所示為單相橋式整流電容濾波電路。利用電容的儲(chǔ)能特性，使波形平滑，提高直流分量，減小輸出波紋。4.2.4電容濾波有以下特點(diǎn)：

6、（1） 加入濾波電容后，輸出電壓的直流成分提高，脈動(dòng)成分減小。（2） 電容濾波放電時(shí)間常數(shù)（）越大，放電過(guò)程越慢，輸出直流電壓越高，紋波越小，效果越好。為了獲得較好的濾波效果，一般選擇電容值滿足5) ，此時(shí)，輸出電壓的平均值。（3） 電容濾波電路的輸出電壓隨輸出電流的增大而減小，所以電容濾波適合于負(fù)載電流變化不大的場(chǎng)合。5、 設(shè)計(jì)的電路 5、1設(shè)計(jì)電路圖 圖是由分立元件組成的串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的電路圖。其整流部分為單相橋式整流、電容濾波電路。穩(wěn)壓部分為串聯(lián)型穩(wěn)壓電路，它由調(diào)整管（晶體管t1）；比較放大管t2；r7既是t1上偏置電阻，又是t2集電極負(fù)載電阻；取樣電路r1、r2、rw，基準(zhǔn)電壓dw、r

7、3和過(guò)流保護(hù)電路t3管及電阻r4、r5、r6等組成。整個(gè)穩(wěn)壓電路是一個(gè)具有電壓串聯(lián)負(fù)反饋的閉環(huán)系統(tǒng)，其穩(wěn)壓過(guò)程為：當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)或負(fù)載變動(dòng)引起輸出直流電壓發(fā)生變化時(shí)，取樣電路取出輸出電壓的一部分送入比較放大器，并與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，產(chǎn)生的誤差信號(hào)經(jīng)t2放大后送至調(diào)整管t1的基極，使調(diào)整管改變其管壓降，以補(bǔ)償輸出電壓的變化，從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。 串聯(lián)型穩(wěn)壓電源實(shí)驗(yàn)電路 由于在穩(wěn)壓電路中，調(diào)整管與負(fù)載串聯(lián)，因此流過(guò)它的電流與負(fù)載電流一樣大。當(dāng)輸出電流過(guò)大或發(fā)生短路時(shí)，調(diào)整管會(huì)因電流過(guò)大或電壓過(guò)高而損壞，所以需要對(duì)調(diào)整管加以保護(hù)。在圖電路中，晶體管t3、r4、r5、r6組成減流型保護(hù)電路。此

8、電路設(shè)計(jì)在i0p1.2i0時(shí)開(kāi)始起保護(hù)作用，此時(shí)輸出電流減小，輸出電壓降低。故障排除后電路應(yīng)能自動(dòng)恢復(fù)正常工作。在調(diào)試時(shí)，若保護(hù)提前作用，應(yīng)減少r6值；若保護(hù)作用遲后，則應(yīng)增大r6之值。5、2穩(wěn)壓電源的主要性能指標(biāo):（1）輸出電壓u0和輸出電壓調(diào)節(jié)范圍。 調(diào)節(jié)rw可以改變輸出電壓u0（2）最大負(fù)載電流iom 。（3）輸出電阻ro。輸出電阻 r0 定義為：當(dāng)輸入電壓ui（指穩(wěn)壓電路輸入電壓）保持不變，由于負(fù)載變化而引起的輸出電壓變化量與輸出電流變化量之比，即:（4） 穩(wěn)壓系數(shù)s （電壓調(diào)整率）。穩(wěn)壓系數(shù)定義為：當(dāng)負(fù)載不變，輸出電壓相對(duì)變化量與輸入電壓相對(duì)變化量之比,即:由于工程上常把電網(wǎng)電壓波動(dòng)

9、10做為極限條件，因此也有將此時(shí)輸出電壓的相對(duì)變化u0u0做為衡量指標(biāo)，稱為電壓調(diào)整率。六、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論 （1）穩(wěn)壓系數(shù)是表征穩(wěn)壓電源應(yīng)對(duì)輸入電壓的波動(dòng)而保持輸出電壓穩(wěn)定的能力。穩(wěn)壓系數(shù)越小，表示穩(wěn)定電壓的能力越強(qiáng)。所以一個(gè)電源的穩(wěn)壓系數(shù)越小表示其性能越好。 （2）內(nèi)阻也是電源質(zhì)量好壞的一個(gè)重要的指標(biāo)，它表征的是電源接負(fù)載的能力，內(nèi)阻越小，接負(fù)載時(shí)分得的電壓越小，從而保證接大電流負(fù)載時(shí)能夠保證有足夠的輸出電壓，保證負(fù)載能夠正常工作。 （3）紋波電壓時(shí)加在直流電壓上的交流成分，其大小決定于濾波電路設(shè)計(jì)的質(zhì)量，決定于濾波電容的值是否足夠，紋波電壓越小，說(shuō)明輸出的直流波形越平。七、心得體會(huì) 通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我對(duì)于模電知識(shí)有了更深的了解，尤其是對(duì)與線性直流穩(wěn)壓電源方面的知識(shí)有了進(jìn)一步的研究。同時(shí)實(shí)物的制作也提升了我的動(dòng)手能力，實(shí)踐能力得到了一定的鍛煉，加深了我對(duì)模擬電路設(shè)計(jì)方面的興趣。理論與實(shí)踐得到了很好的結(jié)合。 在電路設(shè)計(jì)中，應(yīng)該仔細(xì)認(rèn)證，從中我們可以學(xué)到很多東西，可以提高自己發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題的能力，使自己的動(dòng)手能力有一定的提高。出現(xiàn)故障時(shí)要積極面對(duì)，在檢查線路時(shí)一定要有耐心，不要因?yàn)槁闊┚头艞?。遇?jiàn)錯(cuò)誤要