電子課程設計直流穩(wěn)壓電源的設計

1、個人收集整理 勿做商 業(yè)用途直流穩(wěn)壓電源的設計目錄前言1直 流穩(wěn)壓電源的設計 0一、設計目的及其實際應用 2二 、任務要求 2三、實驗原理及其各個分電路圖 2A. 電源變壓器 3.B. 整流電路3.C. 濾波電路6.D. 穩(wěn)壓電路 8.四?？傠娐穲D 11五。參考文獻 11六。心得體會 12個人收集整理 勿做商 業(yè)用途電子技術(shù)是當今高新技術(shù)的“龍頭 " ，各先進國家無不 把它放在優(yōu)先的發(fā)展的地位。電子技術(shù)是電類專業(yè)的一門重 要的技術(shù)基礎課 ,課程的顯著特點之一是它的實踐性。 要想很 好的掌握電子技術(shù)，除了掌握基本器件的原理，電子電路的 基本組成及分析方法外 ,還要掌握電子器件及基本電路

2、的應 用技術(shù)，課程設計就是電子技術(shù)教學中的重要環(huán)節(jié) .本課程設計就是針對模擬電子電路這門課程的要求所 做的，同時也將學到的理論與實踐緊密結(jié)合。本設計是設計的直流穩(wěn)壓電源 .直流穩(wěn)壓電源一般是由 電源變壓器 、 整流電路 、濾波電路 和穩(wěn)壓電路 四部分組成。一、設計目的及其實際應用熟悉模擬電子課程設計方法和規(guī)范，達到應用電子技術(shù)的目的，并培養(yǎng)動手能 力，學會閱讀相關(guān)科技文獻，查找器件手冊與相關(guān)參數(shù)，整理總結(jié)設計報告。電子電路工作時都需要直流電源提供能量，電池因使用費用高，一般只用于低 功耗便攜式的儀器設備中二、任務要求設計穩(wěn)壓電源目的就是要把工頻交流電源或者直流變化的電源通過此裝置變?yōu)?直流穩(wěn)壓

3、電源，并畫出整體電路。三、實驗原理及其各個分電路圖穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路 和穩(wěn)壓電路四部分組成如圖1所3）縫圧起再框圖lb整流和穩(wěn)壓過程S 1穩(wěn)壓電源框圖與整鴻7U急壓it程A. 電源變壓器電源變壓器提供最初的電源，需要經(jīng)過整流 、濾波、穩(wěn)壓才能滿足要求, 般為工頻電流或者家用的電流。B. 整流電路整流電路的任務是將經(jīng)過變壓器降壓以后的交流電壓變換為直流電壓。變壓器的選擇，除了應滿足功率要求外，它的次級輸出電壓的有效值V2應略高于要求穩(wěn)壓電路輸出的直流電壓值。對于高質(zhì)量的穩(wěn)壓電源，其整流電路一般 都選用橋式整流電路整流電路常見的有單相橋式整流電路，單相半波整流電 路，和單相全

4、波整流電路飛'(b)叢形圈''圖2單相橋式整流電鵡圖2單相橋式整流電路1. 工作原理單相橋式整流電路是最基本的將交流轉(zhuǎn)換為直流的電路，如圖(a )所示.在分析整流電路工作原理時，整流電路中的二極管是作為開關(guān)運用，具有單向?qū)щ娦愿鶕?jù)圖1(a)的電路圖可知：當正半周時，二極管D、B導通，在負載電阻上得到正弦波的正半周。當負半周時，二極管D2、D4導通，在負載電阻上得到正弦波的負 半周。在負載電阻上正、負半周經(jīng)過合成，得到的是同一個方向的單向脈動電壓。 單相橋式整流電路的波形圖見圖1(b).2。參數(shù)計算根據(jù)圖1 (b)可知，輸出電壓是單相脈動電壓，通常用它的平均值與直流電壓

5、等效。輸出平均電壓為流過負載的平均電流為流過二極管的平均電流為！ 2兀乜兔二極管所承受的最大反向電壓流過負載的脈動電壓中包含有直流分量和交流分量， 可將脈動 電壓做傅里葉分 析，此時諧波分量中的二次諧波幅度最大。脈動系數(shù) S定義為二次諧波的幅值與平 均值的比值。cos4w J+A)53。單相橋式整流電路的負載特性曲線單相橋式整流電路的負載特性曲線是指輸出電壓與負載電流之間的關(guān)系n丨該曲線如圖3所示，曲線的斜率代表了整流電路的內(nèi)阻圈3單相橋式整漩點路的負裁特性曲錢單相橋式整流電路的變壓器中只有交流電流流過 ，而半波和全波整流電路中均 有直流分量流過。所以單相橋式整流電路的變壓器效率較高，在同樣功

6、率容量條件 下，體積可以小一些。單相橋式整流電路的總體性能優(yōu)于單相半波和全波整流電路， 故廣泛應用于直流電源之中。注意，整流電路中的二極管是作為開關(guān)運用的。整流電路既有交流量，又有直流量，通常對輸入（交流）-用有效值或最大值；輸出（交直流）用平均值；整流管正向電流-用平均值；整流管反向電壓一一用最大值。C. 濾波電路1. 濾波的基本概念濾波電路利用電抗性元件對交、直流阻抗的不同，實現(xiàn)濾波。電容器C對直流開路，對交流阻抗小，所以C應該并聯(lián)在負載兩端電感器L對直流阻抗小，對交流 阻抗大，因此L應與負載串聯(lián)。經(jīng)過濾波電路后，既可保留直流分量，又可濾掉一 部分交流分量，改變了交直流成分的比例，減小了電

7、路的脈動系數(shù)，改善了直流電 壓的質(zhì)量。2。電容濾波電路現(xiàn)以單相橋式整流電容濾波電路為例來說明。電容濾波電路如圖15。06所示,在負載電阻上并聯(lián)了一個濾波電容 CoD4D11114|1一 C1R1UJ2V011*dk1iA04電容濾波電路3。濾波原理若V2處于正半周，二極管 D、D3導通，變壓器次端電壓V2給電容器C充電。此 時C相當于并聯(lián)在V2上，所以輸出波形同V2，是正弦波.當V2到達t= /2時，開始下降。先假設二極管關(guān)斷，電容 C就要以指數(shù)規(guī)律向 負載R L放電。指數(shù)放電起始點的放電速率很大.在剛過t= /2時，正弦曲線下降的 速率很慢所以剛過t= /2時二極管仍然導通.在超過t= /2

8、后的某個點，正弦曲 線下降的速率越來越快，當剛超過指數(shù)曲線起始放電速率時，二極管關(guān)斷。所以在 t2到t3時刻，二極管導電，C充電，Vi=Vo按正弦規(guī)律變化；ti到t2時刻二極管關(guān) 斷,Vi=Vo按指數(shù)曲線下降，放電時間常數(shù)為 RLC需要指出的是，當放電時間常數(shù) RLC增加時,t i點要右移,t 2點要左移，二極管 關(guān)斷時間加長,導通角減?。环粗?，RLC減少時，導通角增加顯然。當FL很小,即 Il很大時,電容濾波的效果不好,見圖18。05濾波曲線中的2.反之，當R很大，即 Il很小時，盡管C較小,RLC仍很大，電容濾波的效果也很好，見濾波曲線中的 3。 所以電容濾波適合輸出電流較小的場合。此外,

9、為了進一步減小負載電壓中的紋波，電感后面可再接一個電容而構(gòu)成倒 L型濾波電路或采用n型濾波電路，分別如圖5 (a)和圖5(b)所示.4。電容濾波電路參數(shù)的計算電容濾波電路的計算比較麻煩，因為決定輸出電壓的因素較多。工程上有詳細的曲線可供查閱，一般常采用以下近似估算法：一種是用鋸齒波近似表示，即V。 .2V2(1T )4RlC另一種是在RLC=(3 5)T的條件下，近似認為VO=1。2V2。25外特性整流濾波電路中，輸出直流電壓 VO隨負載電流I。的變化關(guān)系曲線如圖4。3所示。因6電容濾波特性曲線D. 穩(wěn)壓電路1。穩(wěn)壓電路選用可調(diào)式三端集成穩(wěn)壓器 CW317該集成塊有輸入端V i、輸出端V。、和

10、可調(diào)端ADJ 三個端頭。它的組成和分立元件穩(wěn)壓電路一樣， 主要由恒流源電路、基準電壓電路、 比較放大電路、調(diào)整管及保護電路組成。在實際應用時，只要外接Ri和R2兩個電 阻就能實現(xiàn)所需要的穩(wěn)壓值。當R 2用電位器R w代替時，就可以實現(xiàn)輸出電壓可調(diào) 的穩(wěn)壓電源,電壓可調(diào)范圍為1。25V37V。在圖5所示的實驗電路中，三端穩(wěn)壓 器的輸入端并接了一個電容C 3，是為了消除電路可能產(chǎn)生的自激振蕩。2. 穩(wěn)壓電源的主要性能指標衡量一個穩(wěn)壓源的主要性能指標有：電壓調(diào)節(jié)范圍、電壓調(diào)整率S v、電流調(diào)整率 S i、輸出電阻r 0、紋波抑制比S叩。它們的定義如下：(1)電壓調(diào)節(jié)范圍：是指可調(diào)式穩(wěn)壓電源的最大輸出

11、電壓V omax與最小輸出電 壓V omin之間的范圍。(2 )電壓調(diào)整率S v：是指負載不變時，電網(wǎng)電壓的相對變化量與由此引起的輸出電壓的相對變化量之比，即門HoS v=i V/VI o在規(guī)定(3)電流調(diào)整率S i :是指輸入電壓不變而負載變化時，負載電流 的范圍內(nèi)變化而引起的輸出電壓的相對變化量，即(4) 輸出電阻ro :就是穩(wěn)壓電源的內(nèi)阻。它可以通過測量電源空載時的輸出電壓Vo'和接入負載R L時的輸出電壓V o而求得，即二(八° -1 " Rl(5) 紋波抑制比S叩:是指穩(wěn)壓電源對交流紋波的抑制能力。定義為電源的輸入紋波電壓V i與輸出紋波V o 之比值.常

12、用dB值表示。即四總電路圖1康華光.電子技術(shù)基礎（模擬部分）MD 北 京：高等教育出版社，2002. 2 高吉祥.電子技術(shù)基礎實驗和課程設計。電子工業(yè)出版社。2002.3 張慶雙.電子原器件的選用和檢測。機械工業(yè)出版社。2003.4楊拴科。模擬電子技術(shù)基礎。高等教育出版社.20035孫肖子 張企民。模擬電子技術(shù)簡明教程。西安電子科技大學出版社。2001.個人收集整理 勿做商 業(yè)用途六。心得體會經(jīng)過一個星期的模擬電子線路課程設計過程 , 我學到了很多 東西，對一學期以來所學的電子方面的知識也重新學習和復習了 一遍，也對自己在模擬電子方面能力有了更客觀的認識和評價 . 在這次設計過程中，從最基本的查元件，找資料做起，了解了完 整的電