模擬電子課程設計---直流穩(wěn)壓電源的設計

1、<p>　　模 擬 電 子 技 術(shù)</p><p><b>　　課程設計說明書</b></p><p>　　設計題目：直流穩(wěn)壓電源 的設計 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學 號： ***</p><p>　　班 級： 電氣***

2、*班</p><p>　　指 導 老 師： *****</p><p>　　河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學 院</p><p>　　Henan Polytechnic Institute</p><p>　　模 擬 電 子 直流穩(wěn)壓電源的設計</p><p><b>　　目錄</b>

3、</p><p><b>　　前言2</b></p><p>　　直流穩(wěn)壓電源的設計3</p><p>　　一、設計目的及其實際應用3</p><p><b>　　二、任務要求3</b></p><p>　　三、實驗原理及其各個分電路圖3</p>&l

4、t;p><b>　　A．電源變壓器4</b></p><p><b>　　B．整流電路4</b></p><p><b>　　C．濾波電路7</b></p><p>　　D. 穩(wěn)壓電路10</p><p><b>　　四.總電路圖12</b>

5、;</p><p><b>　　五.參考文獻12</b></p><p><b>　　六.心得體會13</b></p><p><b>　　前言</b></p><p>　　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

6、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)。</p><p>　　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。</p><p>　　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

7、、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四部分組成。</p><p>　　一、設計目的及其實際應用</p><p>　　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，學會閱讀相關科技文獻，查找器件手冊與相關參數(shù)，整理總結(jié)設計報告。</p><p>　　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。<

8、/p><p><b>　　二、任務要求</b></p><p>　　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)橹绷鞣€(wěn)壓電源，并畫出整體電路。</p><p>　　三、實驗原理及其各個分電路圖</p><p>　　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所示：</p&g

9、t;<p><b>　　A．電源變壓器</b></p><p>　　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，一般為工頻電流或者家用的電流。</p><p><b>　　B．整流電路</b></p><p>　　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，

10、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，和單相全波整流電路。</p><p>　　圖2 單相橋式整流電路</p><p><b>　　1.工作原理</b></p><p>　　單相橋式

11、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運用，具有單向?qū)щ娦?。根?jù)圖1（a）的電路圖可知：當正半周時，二極管D1、D3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）。</p><p>

12、<b>　　2.參數(shù)計算</b></p><p>　　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等效。輸出平均電壓為</p><p>　　流過負載的平均電流為</p><p>　　流過二極管的平均電流為</p><p>　　二極管所承受的最大反向電壓</p><p>　

13、　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。</p><p>　　3.單相橋式整流電路的負載特性曲線</p><p>　　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系</p><p>　　該曲線如圖3所示，曲線的斜率代表了整流電路的內(nèi)阻。

14、</p><p>　　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。</p><p>　　注意，整流電路中的二極管是作為開關運用的。</p><p>　　整流電路既有交流量，

15、又有直流量，通常對</p><p>　　輸入（交流）——用有效值或最大值；</p><p>　　輸出（交直流）——用平均值；</p><p>　　整流管正向電流——用平均值；</p><p>　　整流管反向電壓——用最大值。</p><p><b>　　C． 濾波電路</b></p>

16、<p><b>　　1.濾波的基本概念</b></p><p>　　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，減小了電路的脈動系數(shù)，改善了直流電壓的質(zhì)量。</p>

17、;<p><b>　　2.電容濾波電路</b></p><p>　　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C。</p><p><b>　　3.濾波原理</b></p><p>　　若V2處于正半周，二極管D1、D3導通，變壓器次端電壓V2給電容

18、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。</p><p>　　當V2到達t=/2時，開始下降。先假設二極管關斷，電容C就要以指數(shù)規(guī)律向負載ＲL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，二極管關斷。所以在t2到t3時刻，二極管導電，Ｃ

19、充電，Vi=Vo按正弦規(guī)律變化；t1到t2時刻二極管關斷，Vi=Vo按指數(shù)曲線下降，放電時間常數(shù)為RLC。</p><p>　　需要指出的是，當放電時間常數(shù)RLC增加時，t1點要右移，t2點要左移，二極管關斷時間加長，導通角減??；反之，RLC減少時，導通角增加。顯然。當RL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RL很大，即IL很小時，盡管C較小, RLC仍很大,電容濾波的效

20、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。</p><p>　　此外，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π型濾波電路，分別如圖5（a）和圖5(b)所示。</p><p>　　4.電容濾波電路參數(shù)的計算</p><p>　　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

21、查閱，一般常采用以下近似估算法：</p><p>　　一種是用鋸齒波近似表示，即</p><p>　　另一種是在RLC=（35）的條件下，近似認為VO=1.2V2。</p><p><b>　　5.外特性</b></p><p>　　整流濾波電路中，輸出直流電壓VO隨負載電流IO的變化關系曲線如圖4.3所示。</p

22、><p><b>　　D.穩(wěn)壓電路</b></p><p><b>　　1.穩(wěn)壓電路</b></p><p>　　選用可調(diào)式三端集成穩(wěn)壓器 CW317。該集成塊有輸入端Ｖi、輸出端Ｖo、和可調(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，

23、只要外接 Ｒ1 和Ｒ2 兩個電阻就能實現(xiàn)所需要的穩(wěn)壓值。當Ｒ2 用電位器Ｒw 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 1.25V～37V 。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Ｃ3 ，是為了消除電路可能產(chǎn)生的自激振蕩。</p><p>　　2. 穩(wěn)壓電源的主要性能指標</p><p>　　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

24、 率ＳV 、電流調(diào)整率 Ｓi、輸出電阻 r0 、紋波抑制比</p><p>　?。觬ip 。它們的定義如下：</p><p>　　(1) 電壓調(diào)節(jié)范圍：是指可調(diào)式穩(wěn)壓電源的最大輸出電壓Ｖomax 與最小輸出電壓Ｖomin 之間的范圍。</p><p>　　(2) 電壓調(diào)整率Ｓv：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

25、比，即</p><p>　　(3) 電流調(diào)整率Ｓi：是指輸入電壓不變而負載變化時，負載電流 Ｉo 在規(guī)定的范圍內(nèi)變化而引起的輸出電壓的相對變化量，即</p><p>　　(4) 輸出電阻 </p><p>　　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ＲL 時的輸出電壓Ｖo 而求得，即</p><p

26、>　　(5) 紋波抑制比Ｓrip：是指穩(wěn)壓電源對交流紋波的抑制能力。</p><p>　　定義為電源的輸入紋波電壓Ｖi~ 與輸出紋波Ｖo~ 之比值。常用 dB 值表示。即</p><p><b>　　四.總電路圖</b></p><p><b>　　五.參考文獻</b></p><p>　　[

27、1]　康華光．電子技術(shù)基礎（模擬部分）［M］．北 京：高等教育出版社，2002．</p><p>　　[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.</p><p>　　[3] 張慶雙.電子原器件的選用和檢測。機械工業(yè)出版社。2003.</p><p>　　[4] 楊拴科.模擬電子技術(shù)基礎。高等教育出版社.2003</p>

28、<p>　　[5] 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.</p><p><b>　　六.心得體會</b></p><p>　　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