模擬電路課程設計---直流穩(wěn)壓電源設計

1、<p>　　模擬電路課程設計報告</p><p>　　設計課題： 直流穩(wěn)壓電源設計 </p><p><b>　　直流穩(wěn)壓電源設計</b></p><p><b>　　一、設計任務與要求</b></p><p>　　1．輸出電壓可調(diào)范圍；+5

2、V~+10V</p><p>　　2．穩(wěn)壓系數(shù)：Sr≤0.01%；</p><p>　　3．紋波輸出電壓（峰-峰）≤5mv；</p><p><b>　　二、方案設計與論證</b></p><p>　　直流穩(wěn)壓電源將交流電網(wǎng)電壓轉換成直流電壓，為電子系統(tǒng)提供工作電源，是各種電子系統(tǒng)的重要組成部分。直流穩(wěn)壓電源得基本組成如

3、圖</p><p><b>　　其中：</b></p><p>　　1、電源變壓器：　 將電網(wǎng)交流電壓變?yōu)檎麟娐匪璧慕涣麟妷海话愦渭夒妷簎2較小?！?、整流電路：　　將變壓器次級交流電壓u2變成單向的直流電壓u3，它包含直流成份和許多諧波分量。　3、濾波電路：　　濾除脈動電壓u3中的諧波分量，輸出比較平滑的直流電壓u4。該電壓往往隨電網(wǎng)電壓和負載電流的

4、變化而變化?！?、穩(wěn)壓電路：　　它能在電網(wǎng)電壓和負載電流的變化時，保持輸出直流電壓的穩(wěn)定。它是直流穩(wěn)壓電源的重要組成部分，決定著直流電源的重要性能指標。</p><p>　　圖1 直流穩(wěn)壓電源</p><p><b>　　方案一：</b></p><p><b>　　單相半波整流電路：</b></p>

5、<p>　　單相半波整流簡單，使用器件少，它只對交流電的一半波形整流，只要橫軸上面的半波或者只要下面的半波。但由于只利用了交流電的一半波形，所以整流效率不高，而且整流電壓的脈動較大，無濾波電路時，整流電壓的直流分量較小，Vo=0.45Vi，變壓器的利用率低。</p><p><b>　　方案二：</b></p><p><b>　　單相全波整流電

6、路：</b></p><p>　　使用的整流器件較半波整流時多一倍，整流電壓脈動較小，比半波整流小一半。無濾波電路時的輸出電壓Vo=0.9Vi，變壓器的利用率比半波整流時高。變壓器二次繞組需中心抽頭。整流器件所承受的反向電壓較高。</p><p><b>　　方案三：</b></p><p><b>　　單相橋式整流電路：

7、</b></p><p>　　使用的整流器件較全波整流時多一倍，整流電壓脈動與全波整流相同，每個器件所承受的反向電壓為電源電壓峰值，變壓器利用率較全波整流電路高。</p><p>　　綜合3種方案的優(yōu)缺點:決定選用方案三</p><p>　　三、單元電路設計與參數(shù)計算</p><p><b>　　1、橋式整流電路<

8、/b></p><p>　　橋式整流屬于全波整流，它不是利用副邊帶有中心抽頭的變壓器,而是用四個二極管接成電橋形式，使在電壓V2的正負半周均有電流流過負載，在負載形成單方向的全波脈動電壓。</p><p>　　圖2 橋式整流電路</p><p><b>　　主要參數(shù)：</b></p><p>　　輸入電壓Ui=

9、220V ， f=50HZ ，輸出電壓U2=18V；</p><p><b>　　2、濾波電路</b></p><p>　　整流電路輸出波形中含有較多的紋波成分，與所要求的波形相去甚遠。所以通常在整流電路后接濾波電路以濾去整流輸出電壓的紋波。濾波電路常有電容濾波，電感濾波和RC濾波等?！　?　</p><p>　　圖3 電容濾波電路<

10、/p><p>　　圖3分別是橋式整流電容濾波電路和它的部分波形。這里假設t<0時，電容器C已經(jīng)充電到交流電壓V2的最大值（如波形圖所示）。</p><p>　　整流二極管VL1~VL4組成單相橋式整流電路，將交流電壓U2變成脈動的直流電壓。再經(jīng)濾波電容濾除波紋Ui.Ui與交流電壓U2的關系為</p><p>　　Ui=(1.1~1.2)U2</p>

11、<p>　　每支整流二極管的最大反向電壓Urm=U2。</p><p>　　通過每支整流二極管的平均電流。</p><p>　　式中R為整流濾波電路的負載電阻，為電容提供放電回路，RC放電時間常數(shù)應該滿足RC.式中T=20ms，式中T=20ms。令RL=5kΩ，則C=10μF。</p><p><b>　　3、穩(wěn)壓電路</b><

12、/p><p><b>　　圖4</b></p><p>　　圖4中晶體管T為調(diào)整管，電阻R與穩(wěn)壓管Dz構成基準電壓電路，電阻R1、R2、R3為輸出電壓的采樣電路，集成運放作為比較放大電路，如圖中標注。</p><p>　　當電位器R2的滑動端在最上端時，輸出電壓最小，為</p><p>　　U0min=( R1+R2+R3)

13、UZ/(R2+R3) </p><p>　　當電位器R2的滑動端在最下端時，輸出電壓最大，為</p><p>　　U0max=( R1+R2+R3)UZ/(R2+R3)</p><p>　　若R1=100、R2=10kΩ、R3=3.3kΩ、UZ=5V，則輸出電壓符合要求。</p><p>　　四、總原理圖及元器件清單</p&

14、gt;<p><b>　　1、總原理圖</b></p><p><b>　　2、元件清單</b></p><p><b>　　五、安裝與調(diào)試</b></p><p>　　1、整流濾波電路的安裝</p><p>　　首先應在變壓器的副邊電壓接入保險絲FU，以防電源輸

15、出端短路損壞變壓器或其他元件，整流濾波電路主要檢查整流二極管是否接反，否則會損壞變壓器。檢查無誤后，通電測試，用滑線變阻器作等效負載，用示波器觀察輸出是否正常。波形如下圖所示。</p><p><b>　　整流后的波形</b></p><p><b>　　濾波后的波形</b></p><p><b>　　2、穩(wěn)壓

16、部分的安裝</b></p><p>　　輸入端加直流電壓（可用直流電源作輸入，也可用調(diào)試好的整流濾波電路作輸入），滑線變阻器作等效負載，調(diào)節(jié)電位器，輸出電壓隨之變化，說明穩(wěn)壓電路正常工作。注意檢查在額定負載電流下的穩(wěn)壓器的發(fā)熱情況。</p><p><b>　　3、組裝及指標測試</b></p><p>　　將整流濾波電路和穩(wěn)壓電路

17、相連接并接上等效負載，測量下列各值是否滿足設計要求：</p><p>　　Ui為最高值，Uo為最小值，測穩(wěn)壓器輸入、輸出端壓差是否小于額定值，并檢查散熱器的溫升是否滿足要求（此時應使輸出電流為最大負載電流）。</p><p>　　Ui為最小值，Uo為最大值，測穩(wěn)壓器輸入、輸出端壓差是否大于3V，并檢查輸出穩(wěn)壓情況。</p><p>　　如果上述結果符合設計要求，便可

18、以進行質(zhì)量指標測試。</p><p><b>　　六、性能測試與分析</b></p><p><b>　　性能測試：</b></p><p>　　輸出電壓可調(diào)范圍：將R2調(diào)到最上端，測量得出輸出電壓Uo=4.944V；再將其調(diào)到最下端，測得輸出電壓Uo=9.77V；</p><p>　　穩(wěn)壓系數(shù)Sr

19、：記錄穩(wěn)壓電路的輸入電壓和輸出電壓，在保持負載不變的情況下，調(diào)節(jié)R2，記錄變化值△U0、△Ui</p><p><b>　　由</b></p><p>　　Sr=(△U0/ U0)/( △Ui/ Ui)∣Rl=常數(shù)；</p><p>　　測得： △U0=0.621V U0=8.017V △Ui=0.003V Ui=13.374V</p&g

20、t;<p>　　故得出Sr=2.3%</p><p><b>　　紋波輸出電壓： </b></p><p>　　在穩(wěn)壓后，通過示波器，讀出紋波輸出電壓（峰-峰）=480mV</p><p><b>　　分析：</b></p><p>　　輸出電壓可調(diào)范圍誤差：1.12%~2.3%&l

21、t;/p><p><b>　　原因：</b></p><p>　　采樣電路中的電阻及穩(wěn)壓管穩(wěn)定電壓未能完全按照設計值工作，在其他部分有損耗。經(jīng)過變壓后的輸入電壓并不等于理論值。</p><p>　　穩(wěn)壓系數(shù)誤差原因：R與U1并未合理搭配，R的取值過大。</p><p>　　紋波電壓誤差: 紋波電流和負載的種類和大小有直接的關

22、系。估計為負載電阻值過大。</p><p><b>　　七、結論與心得</b></p><p>　　本次試驗，用了兩天整的時間，開始拿到題目的時候，覺得很簡單，不管是原理，還是電路的設計。所以懷著輕松的心情開始了試驗，原打算用一天時間就可以完成了，可是真正開始動手了之后，各種問題就開始出現(xiàn)了，連好電路之后，得不到我們想要的結果，但是檢查了幾遍之后沒有發(fā)現(xiàn)問題，開始懷疑

23、是不是電路設計的問題，所以舍棄了集成塊，重新設計電路?？墒切码娐愤€是一樣，電路拆、接了好幾遍，最后發(fā)現(xiàn)是試驗箱不能輸出我們所要的電壓，所以做試驗一定要一步一步來，把電路分成幾塊兒，前邊測試好了再接下一塊的電路，要不然很難發(fā)現(xiàn)問題。</p><p>　　雖然設備沒問題了，但是結果和我們期望的相差很大，所以又開始根據(jù)情況改變各種參數(shù)，最后實際的電路與原來設計的電路相差很大，所以，理論與實際相結合是很必要的，以后我們要

24、盡量鍛煉動手能力，只靠書本上的知識還遠遠不夠。</p><p>　　這是我們第一次做課程設計，我們的水平還遠遠不夠，所以希望老師對我們的報告進行批評和指正！</p><p><b>　　八、參考文獻</b></p><p>　　1、付揚 《電路與電子技術試驗教程》 機械工業(yè)出版社</p><p>　　2、童詩白 華