畢業(yè)設(shè)計(jì)---串聯(lián)直流穩(wěn)壓電源

1、<p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）</p><p>　　論文題目： 串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書</p><p>　　題目： 串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源 </p><p><b>　　任務(wù)與要求：</b>

2、;</p><p>　　設(shè)計(jì)并制作用晶體管和集成運(yùn)算放大器組成的串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源 </p><p>　　輸出電壓6V、9V兩檔，正負(fù)極性輸出；輸出電流：額定電流為150mA，最大</p><p>　　電流為500mA；紋波電壓峰值▲Vop-p≤5mv </p><p>　　時(shí)間： 年 月

3、 日 至 年 月 日 </p><p>　　所屬系部： 電子工程系</p><p>　　學(xué)生姓名： xxx 學(xué) 號(hào)： xxx</p><p>　　專業(yè)： </p><p><b>

4、　　指導(dǎo)單位或教研室</b></p><p>　　指導(dǎo)教師： xxx 職 稱： xxx</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)題目2</b></p><p>　　二、設(shè)計(jì)任務(wù)和要求2</p>

5、<p>　　三、串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源基本原理2</p><p>　　(一)、交流電和直流電：2</p><p>　　(二)、整流電路和濾波電路：2</p><p>　　1、二極管的單向?qū)щ姽δ?</p><p>　　2、半波整流、全波整流和橋式整流3</p><p>　　3、注意：整流電路中的二極

6、管是作為開(kāi)關(guān)運(yùn)用的。7</p><p><b>　　4、濾波電路7</b></p><p>　　四、直流穩(wěn)壓電路：11</p><p>　?。ㄒ唬┗驹恚?1</p><p>　?。ǘ┐?lián)型穩(wěn)壓電源的改進(jìn)：12</p><p>　　五、程序設(shè)計(jì)：13</p><

7、p><b>　　1、方案比較13</b></p><p><b>　　2、電路框圖14</b></p><p>　　3、電路設(shè)計(jì)及元器件選擇：15</p><p>　?。?）、變壓器的設(shè)計(jì)和選擇15</p><p>　　（2）、整流電路的設(shè)計(jì)及整流二極管的選擇15</p>

8、<p>　　（3）、濾波電容的選擇16</p><p>　　（4）、穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì)16</p><p>　　六、畫出系統(tǒng)的電路總圖18</p><p>　　七、電路的調(diào)試及仿真數(shù)據(jù)19</p><p><b>　　八、參考文獻(xiàn)22</b></p><p><b>

9、　　九、總結(jié)23</b></p><p><b>　　十、謝辭24</b></p><p>　　串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源畢業(yè)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)題目</b></p><p>　　題目：串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源</p><p><b>　　二

10、、設(shè)計(jì)任務(wù)和要求</b></p><p>　　要求：設(shè)計(jì)并制作用晶體管和集成運(yùn)算放大器組成的串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源。</p><p>　　指標(biāo)：1、輸出電壓6V、9V兩檔，正負(fù)極性輸出；</p><p>　　2、輸出電流：額定電流為150mA，最大電流為500mA；</p><p>　　3、紋波電壓峰值▲Vop-p≤5mv；</

11、p><p>　　三、串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源基本原理</p><p>　　(一)、交流電和直流電：</p><p>　　1、兩種電流的特點(diǎn)：大小和方向隨時(shí)間變化的電流叫做交流電流；大小和方向恒定的電流叫做直流電流。</p><p>　　2、兩種電流的應(yīng)用：從發(fā)電廠輸出的電流極大多數(shù)是交流電，這主要因?yàn)榻涣麟姷竭_(dá)用戶端后其電壓的大小容易通過(guò)變壓器進(jìn)行變換

12、，以適應(yīng)各種不同電器的需要。但是，有相當(dāng)多的電器用的是直流電，所以我們又必須把交流電變換成直流電。這一過(guò)程就是變壓、整流、濾波和穩(wěn)壓電路的任務(wù)。</p><p>　　(二)、整流電路和濾波電路： </p><p>　　1、二極管的單向?qū)щ姽δ?lt;/p><p>　　(1)PN結(jié)加正向電壓時(shí)，可以有較大的正向擴(kuò)散電流，即呈現(xiàn)低電阻， 我們稱PN結(jié)導(dǎo)通； PN結(jié)加反向電壓

13、時(shí)，只有很小的反向漂移電流，呈現(xiàn)高電阻， 我們稱PN結(jié)截止。 這就是PN結(jié)的單向?qū)щ娦浴?</p><p>　　(2) 加正向電壓（正偏）——電源正極接P區(qū)，負(fù)極接N區(qū)時(shí)外電場(chǎng)的方向與內(nèi)電場(chǎng)方向相反。外電場(chǎng)削弱內(nèi)電場(chǎng)→耗盡層變窄→擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)＞＞漂移運(yùn)動(dòng)→多子擴(kuò)散形成正向電流（與外電場(chǎng)方向一致）I F。</p><p>　　(3) 加反向電壓（反偏）——電源正極接N區(qū)，負(fù)極接P區(qū)時(shí)外電場(chǎng)的方向

14、與內(nèi)電場(chǎng)方向相同。外電場(chǎng)加強(qiáng)內(nèi)電場(chǎng)→耗盡層變寬→漂移運(yùn)動(dòng)＞＞擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)→少子漂移形成反向電流I R。</p><p>　　2、半波整流、全波整流和橋式整流</p><p>　　(1)單相橋式整流電路</p><p><b>　　A、工作原理</b></p><p>　　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，其電

15、路如圖1所示。</p><p><b>　　(a)整流電路</b></p><p><b>　　(b)波形圖</b></p><p>　　圖1.單相橋式整流電路</p><p>　　在分析整流電路工作原理時(shí)，整流電路中的二極管是作為開(kāi)關(guān)運(yùn)用，具有單向?qū)щ娦浴８鶕?jù)圖10.1.2(a)的電路圖可知：&l

16、t;/p><p>　　當(dāng)正半周時(shí)二極管D1、D3導(dǎo)通，在負(fù)載電阻上得到正弦波的正半周。</p><p>　　當(dāng)負(fù)半周時(shí)二極管D2、D4導(dǎo)通，在負(fù)載電阻上得到正弦波的負(fù)半周。</p><p>　　在負(fù)載電阻上正負(fù)半周經(jīng)過(guò)合成，得到的是同一個(gè)方向的單向脈動(dòng)電壓。單相橋式整流電路的波形圖見(jiàn)圖2(b)。</p><p><b>　　B、參數(shù)計(jì)算

17、</b></p><p>　　根據(jù)圖2（b）可知，輸出電壓是單相脈動(dòng)電壓。通常用它的平均值與直流電壓等效。</p><p><b>　　輸出平均電壓為</b></p><p>　　流過(guò)負(fù)載的平均電流為</p><p>　　流過(guò)二極管的平均電流為</p><p>　　二極管承受的最大反向

18、電壓</p><p><b>　　VRmax=2V2</b></p><p>　　流過(guò)負(fù)載的脈動(dòng)電壓中包含有直流分量和交流分量，可將脈動(dòng)電壓做傅里葉分析。此時(shí)諧波分量中的二次諧波幅度最大，最低次諧波的幅值與平均值的比值稱為脈動(dòng)系數(shù)S。</p><p>　　C、單相橋式整流電路的負(fù)載特性曲線</p><p>　　單相橋式整

19、流電路的負(fù)載特性曲線是指輸出電壓與負(fù)載電流之間的關(guān)系曲線 該曲線如圖10.1.3所示。曲線的斜率代表了整流電路的內(nèi)阻。</p><p>　　圖3 負(fù)載特性曲線</p><p>　　(2)單相半波整流電路</p><p>　　單相整流電路除橋式整流電路外，還有單相半波和全波兩種形式。單相半波整流電路如圖2(a)所示，波形圖如圖2(b)所示。<

20、;/p><p><b>　?。╝）電路圖</b></p><p><b>　　其波形圖如下：</b></p><p><b>　　(b)波形圖</b></p><p>　　圖2單相半波整流電路</p><p>　　根據(jù)圖2可知，輸出電壓在一個(gè)工頻周期內(nèi)，只是

21、正半周導(dǎo)電，在負(fù)載上得到的是半個(gè)正弦波。負(fù)載上輸出平均電壓為</p><p>　　流過(guò)負(fù)載和二極管的平均電流為</p><p>　　ID=IL= =</p><p>　　二極管所承受的最大反向電壓為</p><p><b>　　VRmax=2V2</b></p><p>　　(3)單相

22、全波整流電路</p><p>　　單相全波整流電路，波形圖如圖3(b)所示。</p><p><b>　　(b)波形圖</b></p><p>　　圖3 單相全波整流電路</p><p>　　根據(jù)圖3（b）可知，全波整流電路的輸出，與橋式整流電路的輸出相同。輸出平均電壓為</p><p>　　V

23、Rmax=2√2 V2</p><p>　　單相全波整流電路的脈動(dòng)系數(shù)S與單相橋式整流電路相同。</p><p>　　單相橋式整流電路的變壓器中只有交流電流流過(guò)，而半波和全波整流電路中均有直流分量流過(guò)。所以單相橋式整流電路的變壓器效率較高，在同樣的功率容量條件下，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(yīng)用于直流電源之中。</p><

24、p>　　3、注意：整流電路中的二極管是作為開(kāi)關(guān)運(yùn)用的。</p><p>　　整流電路既有交流量，又有直流量，通常對(duì): </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

25、。</p><p><b>　　4、濾波電路</b></p><p><b>　　(1)電容濾波電路</b></p><p><b>　　A、濾波的基本概念</b></p><p>　　濾波電路利用電抗性元件對(duì)交、直流阻抗的不同，實(shí)現(xiàn)濾波。電容器C對(duì)直流開(kāi)路，對(duì)交流阻抗小，所以

26、C應(yīng)該并聯(lián)在負(fù)載兩端。電感器L對(duì)直流阻抗小，對(duì)交流阻抗大，因此L 應(yīng)與負(fù)載串聯(lián)。經(jīng)過(guò)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(dòng)系數(shù)，改善了直流電壓的質(zhì)量。</p><p><b>　　B、電容濾波電路</b></p><p>　　現(xiàn)以單相橋式電容濾波整流電路為例來(lái)說(shuō)明。電容濾波電路如圖4所示，在負(fù)載電阻上并聯(lián)了一個(gè)濾

27、波電容C。</p><p>　　圖4 單相橋式電容濾波整流電路</p><p><b>　　C、濾波原理</b></p><p>　　若電路處于正半周，二極管D1、D3導(dǎo)通，變壓器次端電壓v2給電容器C充電。此時(shí)C相當(dāng)于并聯(lián)在v2上，所以輸出波形同v2 ，是正弦形。</p><p>　　圖5 橋式整流、電容濾波時(shí)的

28、電壓、電流波形</p><p>　　當(dāng)v2到達(dá)90°時(shí)，v2開(kāi)始下降。先假設(shè)二極管關(guān)斷，電容C就要以指數(shù)規(guī)律向負(fù)載ＲL放電。指數(shù)放電起始點(diǎn)的放電速率很大。在剛過(guò)90°時(shí)，正弦曲線下降的速率很慢。所以剛過(guò)90°時(shí)二極管仍然導(dǎo)通。在超過(guò)90°后的某個(gè)點(diǎn)，正弦曲線下降的速率越來(lái)越快，當(dāng)剛超過(guò)指數(shù)曲線起始放電速率時(shí)，二極管關(guān)斷。</p><p>　　所以，在

29、t1到t2時(shí)刻，二極管導(dǎo)電，Ｃ充電，vC=vL按正弦規(guī)律變化；t2到t3時(shí)刻二極管關(guān)斷，vC=vL按指數(shù)曲線下降，放電時(shí)間常數(shù)為RLC。電容濾波過(guò)程見(jiàn)上圖5。</p><p>　　圖6 RLC不同時(shí)VO的波形</p><p>　　需要指出的是，當(dāng)放電時(shí)間常數(shù)RLC增加時(shí)，t1點(diǎn)要右移， t2點(diǎn)要左移，</p><p>　　二極管關(guān)斷時(shí)間加長(zhǎng)，導(dǎo)通角減小，見(jiàn)曲線3；

30、反之，RLC減少時(shí)，導(dǎo)通角增加。顯然，當(dāng)ＲL很小，即IL很大時(shí)，電容濾波的效果不好，見(jiàn)圖6</p><p><b>　　濾波曲線中的2。</b></p><p>　　反之，當(dāng)ＲL很大，即IL很小時(shí)，盡管C較小, RLC仍很大,電容濾波的效果也很好，見(jiàn)濾波曲線中的3。</p><p>　　所以電容濾波適合輸出電流較小的場(chǎng)合。</p>

31、<p><b>　　D、電容濾波的計(jì)算</b></p><p>　　電容濾波的計(jì)算比較麻煩，因?yàn)闆Q定輸出電壓的因素較多。工程上有詳細(xì)的曲線可供查閱。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)T/ 2的條件下，近似認(rèn)為VL=VO=1.2V2。（或者，電容濾

32、波要獲得較好的效果，工程上也通常應(yīng)滿足RLC≥6~10。）</p><p><b>　　E、外特性</b></p><p>　　整流濾波電路中，輸出直流電壓VL隨負(fù)載電流 IO的變化關(guān)系曲線如圖7所示 </p><p>　　圖7 純電阻和電容濾波電路的輸出特性</p><p>　　RL=∞, V0=√2V2<

33、/p><p>　　C=0, V0=0.9V2</p><p>　　t=RLC(3～5)T／2</p><p><b>　　V0≈1.2V2</b></p><p><b>　　(2)電感濾波電路</b></p><p>　　利用儲(chǔ)能元件電感器Ｌ的電流不能突變的性質(zhì)，把電

34、感Ｌ與整流電路的負(fù)載ＲL相串聯(lián)，也可以起到濾波的作用。由純電感電路中歐姆定律的表達(dá)式I=U／（XL）和線圈的感抗公式XL=2πfL可知，感抗跟通過(guò)的電流的頻率有關(guān)電感L越大，頻率f越高，感抗就越大，電流就越小，所以電感線圈在電路中有“通直流，阻交流”的說(shuō)法，所以電感有濾波作用</p><p>　　電感濾波電路如圖8所示。電感濾波的波形圖如圖9所示。 </p><p>　　圖8 電感濾波電

35、路</p><p>　　電感濾波的波形圖如下</p><p>　　圖9 電感濾波的波形圖</p><p>　　當(dāng)v2正半周時(shí)，D1、D3導(dǎo)電，電感中的電流將滯后v2。當(dāng)負(fù)半周時(shí)，</p><p>　　電感中的電流將經(jīng)由D2、D4提供。因橋式電路的對(duì)稱性，和電感中電流的</p><p>　　連續(xù)性，四個(gè)二極管D1、D3

36、； D2、D4的導(dǎo)通角都是180°。</p><p><b>　　四、直流穩(wěn)壓電路：</b></p><p><b>　　（一）基本原理：</b></p><p>　　利用三極管工作在放大區(qū)時(shí)，其集電極與發(fā)射極之間電壓Uce受到基極電流Ib控制的特性。以NPN型三極管為例，如圖1：</p><

37、p><b>　　圖1</b></p><p>　　當(dāng)Ib↑→Ic↑→Uce↓；反之，Ib↓→Ic↓→Uce↑</p><p>　　現(xiàn)在我們來(lái)分析串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的工作原理，圖2：</p><p><b>　　圖2</b></p><p><b>　　Ui—輸入電壓</b>&

38、lt;/p><p><b>　　Uo－輸出電壓</b></p><p>　　Uce－三極管C、E極電壓降</p><p><b>　　Uz－基準(zhǔn)電壓</b></p><p><b>　　RL－負(fù)載電阻</b></p><p>　　分兩種情況分析穩(wěn)壓過(guò)程：&l

39、t;/p><p>　　（1）當(dāng)輸入電壓Ui波動(dòng)而負(fù)載不變時(shí)：</p><p>　　Ui↑→Uo↑→Ube（＝Uz－Uo）↓→Ic↓→Uce↑→Uo↓</p><p>　　如果輸入電壓Ui下降，可以同樣分析。但最后結(jié)論時(shí)一樣的：得到反相補(bǔ)賞，使輸出電壓穩(wěn)定。</p><p>　?。?）當(dāng)輸入電壓Ui不變而負(fù)載變化時(shí)：</p><

40、p>　　RL↓→Uo↓→Ib↑→Uce↓→Uo↑</p><p>　　反之，當(dāng)負(fù)載電阻RL變大時(shí)，也會(huì)使輸出電壓因反相補(bǔ)賞而穩(wěn)定。</p><p>　?。ǘ┐?lián)型穩(wěn)壓電源的改進(jìn)：</p><p>　　上述的簡(jiǎn)單串聯(lián)型穩(wěn)壓電路雖能在一定程度上穩(wěn)定輸出電壓，但是當(dāng)輸出電壓變化較小時(shí)，如果用它直接去控制調(diào)整管的基極，對(duì)調(diào)整管的控制作用就不明顯，穩(wěn)壓效果也不理想。為

41、了提高穩(wěn)壓效果，通常采用具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路，組成框圖如圖3：</p><p><b>　　圖3</b></p><p>　　圖4是我們制作的穩(wěn)壓電路原理圖</p><p><b>　　圖4</b></p><p><b>　　T－電源變壓器</b></p>

42、<p>　　D1～D4－橋式整流電路</p><p>　　R1－輸出短路保護(hù)電阻</p><p>　　R2－基準(zhǔn)電壓限流電阻兼調(diào)整管偏流電阻和放大三極管BG1集電極負(fù)載電阻</p><p>　　BG1－取樣電壓放大</p><p><b>　　BG2－調(diào)整管</b></p><p>

43、<b>　　W－取樣電位器</b></p><p>　　C1、C2－濾波電容</p><p>　　現(xiàn)在看一個(gè)穩(wěn)壓電路工作的例子：</p><p>　　如果輸入電壓變小，即Ui↓，這時(shí)輸出電壓Uo也會(huì)下降；電位器W取得的電壓也下降，導(dǎo)致BG1基極電位下降，而BG1的發(fā)射極E因?yàn)長(zhǎng)ED關(guān)系有一個(gè)比較穩(wěn)定的電位，這樣Ube變小，Ib也變小。Ib變小的

44、結(jié)果使R2兩端電壓降變小，使BG1的集電極電位升高，也就是使BG2的基極電位升高，導(dǎo)致BG2的集電極電流增加，使Uce電壓變小，從而使輸出電壓升高，補(bǔ)賞下降的趨勢(shì)，維持輸出電壓穩(wěn)定。</p><p><b>　　五、程序設(shè)計(jì)：</b></p><p><b>　　1、方案比較</b></p><p>　　方案一：先對(duì)輸入電

45、壓進(jìn)行降壓，然后用單相橋式二極管對(duì)其進(jìn)行整流，整流后利用電容的充放電效應(yīng)，用電解電容對(duì)其進(jìn)行濾波，將脈動(dòng)的直流電壓變?yōu)楦悠交闹绷麟妷海€(wěn)壓部分的單元電路由穩(wěn)壓管和三極管組成（如圖1），以穩(wěn)壓管D1電壓作為三極管Q1的基準(zhǔn)電壓，電路引入電壓負(fù)反饋，當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)引起R2兩端電壓的變化增大（減?。r(shí)，晶體管發(fā)射極電位將隨著升高（降低），而穩(wěn)壓管端的電壓基本不變，故基極電位不變，所以由可知將減小（升高）導(dǎo)致基極電流和發(fā)射極電流的減?。ㄔ龃?/p>

46、），使得R兩端的電壓降低（升高），從而達(dá)到穩(wěn)壓的效果。負(fù)電源部分與正電源相對(duì)稱，原理一樣。</p><p>　　圖1 方案一穩(wěn)壓部分電路</p><p>　　方案二：經(jīng)有中間抽頭的變壓器輸出后，整流部分同方案一一樣擦用四個(gè)二極管組成的單相橋式整流電路，整流后的脈動(dòng)直流接濾波電路，濾波電路由兩個(gè)電容組成，先用一個(gè)較大阻值的點(diǎn)解電容對(duì)其進(jìn)行低頻濾波，再用一個(gè)較低阻值的陶瓷電容對(duì)其進(jìn)行高頻濾波

47、，從而使得濾波后的電壓更平滑，波動(dòng)更小。濾波后的電路接接穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓部分的電路如圖2所示，方案二的穩(wěn)壓部分由調(diào)整管，比較放大電路，基準(zhǔn)電壓電路，采樣電路組成。</p><p>　　當(dāng)采樣電路的輸出端電壓升高（降低）時(shí)采樣電路將這一變化送到A的反相輸入端，然后與同相輸入端的電位進(jìn)行比較放大，運(yùn)放的輸出電壓，即調(diào)整管的基極電位降低（升高）；由于電路采用射極輸出形式，所以輸出電壓必然降低（升高），從而使輸出電壓得到穩(wěn)

48、定。</p><p>　　圖2 方案二穩(wěn)壓部分單元電路</p><p>　　對(duì)以上兩個(gè)方案進(jìn)行比較，可以發(fā)發(fā)現(xiàn)第一個(gè)方案為線性穩(wěn)壓電源，具備基本的穩(wěn)壓效果，但是只是基本的調(diào)整管電路，輸出電壓不可調(diào)，而且輸出電流不大，而第二個(gè)方案使用 了運(yùn)放和調(diào)整管作為穩(wěn)壓電路，輸出電壓可調(diào)，功率也較高，可以輸出較大的電流。穩(wěn)定效果也比第一個(gè)方案要好，所以選擇第二個(gè)方案作為本次課程設(shè)計(jì)的方案。</p

49、><p><b>　　2、電路框圖</b></p><p>　　整體電路的框架如下圖所示，先有22V-15V的變壓器對(duì)其進(jìn)行變壓，變壓后再對(duì)其進(jìn)行整流，整流后是高低頻的濾波電路，最后是由采樣電路、比較放大電路和基準(zhǔn)電路三個(gè)小的單元電路組成的穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓后為了進(jìn)一步得到更加穩(wěn)定的電壓，在穩(wěn)壓電路后再對(duì)其進(jìn)行小小的率波，最后得到正負(fù)輸出的穩(wěn)壓電源。</p>&

50、lt;p>　　3、電路設(shè)計(jì)及元器件選擇：</p><p>　　（1）、變壓器的設(shè)計(jì)和選擇</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)的要求是輸出正負(fù)9伏和正負(fù)6負(fù)的雙電壓電源，輸出電壓較低，而一般的調(diào)整管的飽和管壓降在2-3伏左右，由，為飽和管壓降，而=9V為輸出最大電壓，為最小的輸入電壓，以飽和管壓降=3伏計(jì)算，為了使調(diào)整管工作在放大區(qū)，輸入電壓最小不能小于12V，為保險(xiǎn)起見(jiàn)，可以選擇220

51、V-15V的變壓器，再由P=UI可知，變壓器的功率應(yīng)該為0.5A×9V=4.5w，所以變壓器的功率絕對(duì)不能低于4.5w，并且串聯(lián)穩(wěn)壓電源工作時(shí)產(chǎn)生的熱量較大，效率不高，所以變壓器功率需要選擇相對(duì)大些的變壓器。結(jié)合市場(chǎng)上常見(jiàn)的變壓器的型號(hào)，可以選擇常見(jiàn)的變壓范圍為220V-15V，額定功率12W，額定電流1A的變壓器。</p><p>　?。?）、整流電路的設(shè)計(jì)及整流二極管的選擇 </p>

52、<p>　　由于輸出電流最大只要求500mA，電流比較低，所以整流電路的設(shè)計(jì)可以選擇常見(jiàn)的單相橋式整流電路，由4個(gè)串并聯(lián)的二極管組成，具體電路如圖3所示。</p><p>　　圖3單相橋式整流電路</p><p>　　二極管的選擇：當(dāng)忽略二極管的開(kāi)啟電壓與導(dǎo)通壓降，且當(dāng)負(fù)載為純阻性負(fù)載時(shí)，我們可以得到二極管的平均電壓為：</p><p><b>

53、　　===0.9</b></p><p>　　其中為變壓器次級(jí)交流電壓的有效值。我們可以求得=13.5v。</p><p>　　對(duì)于全波整流來(lái)說(shuō)，如果兩個(gè)次級(jí)線圈輸出電壓有效值為，則處于截止?fàn)顟B(tài)的二極管承受的最大反向電壓將是，即為34.2v</p><p>　　考慮電網(wǎng)波動(dòng)（通常波動(dòng)為10%，為保險(xiǎn)起見(jiàn)取30%的波動(dòng)）我們可以得到 應(yīng)該

54、大于19.3V，最大反向電壓應(yīng)該大于48.8V。在輸出電流最大為500mA的情況下我們可以選擇額定電流為1A，反向耐壓為1000V的二極管IN4007.</p><p>　?。?）、濾波電容的選擇</p><p>　　當(dāng)濾波電容偏小時(shí)，濾波器輸出電壓脈動(dòng)系數(shù)大；而偏大時(shí)，整流二極管導(dǎo)通角θ偏小，整流管峰值電流增大。不僅對(duì)整流二極管參數(shù)要求高，另一方面，整流電流波形與正弦電壓波形偏離大，諧波

55、失真嚴(yán)重，功率因數(shù)低。所以電容的取值應(yīng)當(dāng)有一個(gè)范圍，由前面的計(jì)算我們已經(jīng)得出變壓器的次級(jí)線圈電壓為15V，當(dāng)輸出電流為0.5A時(shí)，我們可以求得電路的負(fù)載為18歐，我們可以根據(jù)濾波電容的計(jì)算公式：</p><p><b>　　C=(3～5)</b></p><p>　　來(lái)求濾波電容的取值范圍，其中在電路頻率為50HZ的情況下， T為20ms則電容的取值范圍為1667-2

56、750uF，保險(xiǎn)起見(jiàn)我們可以取標(biāo)準(zhǔn)值為2200uF額定電壓為35V的鋁點(diǎn)解電容。</p><p>　　另外，由于實(shí)際電阻或電路中可能存在寄生電感和寄生電容等因素，電路中極有可能產(chǎn)生高頻信號(hào)，所以需要一個(gè)小的陶瓷電容來(lái)濾去這些高頻信號(hào)。我們可以選擇一個(gè)104的陶瓷電容來(lái)作為高頻濾波電容。濾波電路如上圖。</p><p>　?。?）、穩(wěn)壓電路的設(shè)計(jì) </p><p>　

57、　穩(wěn)壓電路組要由四部分構(gòu)成：調(diào)整管，基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路，比較放大電路，采樣電路。當(dāng)采樣電路的輸出端電壓升高（降低）時(shí)采樣電路將這一變化送到A的反相輸入端，然后與同相輸入端的電位進(jìn)行比較放大，運(yùn)放的輸出電壓，即調(diào)整管的基極電位降低（高）；由于電路采用射極輸出形式，所以輸出電壓必然降低（升高），從而使輸出電壓得到穩(wěn)定。由于輸出電流較大，達(dá)到500mA，為防止電流過(guò)大燒壞調(diào)整管，需要選擇功率中等或者較大的三極管，調(diào)整管的擊穿電流必須大于500mA，

58、又由于三極管CE間的承受的最大管壓降應(yīng)該大于15-6=9V，考慮到30%的電網(wǎng)波動(dòng)，我們的調(diào)整管所能承受的最大管壓降應(yīng)該大于13V，最小功率應(yīng)該達(dá)到=6.5W。我們可以選擇適合這些參數(shù)，并且在市場(chǎng)上容易買到的中功率三極管TIP41，它的最大功率為60W,最大電流超過(guò)6A，所能承受的最大管壓降為100V，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足調(diào)整管的條件。負(fù)極的調(diào)整管則選擇與之相對(duì)應(yīng)的的中功率三極管TIP42?；鶞?zhǔn)電路由5.1V的穩(wěn)壓管和4.7V的保護(hù)電阻組成。由于輸

59、出電壓要求為6伏和9伏，如果采樣電路取固定值則容易造成誤差，所以采樣電阻最好應(yīng)該做成可調(diào)的，固采樣電路由兩個(gè)電阻和一個(gè)可調(diào)</p><p>　　求出。其中為運(yùn)放正反相輸入端的電阻，為輸出端正極（負(fù)極）與共地端之間的電阻 ，為穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值。固可以取330、和1.5k的固定電阻置于1k的滑阻兩旁避免當(dāng)滑為0.所以根據(jù)此公式可求的電路的輸出電壓為5.772-9.622V。可以輸出6V和9V的電壓，運(yùn)放選用工作電壓在1

60、5V左右前對(duì)電壓穩(wěn)定性要求不是很高的運(yùn)放，由于uA741的工作電壓為正負(fù)12V-正負(fù)22V，范圍較大，可以用其作為運(yùn)放，因?yàn)檎骱蟮碾妷翰▌?dòng)不是很大，所以運(yùn)放的工作電源可以利用整流后的電壓來(lái)對(duì)其進(jìn)行供電。正穩(wěn)壓電路的正極和負(fù)極分別如下圖</p><p>　　為了使輸出電壓更穩(wěn)定，輸出紋波更小，需奧對(duì)輸出端進(jìn)行再次濾波，可在輸出端接一個(gè)10uf的點(diǎn)解電容和一個(gè)103的陶瓷電容，這樣電源不容易受到負(fù)載的干擾。使得電源

61、的性質(zhì)更好，電壓更穩(wěn)定，</p><p>　　六、畫出系統(tǒng)的電路總圖</p><p><b>　　元件清單</b></p><p>　　七、電路的調(diào)試及仿真數(shù)據(jù)</p><p>　　正負(fù)輸出的可調(diào)的最大值和最小值電壓數(shù)據(jù)如下圖：</p><p>　　調(diào)節(jié)可變電阻，可以得到課程設(shè)計(jì)所要求輸出的6V和

62、9V的電壓，仿真數(shù)據(jù)如下：</p><p>　　電路輸出直流電的波形圖如下圖</p><p>　　電壓的直流電波形為標(biāo)準(zhǔn)的直線，達(dá)到設(shè)計(jì)的要求</p><p>　　而實(shí)際測(cè)量時(shí)也是這樣，輸出波形基本為一條直線</p><p><b>　　電路輸出紋波波形</b></p><p>　　紋波電壓在2.

63、5mV左右，比要求的5mV要低，而實(shí)際測(cè)量時(shí)，紋波的電壓只有0.9mV，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于所要求的5mV，所以符合要求。 </p><p><b>　　八、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　胡宴如主編. 模擬電子技術(shù). 北京. 高等教育出版社，2000</p><p>　　童詩(shī)白主編．模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版）．北京：高教出版社， 2006</

64、p><p>　　康華光主編. 電子技術(shù)基礎(chǔ)—模擬部分（第四版）。華中理工大學(xué)電子學(xué)教研室編，高等教育出版社，1998</p><p><b>　　九、總結(jié)</b></p><p>　　●直流穩(wěn)壓電源由整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路組成。整流電路將交流電壓變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓，濾波電路可減小脈動(dòng)使直流電壓平滑，穩(wěn)壓電路的作用是在 電網(wǎng)電壓波動(dòng)或負(fù)載電流變

65、化時(shí)保持輸出電壓基本不變。</p><p>　　●整流電路有半波和全波兩種，最常用的是單相橋式整流電路。分析整流電路時(shí)，應(yīng)分別判斷在變壓器副邊電壓正、負(fù)半周兩種情況下二極管的工作狀態(tài)，從而得到負(fù)載兩端電壓、二極管端電壓及其電流波形并由此得到輸出電壓和 電流的平均值，以及二極管的最大整流平均電流和所能承受的最高反向電壓。</p><p>　　●濾波電路通常有電容濾波、電感濾波和復(fù)式濾波，本章

66、重點(diǎn)介紹了電容濾波電路。</p><p>　　●穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但輸出電壓不可調(diào)，僅適用于負(fù)載電流較小且其變化范圍也較小的情況。</p><p>　　●在串聯(lián)型穩(wěn)壓電源中，調(diào)整管、基準(zhǔn)電壓電路、輸出電壓取樣電路和比較放大</p><p>　　電路是基本組成部分。電路中引入了深度電壓負(fù)反饋，從而使輸出電壓穩(wěn)定。</p><p>　　集成

67、穩(wěn)壓器僅有輸入端、輸出端和公共端三個(gè)引出端，使用方便，穩(wěn)壓性較 好。</p><p><b>　　十、謝辭</b></p><p>　　三年的大學(xué)生活馬上就要結(jié)束了，在這臨畢業(yè)的時(shí)候，我們也迎來(lái)了這三年大學(xué)生活的最后一次考試，這就是畢業(yè)論文設(shè)計(jì)，我們將用畢業(yè)設(shè)計(jì)來(lái)檢驗(yàn)自己三年的學(xué)習(xí)、</p><p>　　我的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)，我

68、們?cè)诖蠖哪M電路中曾學(xué)過(guò)直流穩(wěn)壓電源，在如今的社會(huì)上，人們極大的享受著電子設(shè)備帶來(lái)的便利，但是任何電子設(shè)備都有一個(gè)共同的電路--電源電路。大到超級(jí)計(jì)算機(jī)、小到袖珍計(jì)算器，所有的電子設(shè)備都必須在電源電路的支持下才能正常工作。由于電子技術(shù)的特性，電子設(shè)備對(duì)電源電路的要求就是能夠提供持續(xù)穩(wěn)定、滿足負(fù)載要求的電能，而且通常情況下都要求提供穩(wěn)定的直流電能。提供這種穩(wěn)定的直流電能的電源就是直流穩(wěn)壓電源。直流穩(wěn)壓電源在電源技術(shù)中占有十分重要的地位。

69、因此，直流穩(wěn)壓電源廣泛應(yīng)用于國(guó)防、科研、大專院校、實(shí)驗(yàn)室、工礦企業(yè)等的直流供電。</p><p>　　而我同過(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)不但對(duì)自己學(xué)過(guò)的知識(shí)有了系統(tǒng)而全面的復(fù)習(xí)了解外，也對(duì)現(xiàn)在直流穩(wěn)壓電源的用用前景做了非常多的了解，這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)使我收獲了很多自己不知道的知識(shí)。很多原來(lái)不知道的知識(shí)都在這次的設(shè)計(jì)中得到了了解，而且，經(jīng)過(guò)這次的設(shè)計(jì)，讓我知道了直流穩(wěn)壓電源的重要性，我覺(jué)的直流穩(wěn)壓電源不僅現(xiàn)在用途廣泛，在將來(lái)會(huì)有更