模拟电子技术课程设计报告直流稳压电源.doc

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1、模拟电子技术课程设计报告设计课题： 直流稳压电源 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 设计时间 直流稳压电源摘要 交流电网220V的电压通过电源变压器将变为设计所需要的电压值，然后通过整流电路将交流电压变成脉动的直流电压。由于此脉动的直流电压还含有较大的纹波，必须通过滤波电路加以滤波，从而得到平滑的直流电压，此外还须接稳压电路，保证输出的直流电压稳定。关键词 稳压电路；整流电路；滤波电路Abstract Exchange network 220 V power transformer voltage will be made by the needs of design voltage val

2、ue, and then through the rectifier circuit will become the fluctuation of voltage dc voltage. Because of the fluctuation of the dc voltage also contain large ripple, must through the filter circuit to filter, and get a smooth dc voltage, moreover must meet voltage circuit, ensure the dc voltage outp

3、ut stabilityKey words Voltage circuit; Rectifier circuit; Filter circuit1 设计任务和要求1.1输入220V交流，通过电路输出1.25 V10V左右的直流电。1.2通过改变滑线变阻器的阻值来改变输出的直流电源幅值。1.3稳压系数Sr0.05。1.1输出电压Vo及最大输出电流Iomax：I挡VO =12V对称输出，Iomax=100mA；挡VO =5V，Iomax=300mA；挡 VO=9V，Iomax=200 mA）；纹波电压：Vop-p 5mA;稳压系数：SV 5%；2 硬件原理及单元电路分析 根据设计要求，设计电源有降

4、压、整流、滤波、稳压4个部分组成。输 入降 压滤 波稳 压整 流输 出图2-1 直流稳压电源第一部分：降压，输入220V，经过变压器输出22V。第二部分：整流，通过二极管桥式电路使交流整流成全波。第三部分：滤波，通过大小电容高通滤波、低通滤波。第四部分：稳压，稳压管317稳压，再经过电容输出。3单元电路设计及参数计算3.1电源变压器电源变压器将来自电网的220V交流电压U1变换为整流电路所需要的交流电压U2。如果不考虑变压器的损耗，可以认为一个理想的变压器次级负载消耗的功率也就是初级从电源取得的电功率。变压器能根据需要通过改变次级线圈的圈数而改变次级电压，由于变压器存在着铁损与铜损，所以它的输

5、出功率永远小于输入功率。电源变压器的效率为：其中：是变压器副边的功率，是变压器原边的功率。一般小型变压器的效率如表1所示：表1 小型变压器的效率 副边功率 效率0.60.70.80.85因此，当算出了副边功率后，就可以根据上表算出原边功率。实际电路中我们选择一个中间带抽头的多路输出稳压器，其输出电压分别是（交流）12V、5V、20V。分别对应78系列，79系列和317稳压器。3.2 整流电路1.单相桥式整流电路如图（32）所示，四只整流二极管D1D4接成电桥的形式，故有桥式整流电路之称。单相桥式整流电路的工作原理为简单起见，二极管用理想模型来处理，即正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。图3 2

6、 整流电路图在v2的正半周，电流从变压器副边线圈的上端流出，只能经过二极管D1流向RL，再由二极管D3流回变压器，所以D1、D3正向导通，D2、D4反偏截止。在负载上产生一个极性为上正下负的输出电压。其电流通路可用图中实线箭头表示。在v2的负半周，其极性与图示相反，电流从变压器副边线圈的下端流出，只能经过二极管D2流向RL，再由二极管D4流回变压器，所以D1、D3反偏截止，D2、D4正向导通。电流流过RL时产生的电压极性仍是上正下负，与正半周时相同。其电流通路如图中虚线箭头所示。综上所述，桥式整流电路巧妙地利用了二极管的单向导电性，将四个二极管分为两组，根据变压器副边电压的极性分别导通，将变压

7、器副边电压的正极性端与负载电阻的上端相连，负极性端与负载电阻的下端相连，使负载上始终可以得到一个单方向的脉动电压。单相桥式整流电路常画成图33所示的简化形式。图33 单相桥式整流电路简化图结合上述分析，可得桥式整流电路的工作波形如图5。图34 桥式整流电路的工作波形由图可见，通过负载桥式整流电路的优点是输出电压高，纹波电压较小，管子所承受的最大反向RL的电流iL以及电压vL的波形都是单方向的全波脉动波形。电压较低，同时因电源变压器在正、负半周内都有电流供给负载，电源变压器得到了充分的利用，效率较高。因此，这种电路在半导体整流电路中得到了颇为广泛的应用。电路的缺点是二极管用得较多，但目前市场上已

8、有整流桥堆出售，如QL51AG、QL62AL等，其中QL62AL的额定电流为2A，最大反向电压为251000V。3.3 滤波电路经过整流后得到的脉冲直流纹波还是很大的，所以要经过滤波电路的滤波，滤波电路通常有电容滤波，电感滤波，II型滤波等。电容滤波 适应小电流负载 VL1.2V2 电感滤波 适应大电流负载 VL0.9V2 LC滤波 适应性较强 VL0.9V2 RC或LC 型滤波 适应小电流负载 VL1.2V2 图3-5 RC滤波电路由于电感的体积和制作成本等原因，我们多采用电容滤波，其作用是把脉动直流电压U3中的大部分纹波加以虑除，一得到较平缓的直流电压U1图3-6电容滤波电路中二极管的电流

9、和导通角3.4稳压电路由于稳压电路发生波动、负载和温度发生变化，滤波电路输出的直流电压会随着变化。因此，为了维持输出电压稳定不变，还需加一级稳压电路。稳压电路的作用是当外界因素（电网电压、负载、环境温度）等发生变化时，使输出直流电压不受影响，而维持稳定的输出。稳压电路一般采用集成稳压器和一些外围元件组成。采用集成稳压器设计的电源具有性能稳定、结构简单等优点。集成稳压器的种类很多，在小功率稳压电源中，普遍使用的是三端稳压器。按照输出电压类型可分为固定式和可调式，此外又可以分为正电压输出和负电压输出两种类型。按照设计要求本设计要用到可调式三端稳压器。其常见产品有CW317、CW337、LM317、

10、LM337。其中317系列稳压器输出连续可调的正电压，337系列稳压器输出连续可调的负电压，可调范围为1.237V，最大输出电流为1.5A。此外三端集成稳器还有78系列和79系列。如下图是78系列的外形和接线图。78系列又分三个子系列，即78xx,78Mxx,78Lxx.其主要差别在于输出电流和外形，78 xx输出电流为1.5A ,78 Mxx输出电流为0.5A,而78Lxx的输出电流为0.1A.79系列和78系列的外形相似但是接续不一样，79的1端接地，2端接负的输入，3端为输出。固定式三端稳压器的引脚图及典型应用电路 CW78XX 1 CW78XX 3 CW79XX 1 2 3 UI C1

11、 2 Co Uo 1 2 3 UI C1 1 Co Uo 2 CW79XX 3 Ui 地 Uo 地 Ui Uo（a） CW78系列的引脚图及应用电路 （b） CW79系列的引脚图及应用电路（其中：C1 = 0.33F,Co = 0.1F ，C1、 （其中：C1 = 2.2F，CO = 1F） Co采用漏电流小的钽电容）图3-7 固定式三端稳压器的引脚图与应用电路 说明：稳压器输入端的电容C1用来进一步消除纹波,此外，输出端的电容Co与C1起到了频率补偿的作用，能防止自激振荡，从而使电路稳定工作。1 可调式三端稳压器的引脚图及其典型应用电路 在图B (a)中，R1与Rw组成输出电压 3 LM31

12、7 2 调节电路，输出电压Uo1.25 (1 + Rw / R1 )， LM317 1 R1 D5 Uo图3-8 CW317系列引脚图及应用电路R1的值为120 240，流经R1的泄放电 1 2 3 arj Uo Ui UI C1 RW C2 流为5 10mA。Rw为精密可调电位器。电 容可以进一步消除纹波，电容C1与Co 还能起到相位补偿作用，以防止电路产生 自激振荡。电容C2与Rw并联组成滤波电 其中：C1= 0.01F，C2 =10F，CO =1F，路。 R1 =200，RW =2k，D5用IN40074、参数计算及器件选择4.1集成稳压器的选择选择集成稳压器：集成稳压器选用CW317，

13、其输出电压范围为：，最大输出电流为1.5A。所确定的稳压电源电路如图4-1所示。 集成稳压器的输出电压Uo应与稳压电源要求的输出电压的大小及范围相同。稳压器的最大允许电流IomIomax，稳压器的输入电压范围为：Uomax+（Ui-Uo）minUiUomin+（Ui-Uo）max式中，Uomax最大输出电压； Uomin最小输出电压； （Ui-Uo）min 稳压器的最小输入电压差；（Ui-Uo）max稳压器的最大输入电压差；在图4-1所示的电路中，取C1 = 0.01F，C2 =10F，C0 = 1F，R1 = 200，RW = 2k，二极管用IN4007，和组成输出电压调节电路，输出电压 ，

14、取，流过的电流为。取R1 = 200，则由，可求得：，Rwmax=1860，故取为的精密线绕电位器。 图4-1输出电压可调的稳压电源选择电源变压器Uomax+（Ui-Uo）minUiUomin+（Ui-Uo）max即 9V+3VUi3V+40V取 12VUi43VU2Uimin/1.1=12/1.1=10.91V取U2=12V变压器副边电流：I2Iomax=0.2A取I2=0.5A则变压器的副边输出功率P2为 P2I2U2=6W 由表1知，变压器的效率=0.7，则原边输入功率P1P2 /=8.57W。 为留有余地，故选用功率为10W的变压器。所以变压器选用12V/10W的即可。4.2整流二极管

15、及滤波电容的选择由于：URM=/2U2/21216.968V, Iomax=0.2AIN4001的反向击穿电压URM50V，额定工作电流ID=1A，故整流二极管选用IN4001。式中，Uo9V,Ui=12V, Uopp5Mv, Sv310则UiUopp Ui/ Uo Sv2.2V则滤波电容C为C=Ict/Ui= C=Iomaxt/Ui=3636F因此我们可以采用4700F的电容。对于78、79系列的电路图,如下图所示：图4-2 78、79系列稳压输出4 总原理图及元器件清单4.1 总原理图图4.1 稳压电源原理图4. 2 元件清单序号名称规格数量1稳压管LM31712瓷片电容10423点解电容

16、100u24电阻1.5K15滑线变阻器15K16二极管47导线若干85课程设计心得体会 通过这次对稳压电源的设计，让我们了解了设计电路的程序，也让我了解了关于稳压电源的原理及设计理念。通过这次学习，让我对各种电路都有了大概的了解。通过大量的翻阅资料及广泛的调查研究，使我们广开思路，反复思考，作出了合理的设计并在此次设计过程中，对课本相关知识进行了复习做到了学以致用，通过团体合作，加深了我们同学间的友谊，共同提高了我们发现提出分析解决问题的能力，并通过对实验数据的计算作了合理的推理论证，在设计过程中我们综合利用所学理论知识，不断的完善提高了我们主动学习，主动发现，探索分析解决问题的能力，为进行良好的独立工作习惯，科学素质的培养，以及以后参加科学研究工作打下了良好的基础。6参考文献 1 康华光.电子技术基础（模拟部分）M.第五版. 高等教育出版社.2009.2 康华光.电子技术基础（数字部分）M.第五版. 高等教育出版社.2009.3 童诗白.模拟电子技术基础M.第四版. 高等教育出版社，2009.