直流稳压电源课程设计报告

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本报告主要是设计并制作一个连续可调直流稳压电源,主要技术指标要求：① 输出电压可调：输入电压在220V±10%时Uo=+3V～+12V②输出电流：Io＞0.5A③ 输出电压变化量：ΔUo≤5mV④ 稳压系数：SV≤5×10E-3⑤输出内阻：R0﹤0.1Ω⑥具有过流保护,过压保护功能：当输出电流超过0.7A时电路自动过流保护;当输入电压超过250v时电路自动过压保护⑦主要调整元件由晶体管组成

衡阳师范学院

物理与电子信息科学系

《模拟电子技术》

课程设计报告

直流稳压电源

班级学生姓名指导老师提交日期

第一部分设计任务

1.1 设计目的及要求.......................................................3 1.2备选方案设计与比较....................................................4 1.2.1方案一...............................................................4 1.2.2方案二..............................................................4 1.2.3各方案分析比较....................................................4

第二部分设计方案

2 .1总体设计方案说明.....................................................4 2 .1模块结构与方框图..........................................................4

第三部分电路设计与器件选择

3 .1.1............................................. 12

3 .1.1电路及参数计算..................................................... 12 3 .1.2工作原理及功能说明............................................... 12 3 .1.3器件说明..................................................... 12 3 .2.......................................... 12

3 .2.1电路及参数计算...................................................... 12 3 .2.2工作原理及功能说明............................................... 12 3 .2.3器件说明............................................................ 12 3 .3............................................................ 12

3 .3.1电路及参数计算...................................................... 12

3 .3.2工作原理及功能说明............................................... 12 3 .3.3器件说明.............................................................. 12

第四部分整机电路

4.1整机电路图.............................................................. 12 4.2元件清单.............................................................. 12

第五部分电路仿真

5.1电路仿真软件简介..................................................... 12 5.2仿真电路图.............................................................. 12 5.3仿真结果.......................................................... 12

第六部分安装调试与性能测量

6.1电路安装............................................................ 12 6.2电路调试.............................................................. 12 6.2.1调试步骤和测量数据.............................................11 6.2. .2故障分析及处理.....................................................5 6.3整机性能指标测量..............................................10 十一、心得体会.............................................................13 十二、参考文献.............................................................14 十三、结束语.................................................................14

1.1设计目的及要求

1．学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。

2．学会直流稳压电源的设计方法和性能指标测试方法。 3．培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。

4．设计并制作一个连续可调直流稳压电源，主要技术指标要求： ① 输出电压可调：输入电压在220V±10%时Uo=+3V～+12V ②输出电流：Io＞0.5A

③ 输出电压变化量：ΔUo≤5mV ④ 稳压系数：SV≤5×10E－3 ⑤输出内阻：R0﹤0.1Ω

⑥具有过流保护，过压保护功能：当输出电流超过0.7A时电路自动过流保护；当输入电压超过250v时电路自动过压保护 ⑦主要调整元件由晶体管组成

5．设计电路结构，选择电路元件，计算确定元件参数，画出实用原理电路图。 6．自拟实验方法、步骤及数据表格，提出测试所需仪器及元器件的规格、数量，交指导教师审核。

7.批准后，进实验室进行组装、调试，并测试其主要性能参数。

1.2备选方案设计与比较 1.2.1方案一 1.2.2方案二

1.2.3各方案分析比较

图1 直流稳压电源原理

其中：

（1）电源变压器：是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。（2）整流滤波电路：利用单向导电元件二极管，把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电；而由于电抗元件在电路中具有储能作用，并联的电容器C在电源供给的电压升高时能把部分能量储存起来，而当电源电压降低时，就能把电场能量释放出来，使负载电压比较平滑，电容C具有平波的作用。整流滤波电路的结构如下图2所示。220V交流电压经变压器降压后，其次级电压变为U2。经二极管D1~D4，在u2的正半周内，二极管D1、D2导通，D3、D4截止；u2的负半周内，D3、D4导通，D1、D2截止。正负半周内部都有电流IL

流过的负载电阻RL，且方向是一致的，因此电源变压器得到了充分的利用，但输出的是脉动直流。

图2 桥式整流滤波电路

图3 桥式整流电压输出

为避免在使用中因非正常原因造成输出短路或过载，致使调整管流过很大

的电流，使之损坏。故需有快速保护措施。常见保护电路有：过流保护；调整管安全保护；过热保护等。根据设计要求，本电源采用过流保护。过流保护又分限流型和截流型，电路形式如图1.4-4 (a)、(b)所示，其中图5 (a)是限流型，图5 (b)是截流型。

(a)是限流型 (b)是截流型

图5 保护电路的电路形式

变压器的作用是将220V交流电降压到负载所需要的电压。根据本课题设计要求，一般调整管的压降在2 ~3V,

UImin——Uomax，令VCE=3V，Uomax=12V，所以UImin

≥15V；

又由I2=（1.5 ~2）Ii，取Ii=700mA，所以I2=1.5×0.7A=1.05A，取变压器的

效率为80%，则其功率为P=15V×1.05／80%=19.7W。

所以变压器选用220V输入，15V输出，功率35W . ②选择整流管及滤波电容

由滤波电路的公式VI=（1.1 ~1.2）V2，取VI=1.2×15 v =18 v，而对整流管D的最大反向电压VRM=√2 VI（1+10%）=28V，考虑成本及可靠性所以D取1N4007型，反向电压VRM是1000V，最大导通电流I=1A。

滤波电容C由公式RLC=T／2得C=(3~5)TIomax／2Vomax=1760~2941µF，考虑滤波效果可取2200µF,最大管压降为25V，再加一个瓷片电容用于滤去高频电波干扰，取560PF，25V。

注意：因为大容量电解电容有一定的绕制电感分布电感，易引起自激振荡，形成高频干扰，所以稳压器的输入、输出端常并入瓷介质小容量电容用来抵消电感效应，抑制高频干扰。

3 .1.2工作原理及功能说明

（1）变压：电网供电电压交流220V(有效值)50Hz，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。

电源变压器：是降压变压器，

它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。

（2）整流：降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大）。

整流滤波电路：利用单向导电元件二极管，把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电；而由于电抗元件在电路中具有储能作用，并联的电容器C在电源供给的电压升高时能把部分能量储存起来，而当电源电压降低时，就能把电场能量释放出来，使负载电压比较平滑，电容C具有平波的作用。整流滤波电路的结构如下图2所示。220V交流电压经变压器降压后，其次级电压变为U2。经二极管D1~D4，在u2的正半周内，二极管D1、D2导通，D3、D4截止；u2的负半周内，D3、D4导通，D1、D2截止。正负半周内部都有电流IL

流过的负载电阻RL，且方向是一致的，因此电源变压器得到了充分的利用，但输出的是脉动直流。

图2 桥式整流滤波电路

图3 桥式整流电压输出

（3）滤波：脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成份滤掉，保留其直流成份。

滤波电路的作用是将来自整流电路的脉动直流进行平波。滤波电路的形式通常有电容滤波、电感滤波和复式滤波三种。电容滤波适合负载电流较小的场合，电感滤波适合负载电流较大的场合，而复式滤波一般用在要求较高的场合。本电路负载较小，故选用电容滤波即可。

3 .1.3器件说明

③

选

择稳

压电路的元件

360MW的小功率管，T1选用了25W的大功率三极管。

启动电阻：为了在T2的基极建立电位使得调整电路启动，启动电阻R3一般在10KΩ左右，电路中取7K8Ω。 ④基准电压电路

二极管：本应利用稳压二极管的反向导通时的稳定电压来做基准电压，可根据课题要求需选用3V以下的稳压管，考虑到成本，选用了发光二极管，也可利用其正常发光时的稳压值做基准电压，而且其电压值一般在1.6~1.8V，可以满足要求，并大大减少了成本。一般选用红色发光二极管。电路图中VREF=2.2V。限流电阻：二极管导通时有最小导通电流，但又不可太大，所以由发光二极管的最小导通电流10MV，最小输出电压3V，算出R4=(3—2.2)/0.01=80Ω，考虑到电路效果，R4选用了68Ω。 ⑤取样电路

由原理讲解中可知为达到输出电压要求，R1=220Ω，R5=330Ω，RV=1KΩ。 ⑥比较放大

运放：选取最常见的运放。在输出端接了一个47μF的电解电容，有抑制纹波的效果。

集成运放必须要15V的电源，所以在滤波电路后可接一个“电源电路”：17V的稳压管和470Ω的限流电阻，利用稳压管的反向导通稳压特性为集成运放提供电源。

⑦电流保护

700MA时，R2上的压降为0.7V，T3但效果不是很好。T3选取9013型，625MW。

4．功能模块，可有多个方案，并进行方案论证与比较，要有详细的原理说明。 5．总电路图设计，有原理说明。 6．实现仪器，工具。

7．分析测量结果，并讨论提出改进意见。

8．总结：遇到的问题和解决办法、体会、意见、建议等。

九、注意事项

1．焊接时要对各个功能模块电路进行单个测试，需要时可设计一些临时电路用于调试。

2．测试电路时，必须要保证焊接正确，才能打开电源，以防元器件烧坏。 4. 按照原理图焊接时必须要保证可靠接地。

十、此电路的误差分析

综合分析可以知道在测试电路的过程中可能带来的误差因素有: ① 测得输出电流时接触点之间的微小电阻造成的误差; ② 电流表内阻串入回路造成的误差; ③ 测得纹波电压时示波器造成的误差;

④ 示波器, 万用表本身的准确度而造成的系统误差; 可以通过以下的方法去改进此电路: ① 减小接触点的微小电阻;

② 根据电流表的内阻对测量结果可以进行修正; ③ 测得纹波时示波器采用手动同步; ④ 采用更高精确度的仪器去检测;

十一、心得体会

通过这次设计实践。我学会了直流稳压电源的基本设计方法，对直流稳压电源的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对直流稳压电源的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的方案应用到实践中的时候，问题出现了，不是不能测试，就是测试的结果和要求的结果不相符合。经过解决一个个测试中出现的问题，我们对直流稳压电源的理解得到加强，看到了实

践与理论的差距。加深了我们对理论与实践联系的理解，促进了我们运用知识解决具体问题的综合应用能力，特别是对直流稳压电源的应用、理解上升到了更深的一个层次。

这门课程总的来说让我深刻地认识到自己的模电知识非常欠缺，实践能力很弱，也让我深思如何才能为我以后成功或在就业上铺就一条更平坦的道路。模电设计真的很难，一是理论知识不足，二是对实际元件不理解。

人总是希望自己每做一件事都能有好的开始，好的结局，我从一开始尽力去做，转软件，学软件，上网查资料，困难不断，但又不愿放弃。这就像一个挥之不去的东西烦恼不断，但老师的一些指导又会让我重回信心，继续去学习。最后我在实物制作中放弃了，我明白我并没有做出自己的想法，自己只是照别人的去焊接，选元件，不过我在实物制作中还是学会了许多。在李老师的指导下我掌握了一点焊接技巧，还上网观看了焊接视频，抽空在实验室和同学一起学，尤其是邹敏同学帮了我很多。我学会了焊接元件，有“三点三线”的诀窍，焊接导线，巧妙利用松香，还有焊线，这是挺难的一个。焊接一千个点原来是非常耗时的，而且关键要有好的工具——电烙铁，应该温控的最好用，焊接不同的东西时温度要求也不同，也更容易焊接，且不会因温度太高而烧坏元件。不好用的电烙铁让我深刻明白好的工具的重要性。我也第一次去了电子市场，了解了许多元件，其实我很希望自己能成为一名电器修理工，那样会让我觉得自己很有价值，而且学有所用。

合作精神是在工作中必须学会的，我非常赞成陈老师的教学理念，也很努力朝这方面发展，可很多困难打倒了我，我只在队员晋斌同学上学到了思维敏捷的重要性。我也明白了自己失败的另一个原因，自己没能和老师同学一起讨论和学习，我没能好好利用这个平台发展自己。

陈老师说，成功应该是一次次的失败和积累的进步。我应该去追求每次的小小进步，而不是一味梦想着最后的伟大胜利。打好基础是最重要的。

十二、参考文献

◆<<电子线路基础>>,华东师范大学物理系万嘉若,林康运等编著,高等教育出版社。

◆<<电子技术基础>>,华中工学院电子学教研室编,康华光主编,高等教育出版社。

◆<<电子线路设计>>,(第二版)华中科技大学谢自美主编,华中科技大学出版社.

十三、结束语

在这次课程设计的撰写过程中，我得到了许多人的帮助。

首先我要感谢我的老师在课程设计上给予我的指导、提供给我的支持和帮助，这是我能顺利完成这次报告的主要原因，更重要的是老师帮我解决了许多技术上的难题，让我能把系统做得更加完善。在此期间，我不仅学到了许多新的知识，而且也开阔了视野，提高了自己的设计能力。

其次，我要感谢帮助过我的同学，他们也为我解决了不少我不太明白的设计商的难题。同时也感谢学院为我提供良好的做毕业设计的环境。

最后再一次感谢所有在设计中曾经帮助过我的良师益友和同学。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/zw2i.html