模电工艺实习报告

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1、 模拟电路课程设计报告 题目： 直流稳压电源专业年级：电子科学与技术2011级 姓 名：程义 学 号：00231 直流稳压电源的设计一、课题阐述直流稳压电源一般由电源变压器、整流电路、滤波电路及稳压电路所组成。变压器把市电(=220V,=50Hz)( 为有效值)变为所需要的低压交流电。而整流电路则把低压交流电转变为交流分量较小的直流电。再经滤波电路和稳压电路再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。本设计主要采用由分立元件构成的直流稳压电路，通过变压，整流，滤波，稳压过程将220V、50HZ的市电，变为稳定的直流电，并实现电压在10V14V范围内连续可调。二、设计任务与设计指标设计一个直流稳

2、压电源，要求：（1）输入电压为220V，50Hz市电，输出为直流稳定电压；（2）采用分立元件方式；（3）技术要求：A、额定输出电压：=12V且在10V14V范围内连续可调。B、额定输出电流.；C、满载纹波峰峰值小于6V；D、稳压系数Sv510-3； （4）主要测量内容：最大输出电流，纹波峰峰值，稳压系数，电压调整率。三、设计方案的论证和电路工作原理1.总体设计思路 （1）电网供电电压为220V、50Hz的交流电，要获得低压的直流输出电压，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要的交流电压。（2）经电源变压器降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大）。（3）经

3、整流电路得到的脉动大的直流电必须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成分滤掉，保留其直流成分。（4）经滤波电路后得到的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定的直流输出电压，也就达到了设计的目的。2.直流稳压电源电路工作原理直流稳压电源是一种将220V、50Hz的工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要经过变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成，如图1所示：图1流稳压电源方框图 其中：（1）电源变压器：是降压变压器，它将市电220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变压比由变压器的副边电压确定。（2）整流电路：利用单向导电元件整流二

4、极管，把50Hz的正弦交流电转变为脉动的直流电。（3）滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。（4）稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压更加稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。 A.整流电路（1）电路形式：整流电路常采用二极管单相全波整流电路，电路如图2所示。 图2 单相桥式整流电路（2）工作原理： 设变压器副边电压，U2为有效值。在u2的正半周内，二极管D1、D2导通，D3、D4截止；在u2的负半周内，D3、D4导通，D1、D2截止。正负半周内部都有电流流过的负载电阻RL，且方向是一致的。整流电路的简易画法如图3所示： 图3 单相桥

5、式整流电路的简易画法其波形图如图4所示： 图4 单相桥式整流电路的波形图在单相桥式整流电路中，每个二极管都只在半个周期内导电，所以流过每个二极管的平均电流等于输出电流的平均值的一半，即。电路中的每只二极管承受的最大反向电压为(U2是变压器副边电压有效值)。f、参数计算 1.整流电压平均值 Uo Uo=2*0.45U=0.9U 2、 整流电流平均值 Io 3、 流过每管电流平均值 ID: 4、 每管承受的最高反向电压 UDRM:B.电容滤波电路 在整流电路的输出端，即负载电阻RL两端并联一个较大的电解电容C，则构成了电容滤波电路，如图5所示电路: 图5单相桥式整流电容滤波电路 可以看出，当u2为

6、正半周时, 二极管VD1、VD3导通，电源就可以对负载RL供电，对电容C充电（电能就存储在电容里，如t1t2），输出电压uouc u2；uo达峰值后u2减小，当uou2时，VD1、VD3截止，电容C通过RL放电，输出电压缓慢下降（如t2t3），由于放电时间常数较大，电容放电速度很慢，当uC下降不多时u2已开始下一个上升周期，当u2uo时，VD2、VD4导通，电源u2又向负载RL供电，同时再给电容C充电（如t3t4），依次循环。电路进入稳态工作后，负载上得到如图5中实线所示的近似锯齿的电压波形，比整流输出的脉动直流电压平滑多了。显然，放电时间常数越大、输出电压越平滑。若负载开路（RL=），电容无

7、放电回路，输出电压将保持为u2的峰值不变。C稳压电路（3）稳压电路这里采用的是稳压管稳压电路a、 滤波电路的作用整流滤波电路输出电压会随着电网电压的波动而波动，随着负载电阻的变化而变化。为了获得更稳定的直流电压，必须采用稳压措施。b、 电路图c、 稳压原理UO = UZ IR = IO + IZ 设UI一定，负载RL变化RL(IO) IR UO (UZ ) IZ IR (IRR) 基本不变UO 基本不变 d、 参数选择(1) UZ = UO(2) IZM= (1.5 3) ICM (3) UI = (2 3) UO（）稳压电路则选用由分立元件构成的直流稳压电路。其电路形式如下图所示： 注：R6

8、为负载电阻四、单元电路设计与参数计算要求，稳压部分的输入电压满载纹波峰峰值小于60mv，稳压系数Sv0.005。实验测试时提供的稳压电路的输入电压为22V，电路参数计算如下：2.滤波电路电路形式如下图所示： （1）输出电压的估算 电容滤波电路的输出电压与电容的放电时间常数=RLC有关，应远大于u2的周期T，分析及实验表明，当 =RLC（35）T /2时，滤波电路的输出电压可按下式估算，即：UO11.2U2=UI=18V 则U2=15V （2）整流二极管导通时间缩短了，存在瞬间的浪涌电流，要求二极管允许通过更大的电流，管子参数应满足 IFM2IV=IO （3）在已知负载电阻RL的情况下，根据式子

9、选择滤波电容C的容量，即 C（35）T /2RL若容量偏小，输出电压UO将下降，一般均选择大容量的电解电容；电容的耐压应大于u2的峰值，同时要考虑电网电压波动的因素，留有足够的余量。电容滤波电路的负载能力较差，仅适用于负载电流较小的场合。 不妨取 ，由于 ， 和公式 ：可求得： 所以，滤波电容： 由于提供的是22V的电源,故电容的耐压要大于22V，故滤波电容C取容量应至少大于4.7mF，耐压为22V的电解电容。3.稳压电路 在串联型稳压电路中，调整管是核心，常为大功率管，选用时主要考虑其极限参数、和。而其极限参数的确定，必须考虑到稳压电路的输入电压由于电网电压波动而产生的变化，以及输出电压的调

10、节和负载电流的变化所产生的影响。 调整管Q2的发射极电流等于采样电阻总电流和负载电流之和，Q2的管压降等于输入电压与输出电压之差，显然，当负载电流最大时，流过Q1管发射极的电流最大，即。通常R0上电流可忽略，且，稳压部分的输入电压大约为22V, ,又 不妨取三极管的放大倍数，则根据 及b、c、e极的电位分布情况可计算出R0大约为4k，R5大约为3k。 因为给定的电位器是500的，即R2最大阻值为500，稳压管的电压是+6.2v，且电压输出范围是10-14v，由于制作过程中电阻和其他元件会造成误差，使输出范围变小，可设定输出范围大致为8-17v由公式可计算出R1大致为300，R3大致为500。4

11、.电源变压器 电源变压器的原边电压为：(有效值)，副边电压为:U2=22V(有效值)。则匝数比为：K=10五.仿真与调试用仿真软件按照上述参数进行仿真调试，在多次调试后得到的输出电压范围比较理想时，各个电阻的阻值大小分别为：、 、（滑动变阻器）、。电容大小C3=1mf,C2=4.7mf。调试结果如下图所示： 上图是稳压部分仿真结果 上图是直流稳压电源整体仿真结果（用交流电表进行仿真，输出电压几乎保持不变，调节R2，可得到输出电压的范围是：8.07V15.7V，输出电流范围是：0.807A1.57A） 直流稳压电路PCB如图所示： 六、总原理图及元器件清单 1.总原理图注：R6为负载电阻 2.元件清单元件序列型号元件参数值数量备注D1 D2 D3 D4 二极管1N4007GP，1A8Q2 Q3三极管2N2222A3Q1三极管2N3055A2能承受大功率FUSH熔断丝2C1 电解电容4.7mF2C2电解电容1mF2D5稳压二极管BZV55-B5V62R5滑动变阻器202R5滑动变阻器5002R3电阻2702R4电阻4302R1电阻2.7k2R2电阻3.3k28、 结论与心得这是一个非常锻炼的过程，虽然过程有点辛苦，但是这更好的应用了我们的专业知识，使我们能够看到自己的成果，虽然还没有调试，但我相信结果也会和仿真 的一样。