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1、辽宁工程技术大学 电子技术课程设计课程设计名称： 电子技术课程设计 题 目： 直流稳压电源的设计 学 期：2015-2016学年第2学期专 业： 智能电网信息工程 班 级： 电网14-1 姓 名： 李双 学 号： 1405080105 指导教师： 马耀明 辽宁工程技术大学课 程 设 计 成 绩 评 定 表评定标准评定指标标准评定合格不合格单元电路及整体设计方案合理性正确性创新性仿真或实践是否进行仿真或实践技术指标或性能符合设计要求有完成结果设计报告格式正确内容充实语言流畅标准说明：以上三大项指标中，每大项中有两小 项或三小项合格，视为总成绩合格。总成绩日期年 月 日1课程设计任务书 一.设计题
2、目直流稳压电源的设计二设计任务 设计一直流稳压电源，满足：(1) 当输入电压在220V10%时，输出电压为5V,12V,15V和从0V到15V可调，输出电流大于1A；(2)输出纹波电压小于5mV，稳压系数小于5*10-3，输出内阻小于0.1欧。三.设计计划模拟电子技术课程设计共1周。第1天：选材，查资料；第2天：方案分析比较，确定设计方案；第3天：电路原理设计；第4天：电路仿真，修改设计；第5天：编写整理设计说明书。四.设计要求1画出整体电路图。2对所设计的电路进行仿真，使之达到设计任务要求。3.分析实验结果，写出设计书。 指导老师：马耀 时 间：2016年06月29日目 录1.设计任务和要求
3、11.1设计任务及要求12.基本工作原理12.1整体总电路分析13.设计方案23.1整流电路23.2滤波电路33.3稳压电路44.电路工作原理及参数选择54.1整流部分54.2滤波部分74.3稳压部分75.电路的仿真85.1 5V图像及其输出85.2 12V图像及其输出95.3 15V图像及其输出105.4 015 图像及其输出106.设计小结127.参考文献13摘要 直流稳压电源一般由电源变压器，整流滤波电路及稳压电路所组成。变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电。整流器把交流电变为直流电。经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变成稳定的直流电压输出。我们接触的直流电源为单向小功率电源，它
4、将频率为50Hz、有效值为220V的单相交流电压转换为幅值稳定、输出电流为几十安以下的直流电压。单相交流电经过电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路转换成稳定的直流电压。变压器副边电压通过整流电路从交流电压转换为直流电压，使正弦波电压转换为单一方向的脉动电压；为了减小电压的脉动，需通过低通滤波电路滤波，使输出电压平滑；交流电压通过整流、滤波后虽然变为交流分量较小的直流电压，但是当电网电压波动或者负载变化时，通过稳压电路的功能使输出直流电压基本不受电网电压波动和负载电阻变化的影响，从而获得足够高的稳定性。关键词：单相桥式整流电路；滤波电路；稳压电路；1.设计任务和要求 本节的设计任务就是设计一
5、直流稳压电源。其功能和技术指标如下： （1）输出电压Uo可调，为：5V，12V，15V和015V可调。 （2）输出电流大于1A。 （3）稳压系数小于5*10-3. （4）输出内阻Rs0.1.2.基本工作原理直流稳压电源的组成直流稳压电源包括变压器，整流，滤波，稳压电路，负载组成。其框图2.1如下.图2-2为电路图像。 图2-1直流稳压电源的方框图 图2-2直流稳压电源各个电路电路图3. 设计方案3.1整流电路：交流电压转变成单向脉冲直流电3.1.1半波整流原理：利用二极管单向导电性，在变压器U2的正半周内，二极管正向偏置，处于导通状态，负载RL 上得到半个周期的脉动直流电压和电流；而在U2的正
6、负周内，二极管反向截止，电路输出电流I基本上等于零。二极管的单向导电作用将变压器的交流电压变换成为负载RL上的单项脉动电压，达到了整流的目的。电路图和波形如图3-1所示。 图3-1单相半波整流电路以及波形图U0=U2=0.45U23.1.2 桥式整流 桥式整流属于全波整流，用四个二极管接成电桥形式，使在电压V2的正负半周均有电流流过负载，在负载形成单方向的全波脉动电压，保证在变压器副边电压U2的整个周期内，电压和电流方向始终不变。 桥式整流电路与半波整流电路相比，在相同的变压器副边电压下，对二极的参数要求是一样的，并且还具有输出电压高、变压器利用率高、脉动小等优点，因此在次设计中我选用桥式整流
7、电路。电路图如图3-2所示。图3-2单相桥式整流电路的习惯画法 U0（av）=0.9U23.2滤波电路 经整流后的电压仍具有较大的交流分量，必须通过滤波电路将交流分量滤掉。尽量保留其输出中的直流分量，才能获得比较平滑的直流分量。 滤波电路一般由储能元件(电容C、电感L)构成，利用电容两端电压不能突变或流经电感的电流不能突变的特点，将电容与负载并联，或将电感与负载串联滤除输出信号中的脉动成分，从而得到比较平滑的直流电，就能起到滤波作用。在输出小电流滤波电路中，经常使用电容滤波;在大电流滤波器中，经常使用电感滤波。 此滤波电路采用的是电容滤波电路，如图3-3所示。 工作原理：假设电路接通时恰恰在U
8、2有过零的时刻，这时二极管D开始导通，电源U2在向负载Rl供电的同时又对电容C充电。如果忽略二极管正向压降，电容电压Uc紧随输入电压U2按正弦规律上升至U2的最大值。然后U2继续按正弦规律下降，且U2Uc，使二极管D截止，而电容C则对负载电阻RL按指数规律放电。Uc降至U2大于Uc时，二极管又导通，电容C再次充电这样循环下去U2周期性变化，电容C周而复始地进行充电和放电，使输出电压脉动减小。图3-3单相桥式整流电容滤波电路及稳态时的波形分析Uo1=(1.11.2)U23.3稳压电路：由于滤波后的直流电压Ui受电网电压的波动和负载电流变化的影响（T的影响）很难保证输出电流电压的稳定。所以必须在滤
9、波电路和负载一直加上稳压电路，才能保证输出直流电压的进一步稳定。由稳压二极管Dz和限流电阻R所组成的稳压电路是一种最简单的直流稳压电源，如图所示。其输入电压Ui是整流滤波后的电压，输出电压Uo就是稳压管的稳定电压Uz,Rl是负载电阻。图3-5为稳压二极管组成的稳压电路。 图3-5稳压二极管组成的稳压电路 稳压电路包括串联型稳压电路，集成稳压器。因为要求输出电压可调，所以选择可调式三端集成稳压器。可调式集成稳压器分为正电压输出和负电压输出两个系列。如图3-6所示为W7800三端稳压源。犹豫课程设计要求，本课程设计采用78XX和79XX以及LM317三端稳压源进行稳压。输出电压和最大输出电流决定于
10、所选三端稳压器。途中电容Ci用于抵消输入线较长时的电感效应，以防止电路产生自激振荡。其容量较小，一般小于1F。电容Co用于消除输出电压中的高频噪声，可取小于1F的电容，也可取几微法甚至几十微法的电容，以便输出较大的脉冲电流。 图3-6W7800的基本应用图4.电路工作原理及参数选择4.1整流部分4.1.1整流部分采用单相桥式整流电路，如图4-1所示。图4-1单相桥式整流电路及其波形图4.1.2整流部分参数设定 Uo（av）=0.9U2=15V 二极管承受的最大反向电压Urmax=2U2=21.21V 最大整流平均电流If1.1Io（av）/2 因此,选取IN40014007型锗二极管,其额定正
11、向工作电流为1A,IN4007反向耐压为1000V。4.2滤波部分4.2.1滤波部分采用电容滤波电路，如图4-2所示。图4-2电容滤波电路电路图4.2.2滤波部分参数设定 输出电压电压平均值Uo(av)=1.2U2=15V，U2=12.5V C取值满足RlC=（35）T/2的条件， Rl=Uo(av)/Il(AV)=15/1=15，C=（35）T/2=20003000F， 电容耐压值为U1.12U21.1*1.414*1.25V=19.5V 可选取容量为3000F，耐压为25V的电容做本设计的滤波电容。4.3稳压部分4.3.1稳压部分采用集成三端稳压器，如图4-3所示。图4-3W7800的基本
12、应用图5.电路的仿真 采用Multisim软件进行仿真。5.1 输出为5V5.1.1仿真图像5-1-1 5V仿真电路图5.1.2 其输出数值： 图5-1-2仿真输出图像5.2 输出为12V5.2.112V仿真图像图5-2-112V仿真电路图5.2.2 其输出数值： 图5-2-212V输出图像5.3输出为15V5.3.115V仿真图像图5-3-115V仿真电路图5.3.2 其输出数值： 图5-3-215V仿真输出图像5.4输出为0V15V5.4.1仿真图像：5-4-1 015V仿真图像5.4.2其输出数值：5-4-2 015V输出图像5-4-2 015V输出图像6.设计小结 通过这次模拟电子技术基础课程设计，使我明白了很多。在此过程中，我查找了大量资
