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1、开关直流稳压电路的设计方案1总体设计方案本设计所介绍的直流电压源为单相小功率电源， 它可以将频率为50Hz、有效值为220V 的单相交流电压转化为幅值稳定、输出电流为几十安以下的直流电压。直流电源的输入为220V的电网电压，由于所需直流电压的数值和电网电压的有效值 有很大的差别，因此需要通过电源变压器降压后，再对交流电压进行处理。变压器副边电压通过整流电路从交流电压转化为直流电压，即将正弦波电压转化为单 一方向的脉动电压，可以通过半波整流电路和全波整流电路实现此功能。但是它们均含有 较大的交流分量，会影响负载电路的正常工作。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。理想情况下
2、，应 将交流分量全部滤掉，使滤波电路的输出电压仅为直流电压。但是，由于滤波电路为无源 电路，所以接入负载后势必会影响其滤波效果。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 或负载变化时，其平均值也将随之变化。稳压电路的功能是使输出的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。Uo2各单元电路的分析与设计2.1电源变压器由于设计中要求可以输出正、负稳定电压，则对于每一种需要固定输出的电压和可调 电压，都必须由输出电压极性相反的两片集成稳压器实现。而两芯片输入端需要分别加上 极性相反的电压，所以在选择变压器时，有两种方案：方案一：选用
3、两个变压器，然后把一个变压器的负极和另一个变压器的正极连接起来 作为参考地（即电势为0）。如图所示。方案二：选用一个带中间抽头的变压器，从中间抽头引出一条线作为参考地。如图 所示。方案比较：由于变压器的体积比较大，所以在电路中应尽量避免使用太多变压器，另 外带中间抽头的变压器也非常常见，经分析选用方案二。7111T1Ti图2.1.1带中间抽头的变压器图2.1.2 普通变压器2.2整流电路方案一：单相半波整流电路1) 工作原理单相半波整流电路是最简单的整流电路，设变压器的副边电压有效值为U2 ,则其瞬时值U2 一 2sin t。在U2的正半周，二 极管外加正向电压，因而处于导通状态， 电流由A经
4、负载电阻流到B点，在比的 负半周，二极管外加反向电压，故处于 截止状态，u。0。负载电阻Rl的电压 和电流都具有单一方向脉动的特性。图 单相半波整流电路2)主要参数U 0(AV)2U20.45U21U O( AV)0.45U2O(AV)RlRl(221)U O1MSU o （av）u2/ 22U2/-1.572方案二：单相桥式整理流电路1) 工作原理单相桥式整流电路由四只二极管组成， 其 构成原则就是保证在变压器副边电压u2的整个周期，负载上的电压和电流方向始终不变。 单相桥式整流电路的电路组成如下图所示：图2.2.2单相桥式整流电路图2.2.3单相桥式整流电路习惯画法主要参数Uo（av）0.
5、9U21 O（AV）UO（ AV）Rl0.9U2（）（）U O1MU o （ av）-0.673）方案比较：单相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 二极管的参数要一样的，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 本设计采用方案二-单相桥式整流电路。2.3滤波电路方案一：电容滤波电路由于电容在电路中也有储能的作用，并联的电容器在电源供给的电压升高时，能把部分能 量存储起来，而当电源电压降低时，就把能量释放出来，使负载电压比较平滑，也就是电 容具有平波的作用。电容滤波电路简单，负载直流电压比较高，纹波也较小，适用于负载 电压较高，负载变动不大的场合，也减轻
6、了电路设计和实际焊接的工作。可以通过改变RC的大小改变电容的充放电时间，从而得到较为平滑的输出电压曲线。图为电容滤波电路，图为RlC不同时uo的波形。图2.3.1电容滤波电路图2.3.2 RlC不同时Uo的波形方案二：电感滤波电路由于电感在电路中有储能的作用，在电路中可以串联电感，当电源供给的电流增加时, 它把能量存储起来，而当电流减小时，又把能量释放出来，使负载电流比较平滑，即电感 有平波的作用。在电感滤波电路中，整流管的导电角较大，峰值电流很小，输出特性比较 平坦，但是由于铁心的存在，笨重、体积大，容易引起电磁干扰。一般用只用在低电压、 大电流场合。图233为电感滤波器的基本电路。图2.3
7、.3电感滤波器电路基于以上分析，选用方案一。50Hz2.4稳压电路方案一：稳压管稳压电路1）电路组成该电路由稳压二极管Dz和限流电阻R所组成的稳压电路使一种最简单的直流稳压源。其输入电压Ui是整流滤波后的电压，输出电压Uo就是稳压二极管的稳定电压，Uz，Rl是 负载电阻。图是其电路图4图2.4.1稳压二极管组成的稳压电路2）稳压原理在稳压二极管所组成的稳压电路中，利用稳压管所起的电流调节作用，通过限流电阻 R上的电压或电流进行补偿，来达到稳压的目的。稳压管稳压电路的优点是电路简单，所用元件数量少；但是，因为受稳压管自身参数 的限制，其输出电流较小，输出电压不可调节，因此只适用于负载电流较小，负
8、载电压不 变的场合。方案二：三端集成稳压器的组成的稳压电路调整管接在输入端与输出端之间，当电网电压或负载电流波动时，调整自身的集一射 压降使输出电压基本保持不变。放大短路将基准电压与从输出端得到的采样电压进行比 较，然后再放大并送到调整管的基极。放大倍数越大，则稳定性能越好。由于三端集成稳 压器是串联型直流稳压电路的一种，而串联型直流稳压电路的输出电压与基准电压成正 比，因此，基准电压的稳定性将直接影响稳压电路的输出电压的稳定性。采样电路由两个 分压电阻组成，它将输出电压变化量的一部分送到放大电路的输入端。启动电路的作用是 在刚接通电流输入电压的时，使调整管、放大电路和基准电源等建立起各自的工
9、作电流， 而当稳压电路正常工作时启动电路被短开，一面影响稳压电路的性能。保护电路主要起到 限流保护、过热保护和过压保护。输入端输出端综合考虑选用方案二作为稳压电路。3各元器件参数计算及选择3.1电源变压器的选择变压器副边输出电压：U2 Uimin. 1.132/1.1v29.08V变压器副边输出电流：1 21 o max 1.5A故取12=2A。变压器副边输出功率：P212U 260w变压器的效率为n =0.7，则原边输入功率：R 巳. 85.6w由上分析,副边输出电压可取40V,输出电流为2A,为留有余地，一般选功率为100W 的变压器。3.2集成稳压器电路形式的选择7800, 7900系列
10、集成稳压器由于输出电压决定于集成稳压器为使电路正常工作，要求输入电压U1比输出电压Uo至少大（2.53）V。输入端电容用以抵消输入端较长接线的电 感效应，以防止自激振荡，还可抑制电源的高频脉冲干扰。一般取0.11卩F。输出端电容用以改善负载的瞬态响应，消除电路的高频噪声，同时也具有消振作用。同时会在输入、 输出端的电容之间接保护二极管，用来防止在输入端短路时输出电容所存储电荷通过稳压 器放电而损坏器件。降压整流滤波部分所输出的正向电压，通过集成稳压管LM7805 LM7812 LM7815和LM317可分别输出+5V +12V +15V和015V可调电压。而由降压整流滤波部分所输出的负向电压，
11、通过集成稳压 LM7905、LM7912、LM7915输出的负向电压-5V、-12V、-15V稳定电压3.3整流二极管及滤波电容的选择Uo整流二极管选1N4001,其极限参数为Urm50V，而.2U256.26V，因为 SUoUi而 Uo 24V，U i 40V，3Uop P 5mV , Sv 2 10，所以 UiU op pU iUoSv4.2V，滤波电容为CletUi1 o maxUi476 F ,电容C的耐压应大于.2U256.26V所以我们选用476 F的电容4整体电路图图4.1 直流稳压电源电路图5系统测试为了确定系统与题目要求的符合程度，我们对系统中的关键部分用进行了测试。5.1
12、测试仪器测试使用的仪器设备如下所示：（1）YB4365双跟踪示波器（2）数字万用表5.2 测试指标1）纹波电压纹波电压是指叠加在输出电压 U0上的交流分量。用示波器观测其峰-峰值， U0PP一般 为毫伏量级。也可以用交流电压表测量其有效值，但因U0不是正弦波，所以用有效值衡量其纹波电压，存在一定误差。2）稳压系数稳压系数：在负载电流、环境温度不变的情况下，输入电压的相对变化引起输出电压 的相对变化，即SuU /U。Ui/Ui)3）输出电阻输出电阻：放大器的输出电阻相同，其值为当输入电压不变时，输出电压量与输出电 流变化量之比的绝对值，即)I U 0 |r0 I I5.3 电路仿真IM1174-
13、11 ）调节滑动变阻器使该直流稳压电路实现输出 +5V稳定电压2）调节滑动变阻器使该直流稳压电路实现输出+12 V稳定电压3）调节滑动变阻器使该直流稳压电路实现输出+15V的稳定电压通过仿真软件的模拟证明：（1）当输入电压在220V 10%寸，输出电压为土 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5X 10-3，输出阻小于0.1欧6 课程设计心得体会通过将近一周的课程设计，使我基本掌握了直流稳压电源的基本组成部分：电源变 压器、整流电路、滤波电路、稳压电路。同时我学会了使用 multisim 软件，对其中的一 些原件有了一些初步
14、的掌握，对其基本性能也有所了解。回顾本次课程设计的过程，我以教材为主线，按照规定的程序进行，针对的各功能 模块的特点，进行拓整合和拓展，以设计直流稳压电源为目的，调查和学习相关资料。最 后确定方案，制作简易电路，完成设计任务。我认为这是一次非常有意义的实践活动，它锻炼了我的独立思维能力，同时也培养 了我与人沟通的能力和协调组织的能力，培养了我自主学习的能力。我们在课堂上学习的 仅仅是理论知识，而课程设计是的面对现实，让我们将所学理论知识运用到实践中。在课 程设计的过程中，我查阅了很多次设计书和指导书。为了让自己的设计更加完善，更加符 合工程标准，我们必须一次又一次的查阅资料。所以课程设计让我们养成了严谨的治学态 度，同时让我们更加明白，工程设计一定要符合实际。在做设计的过程中我发现许多知识 已经遗忘了，所以我们应该边学边用，时刻巩固所学知识。同时还应该学会活学活用，学 以致用，努力提高自己。由于个人的能力和设计的水平有限，设计容难免会有错误的的地方，还望老师给予 纠正。参考文献1华成英 童诗白 ，模拟电子技术
