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1、 设计者： 陈 星 指导老师： 曹才开 所在院系： 电气与信息工程系 班级学号： 电信0502班12号 时间： 2007年1月1日湖南工学院(筹)课程设计任务书课 程： 模拟电子技术 课程设计题目： 直流稳压电源的设计 适 用 班 级： 电信0502班 时 间： 20062007学年第一学期指 导 教 师： 前 言随着时间的推移，人类已进入了21世纪。回顾百年来电子技术和电子工业发展的成就，举世瞩目。特别是微电子技术和其他高技术的飞速发展，致使工业、农业、科技和国防等领域以及人们的生活发生了巨大的变革。随着21世纪的到来，世界将进入信息时代，电子技术也将以更快的速度前进。模拟电子技术是电力工程
2、类各专业的一门基础课，它是研究各种半导体器件的性能、电路及其应用的学科，也是一门应用范围极广，发展极其迅速，具有较强实践性的技术。对于大专学生而言，最重要的就是动手能力的培养。所以我们既要加强基础理论的系统学习，又要加强实验技术的训练。通过课程设计使我们更多更好的训练了实验方法和实验技术，同时也使我们更多更全面的掌握了具体问题的分析方法与思路，进而更好地培养我们理论联系实际的能力。在实际工作中，电子技术人员需要分析器件、电路的工作原理；验证器件、电路的功能；对电路进行调试、分析，排除电路故障；测试器件的性能指标；设计、制作各种实用电路的样机。所有这些都离不开实验。此外，实验能培养我们正确处理数
3、据，分析、综合实验结果，检查、排除电路故障的能力。同时使我们养成勤奋进取、严肃认真、理论联系实际的作风和为科学事业奋斗到底的精神。在实际生活中，直流稳压电源几乎是应用最广泛的电子器件，同时为了提高我们的动手能力和实践能力，我们制作了直流稳压电源、差分放大器，通过实际动手，使我们对所学的知识掌握得更加牢固，同时对于我们的今后的全面发展和实践，以及将来适应社会的能力都将大有帮助。由于本人能力有限，而且又是初次制作直流电源，所以难免会有疏漏和不足之处。敬请各位老师和同学提出宝贵意见，不甚感激。陈 星 2007年1月3日目 录一 引言1二 设计要求2（一） 设计目的2（二） 设计要求和技术指标21、
4、技术指标22、 设计要求2（三）设计提示2三 直稳稳压电源设计原理2（一） 基本原理3（二） 组成部分说明31、 电源变压器32、 整流电路43、 滤波电路64、 稳压电路6（1）硅稳压电路8（2）串联反馈电路9（3）三端可调式稳压电路10（4）三端固定式稳压电路11四 直流稳压电源的设计步骤12（一） 电路的设计12（二） PCB板的制作131 原理图的设计132 把原理图导入PCB文件133 板子的制作134 元件的安装145 完成后的实物图186 性能指标的测试18（1） 输出电压的测量18（2） 内阻的测量19（3） 稳压系数的测量20（4） 误差分析22五 实验总结22参考文献22六
5、 实验心得23一引言大多数电子电路都需要用稳定的直流电源来供电，但目前使用的电网都是50Hz的交流电，因此，需要将交流电源变换成直流电源。常用电子仪器（如电子示波器、信号发生器）和电气设备（如收音机、电视机等）所需要的直流功率一般在一千瓦以下，所用的电源属于小功率直流电源，一般由电源变压器、整流桥、滤波和稳压电路四部分组成。其工作过程一般为：首先由电源变压器将220V的交流电压变换为所需要的交流电压值，然后利用二极管单向导电性将交流电压整流为单向脉动的直流电压。再通过电容或电感等储能元件组成的滤波电路减小其脉动成分，从而得到比校平滑的直流电压。经过整流、滤波后得到的直流电压易受电网波动及负载变
6、化的影响，必须加稳压电路，利用负反馈等措施维持输出直流电压稳定。考虑到产品的实用性和容易实现等方面的因素。我们选择了设计一个直流稳压电源。其输出的直流电压我们选择为36V的可调电压和一个6V的硅稳压输出。二设计要求（一）、设计目的1、学习直流稳压电源的设计方法；2、研究直流稳压电源的设计方案；3、掌握直流稳压电源的稳压系数和内阻测试方法；（二）|设计要求和技术指标1、技术指标：要求电源输出电压为正负12V或正负9V或正5V（根据需要定），输入电压为交流220V，最大输出电流为IL=500mA，稳压系数Sr5%，电网电压波动正负10%。2、设计要求（1） 设计一个能输出312V的直流稳压电源；（
7、2） 要求绘出原理图，并用Protel画出印制板图；（3） 根据设计要求和技术指标设计好电路，选好元件及参数；（4） 在万能板或面包板上制作一台直流稳压电源；（5） 测量直流稳压电源的稳压系数；（6） 测量直流稳压电源的内阻；（7） 拟定测试方案和设计步骤；（8） 写出设计性报告。（三）、设计提示稳压电路若使用分离元件要有取样、放大、比较和调整四个环节，晶体管选用3DD或3DG等型号；若用集成电路选7812和7912稳压器。 测量稳压系数，在负载电流为最大时，分别测得输入交流比220V增大和减小10%的输出vo，并将其中最大一个代入公式计算Sr，当负载不变时，Sr=VoVI/VIVO。 测量内
8、阻，在输入交流为220V，分别测得负载电流为0及最大值时的Vo，ro=VO/IL。三直流稳压电源的设计原理（一）、 直流稳压电源的基本原理：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，基本电路如图1.1所示。各部分电路的作用如下：图1直流稳压电源总体方框图首先由电源变压器将220V的交流电压变换为所需要的交流电压值，然后利用二极管单向导电性将交流电压整流为单向脉动的直流电压。再通过电容或电感等储能元件组成的滤波电路减小其脉动成分，从而得到比校平滑的直流电压。（二） 主要组成部分说明：1、电源变压器：电源变压器的作用是将电网220V的交流电压U1变换成整流滤波电路所需要的交流电压
9、U2。变压器副边与原边的功率比：P2/P1=n，其中n为变压器的有效效率。一般小型变压器的效率如表1.1所示。其表达公式为： 副边功率I0max，如图所示。图2电源变压器2.整流电路：整流二级管D1D4组成单相桥式整流电路，将交流电压U2变成脉动的直流电压，输出直流电压U3。U3与交流电压U2的有效值V2的关系为：U3= (1.11.2) V2其整流电路如图1.4。图3 整流电路图 整流过程的分析如下： 图4 整流桥原理图(1) v2正半周时，如图 (a)所示，A点电位高于B点电位，则V1、V3导通(V2、V4截止)，i1自上而下流过负载RL；(2) v2负半周时，如图 (b)所示，A点电位低
10、于B点电位，则V2、V4导通(V1、V3截止)，i2自上而下流过负载RL；由波形图可见，v2一周期内，两组整流二极管轮流导通产生的单方向电流i1和i2叠加形成了iL。于是负载得到全波脉动直流电压vL。 各电压波形如下图所示： 图5 各电压波形每只整流二极管承受的最大反向电压： VRM=sqar2V2通过每只二极管的平均电流： ID=12IR=0.45V2R式中，R为整流滤波电路的负载电阻。它为电容C提供放电回路，RC放电时间常数应满足： RC(35)T/2式中，T为50Hz交流电压的周期，即20ms。整流二极管的反向击穿电压VRM应满足VRMsqar2V2,其额定工作电流应满足IFIo max
11、。可用傅立叶级数分析VL的波形图（如图1.5所示）后取平均值得： VL=0.9V2。直流电流为：IR=0.9V2/RL。3滤波电路：如右图所示，其工作原理是：利用电容器两端电压不能突变原理平滑输出电压。在0t1期间，因v2的作用，V正偏导通，电容C充电，波形如图 (b)中OA所示；在t1t2期间，因v2vC，V反偏截止，电容C通过负载放电，波形如图 (b)中AB所示；在t2t3期间，因vCv2，V正偏导通，电容再次充电，波形如图 (b)中BC。重复上述过程，可得近于平滑波形。这说明，通过电容的充放电，输出直流电压中的脉动成分大为减小。全波整流电容滤波输出波形如右图所示。工作原理与半波整流电路相同，不同点是：v2正、负半周内，V1、V2轮流导通，对电容C充电两次，缩短了电容C向负载的放电时间，从而使输出电压更加平滑。输出电压的估算公式为图6滤波电路VL 1.2V2应用：小功率电源。 4.稳压电路：稳压电路的主要作用是维持输出直流电压的基本稳定。因为经过整流滤波电路后的电压的稳定性比较差，电压受温度、负载、电网电压波动等因素的影响较大。所以用稳压电路来使输出电压U0保持稳定。集成稳压器的输出电压V0与稳压电源的输出电压相同。稳压器的最大允许电流ICMI0max，输入电压Vi的范围
