模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)

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1、模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 設(shè)計(jì)題目： 直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì) 專 業(yè)電子信息科學(xué)與技術(shù) 班 級(jí) 電信092 學(xué) 號(hào) 2230 學(xué)生姓名 夏惜 指導(dǎo)教師 王瑞 設(shè)計(jì)時(shí)間 2010-2011學(xué)年上學(xué)期 教師評(píng)分 2010年 月 日 目錄 1 .概述 錯(cuò)誤！未定義書簽。 直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)目的.…錯(cuò)誤！未定義書簽。 課程設(shè)計(jì)的組成部分..… 錯(cuò)誤！未定義書簽。 2 .直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)的內(nèi)容 ..… 錯(cuò)誤！未定義書簽。 變壓電路設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤！未定義書簽。 整流電路設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤！未定義書簽。 濾波電路設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤！未定義書簽。 穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤！未定義書簽。

2、總電路設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤！未定義書簽。 3 .總結(jié) 錯(cuò)誤！未定義書簽。 所遇到的問(wèn)題，你是怎樣解決這些問(wèn)題的 錯(cuò)誤！ 未定義書簽。 體會(huì)收獲及建議 錯(cuò)誤！未定義書簽。 參考資料（書、論文、網(wǎng)絡(luò)資料） 錯(cuò)誤！未定義 4.教師評(píng)語(yǔ) 5.成績(jī) 書簽。 錯(cuò)誤！未定義書簽。 錯(cuò)誤！未定義書簽。 1.概述 電源是各種電子、電器設(shè)備工作的動(dòng)力，是自動(dòng)化不可或缺的組成部分，直 流穩(wěn)壓電源是應(yīng)用極為廣泛的一種電源。 直流穩(wěn)壓電源是常用的電子設(shè)備， 它能 保證在電網(wǎng)電壓波動(dòng)或負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，輸出穩(wěn)定的電壓。一個(gè)低紋波、 高精度 的穩(wěn)壓源在儀器儀表、工業(yè)控制及測(cè)量領(lǐng)域中有著重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)

3、值。 直流穩(wěn)壓電源通常由變壓器、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓控制電路所組成， 具有體積小，重量輕，性能穩(wěn)定可等優(yōu)點(diǎn)，電壓從零起連續(xù)可調(diào)，可串聯(lián)或關(guān)聯(lián) 使用，直流輸出紋波小，穩(wěn)定度高，穩(wěn)壓穩(wěn)流自動(dòng)轉(zhuǎn)換、限流式過(guò)短路保護(hù)和自 動(dòng)恢復(fù)功能，是大專院校、工業(yè)企業(yè)、科研單位及電子維修人員理想的直流穩(wěn)壓 電源。適用于電子儀器設(shè)備、電器維修、實(shí)驗(yàn)室、電解電鍍、測(cè)試、測(cè)量設(shè)備、 工廠電器設(shè)備配套使用。幾乎所有的電子設(shè)備都需要有穩(wěn)壓的電壓供給， 才能使 其處于良好的工作狀態(tài)。家用電器中的電視機(jī)、音響、電腦尤其是這樣。電網(wǎng)電 壓時(shí)高時(shí)低，電子設(shè)備本身耗供電造成不穩(wěn)定因家 解決這個(gè)不穩(wěn)定因素的辦法 是在電子

4、設(shè)備的前端進(jìn)行穩(wěn)壓。 直流穩(wěn)壓電源廣泛應(yīng)用于國(guó)防、 科研、大專院校、實(shí)驗(yàn)室、工礦企業(yè)、電解、 電鍍、充電設(shè)備等的直流供電。 直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)目的 (1)、學(xué)習(xí)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)方法； (2)、研究直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)方案； (3)、掌握直流穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓系數(shù)和內(nèi)阻測(cè)試方法。 課程設(shè)計(jì)的組成部分 1.2.1 設(shè)計(jì)原理 設(shè)計(jì)電路框圖 設(shè)計(jì)電路框圖如圖1所示，包括變壓器降壓，整流濾波電路濾波， 穩(wěn)壓電路 進(jìn)行穩(wěn)壓四個(gè)部分。圖1為電壓經(jīng)過(guò)各個(gè)部分的波形，交流 U1經(jīng)過(guò)變壓器降壓 后到較小的交流U2,經(jīng)過(guò)整流濾波后變?yōu)榧y波很小的直流 U4,最后由穩(wěn)壓電路 進(jìn)行穩(wěn)壓輸出。 直流穩(wěn)壓電源的

5、組成 圖1 1.2.2 各部分電路的作用 交流變壓器。一般的電子設(shè)備所需要的直流電壓較之交流電網(wǎng)提供的 200V 電壓相差較大，為了得到輸出電壓的額定范圍，就需要將電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)化到合適的 數(shù)值。所以，電壓變換部分的主要作用就是將電網(wǎng)電壓變?yōu)樗枰慕涣麟妷海?同時(shí)還可以起到直流電源與電網(wǎng)的隔離作用。 整流電路。整流電路的作用是將變換后的交流電壓轉(zhuǎn)換為單方向的脈沖電 壓。由于這種電壓存在著很大的脈動(dòng)部分（稱為紋波），因此，一般還不能直接 用來(lái)給負(fù)載供電，否則，紋波會(huì)嚴(yán)重影響到負(fù)載的性能指標(biāo)。 濾波電路。濾波部分的作用是對(duì)整流部分輸出的脈動(dòng)直流進(jìn)行平滑， 使之成 為含交變成分很

6、小的直流電壓。也就是說(shuō)，濾波部分實(shí)際上使一個(gè)性能較好的低 通濾波器，且其截止頻率一定低于整流輸出電壓的基波頻率。 穩(wěn)壓電路。盡管經(jīng)過(guò)整流濾波后的電壓接近于直流電壓， 但是其電壓值的穩(wěn) 定性很差，受溫度、負(fù)載、電網(wǎng)電壓波動(dòng)等因素的影響很大，因此，還必須有穩(wěn) 壓電路，以維持輸出直流電壓的基本穩(wěn)定。 1.2.3 設(shè)計(jì)方案的的分析 由設(shè)計(jì)原理可知直流穩(wěn)壓電源應(yīng)由幾部分組成，而且各個(gè)部分相對(duì)獨(dú)立， 因此，在進(jìn)行設(shè)計(jì)電路的時(shí)候我們采用各個(gè)部分分別設(shè)計(jì)，獨(dú)立選擇元器件， 獨(dú) 立測(cè)試的方法，最后將這幾部分進(jìn)行組裝和調(diào)試， 最終達(dá)到設(shè)計(jì)完整直流穩(wěn)壓電 源電目的。 2.直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)的內(nèi)容 變壓電路

7、設(shè)計(jì) 變壓電路相對(duì)簡(jiǎn)單，僅有一個(gè)單相變壓器，變壓器將220V市電轉(zhuǎn)化為電路 能承擔(dān)的電壓。理想變壓器滿足I i /I 2 =U 2 /U i =N 2 /N i =1/n,因此 圖3 Pl=P2 =U/ 2=5 I 1.變壓器副邊與原邊的功率比為 P2 /P產(chǎn)，式中 是變壓器的 效率。根據(jù)電路需要選擇適當(dāng)?shù)膯蜗嘧儔浩? O U2 圖2 整流電路設(shè)計(jì) 整流電路是把交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能的電路。 有半波整流和全波整流，最 常用的是單相橋式整流電路。本設(shè)計(jì)也采用了單相橋式整流電路， 所謂橋式整流 電路，就是用二極管組成一個(gè)整流電橋。 當(dāng)輸入電壓處于交流電壓正半周時(shí)，二

8、極管 Di、負(fù)載電阻RL、D3構(gòu)成一個(gè) 回路輸出電壓Uo=ui-UD-UD3。輸入電壓處于交流電壓負(fù)半周時(shí)，二極管 D2、 負(fù)載電阻RL D4構(gòu)成一個(gè)回路，輸出電壓 Uo=ui-UD2-UD4。 單項(xiàng)橋式整流電路 設(shè)變壓器的副邊電壓有效值為 U 2，則其瞬時(shí)值u 2 =V2 U 2 sin cot。 當(dāng)u 2為正半周時(shí)，電流由A點(diǎn)流出，經(jīng)D 1、R L、D 3流入B點(diǎn)，因而 負(fù)載電阻R L上的電壓等于變壓器副邊電壓，即 u 0 = u 2 , D 2和D 4管 承受的反向電壓為-u 2。當(dāng)U 2為副半周時(shí)，電流由B點(diǎn)流出，經(jīng)D 2、 RL D 4流入A點(diǎn)，負(fù)載電阻RL上的電壓等于

9、-u 2，即u 0 =- u 2， D i、D 3承受的反向電壓為u 2。由于D i、D 3和D 2、D 4兩對(duì) 二極管交替導(dǎo)通，致使負(fù)載電阻 R L上在u 2的整個(gè)周期內(nèi)都有電流通過(guò)，而 且方向不變，輸出電壓 u 0 =| J2" U 2 sin cot | 。 單項(xiàng)橋式整流電路的波形圖 圖4 通過(guò)上述分析，可以得到橋式整流電路的基本特點(diǎn)如下： (1)橋式整流輸出的是一個(gè)直流脈動(dòng)電壓。 (2)橋式整流電路的交流利用率為 100% (3)電容輸出橋式整流電路，二極管承擔(dān)的最大反向電壓為 2倍的交流峰值電 壓(電容輸出時(shí)電壓疊加)。 (4)橋式整流電路二極管的負(fù)載電

10、流僅為半波整流的一半。 (5)實(shí)際電路中，橋式整流電路中二極管和電容的選擇必須滿足負(fù)載對(duì)電流的 要求。 仿真圖如下: 11 ** 引電電 T2T1 Time Sum 2.560 s -17.670 V 2.86C5 -17.9S9 1 口。，口Wm 1.削 e￡ Rtvgrsg | GND … 加浦 I ErtC Tlmebase Channel A ? ChanrMl R ScJe 110 ms/Div | l0 \^Di* sC3|e |$DD uV/Div M portion p" T 用5幣如『 3] Y position I YTT |屈彳叩浦 A/B

11、| | |aT C I DC| AC | □向"“ C Trigger Lerg |o | V Typ世|%ng Mor,如。川口口」 2.2.1.參數(shù)計(jì)算 負(fù)載電壓平均化U0 1。2U2sin _id( t) 2 v 2U2 0.9U2 濾波電站 截止二極管承受的最大反向電壓: 一R 電容濾波的基本工作原理就是利用電容的充放電作用，使負(fù)載電 壓趨于平滑。 J 電容并聯(lián)在負(fù)載兩端 (a)電路圖 句b * t th)波形圖 單相橋式整席電苕建展電路及港形 2.3.1.電容濾波電路的特點(diǎn) (1)二極管

12、導(dǎo)通角 " < 匯. ,導(dǎo)通時(shí)間縮短了，流過(guò)二極管的瞬 時(shí)電流很大，故對(duì)二極管的要求提高了 選管時(shí)一般取I FM = (2---3 ) I F 加在截止二極管上電壓的最大值接近 2,2U2 (2)工程上常用下面經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)確定濾波電容 C的值，即 C (3~5) 2Rl (3)電容濾波電路的輸出電壓為 Uo (1.1?1.4)U2 通常情況下取 Uo 1.2U2 仿真圖如下： T1 ±± 蟄土司 T2-T1 lime ChanneL^ 1.370 s； 1568g V 1.470 5 15.5C8 V 1

13、00.000 ms 1.423 nV Gharnei_B Reverse GUD C $2 | Eh r Trriebgje Channel A ChEFiFkCl 日 Trigger Edgt 3|Err| Level |Z | V- Seal, 10 mr7Div X po^rtion |i.& Scale 200 V position VDiv =H Sc水卜UDiw ￥ position ° pi7f Add ] 0/A] A^B | ag| _oj [dc W ag￡oJdg^jJ C Type Sing. Nor. | Amo po

14、Fe 圖7 穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì) 經(jīng)整流和濾波后的輸出電壓，雖然脈動(dòng)的交流成分很小，但是仍會(huì)因交流電 源電壓的波動(dòng)和負(fù)載的變化而變化，穩(wěn)定性較差。為了獲得穩(wěn)定性好的直流電壓， 應(yīng)該加上穩(wěn)壓環(huán)節(jié)。 電路特點(diǎn) 圖8 2.4.1硅穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路參數(shù)的選擇 (1)硅穩(wěn)壓管的選擇 可根據(jù)下列條件初選管子 UZ = UO I Zma爰(2 ~ 3) I Lmax ⑵輸入電壓UI的確定 一般取 UI=(2~3) UO ⑶限流電阻R的選擇(略) 總電路設(shè)計(jì) 總電路圖 2.5.1電路工作原理 變壓電路將220V市電經(jīng)過(guò)電源變壓器降壓后，變成15V左右的低幅交

15、流電。 再通過(guò)整流電路將交流電流整流， 將正弦波電壓變成單一方向的脈動(dòng)電壓。 然后 通過(guò)LC濾波電路濾波，是輸出電壓平緩。最后通過(guò)穩(wěn)壓電路穩(wěn)定輸出電壓，采 用具有放大環(huán)節(jié)的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路穩(wěn)定輸出電壓， 該電路可調(diào)節(jié)輸出電壓，集成 運(yùn)放工作在深度負(fù)反饋，輸出電阻趨于零，因而電壓相當(dāng)穩(wěn)定。 仿真圖如下: Jj . j lI Trne Oh目rwiuL凡 Gharn已■日 T1 T3 1$峭皿 1^6,033 V 內(nèi)I T2-T1 Ri富區(qū) Bdg廳上|1~ L￡v^l 0 Timeba^e Channel A. Stak |1D0 us/Div position

16、| 口 Y/T 用T日浴.人1日 向C 0 DC 丫 position Soak |2H\ Y 加Miidh［ Channel 日 山［5 VDiv B Erf 山記_］廣 Type Wnq，.中「」AjtMHfug 圖10 3.總結(jié) 所遇到的問(wèn)題，你是怎樣解決這些問(wèn)題的 (1)波形調(diào)不出一一把負(fù)載減小，調(diào)節(jié)頻率； (2)選錯(cuò)器材或接錯(cuò)端口一一檢查電路，重新接；

17、 (3)畫圖時(shí)不會(huì)用一些工具 問(wèn)老師或同學(xué)或上網(wǎng)查； 體會(huì)收獲及建議 本次課程設(shè)計(jì)是在系統(tǒng)學(xué)習(xí)《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》之后通過(guò)查閱相關(guān)資料完 成的，這次課程設(shè)計(jì)給我?guī)?lái)了很大的收獲， 讓我學(xué)到了很多，不僅掌握了簡(jiǎn)單 的電子電路的設(shè)計(jì)與制作，也掌握了論文寫作的方法和格式。在制作電路時(shí)， 我 深深體會(huì)到連接電路時(shí)一定要認(rèn)真仔細(xì)，每一步驟都要認(rèn)真分析。 怎樣看電路圖以前是我們學(xué)習(xí)模擬電子技術(shù)的一大難題。 為了提高且掌握看 圖、識(shí)圖、分析圖的方法和技巧，我們特地從網(wǎng)上查找了些專題文章，詳細(xì)了解 各類電路圖的基本原理和分析方法。 直流穩(wěn)壓電源的工作原理以及它的要求和性能指標(biāo)。也讓我們認(rèn)識(shí)到在此

18、次 設(shè)計(jì)電路中所存在的問(wèn)題；而通過(guò)不斷的努力去解決這些問(wèn)題 .在解決設(shè)計(jì)問(wèn)題 的同時(shí)自己也在其中有所收獲。 設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到很多難題，在老師以及同學(xué)的幫助下我順利地完成了本次設(shè) 計(jì)，通過(guò)這次設(shè)計(jì)我深刻感到自己的知識(shí)十分有限， 在以后的課程學(xué)習(xí)中一定要 認(rèn)真學(xué)習(xí)理論知識(shí)，充實(shí)自己。 參考資料(書、論文、網(wǎng)絡(luò)資料) (1)模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 王濟(jì)浩 清華大學(xué)出版社 (2)網(wǎng)絡(luò)資料：直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)與測(cè)試 直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì) 4 .教師評(píng)語(yǔ) 5 .成績(jī) 正文部分要求：字體用小四號(hào)字，行間距為倍，首行縮進(jìn) 2字符；頁(yè)腳插入 頁(yè)碼，在右下角；頁(yè)眉設(shè)置為：昆明理工大學(xué)津橋?qū)W院模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)， 右靠齊，宋體，小五號(hào)字。 （除第一頁(yè)課程設(shè)計(jì)報(bào)告封面統(tǒng)一用上面給出的外， 具體格式由老師定，例如字體，行段距, 頁(yè)眉頁(yè)腳，設(shè)定標(biāo)題等）