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 電信092 學(xué) 號 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。 所遇到的問題，你是怎樣解決這些問題的 錯(cuò)誤！ 未定義書簽。 體會收獲及建議 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.教師評語 5.成績 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)備工作的動力，是自動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)流自動轉(zhuǎn)換、限流式過短路保護(hù)和自 動恢復(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、測試、測量設(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)過各個(gè)部分的波形，交流 U1經(jīng)過變壓器降壓 后到較小的交流U2,經(jīng)過整流濾波后變?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部分（稱為紋波），因此，一般還不能直接 用來給負(fù)載供電，否則，紋波會嚴(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整流部分輸出的脈動直流進(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，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) 變壓電路相對簡單，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 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，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，流過二極管的瞬 時(shí)電流很大，故對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，雖然脈動的交流成分很小，但是仍會因交流電 源電壓的波動和負(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)過電源變壓器降壓后，變成15V左右的低幅交

15、流電。 再通過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電壓。 然后 通過LC濾波電路濾波，是輸出電壓平緩。最后通過穩(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) 所遇到的問題，你是怎樣解決這些問題的 (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)不會用一些工具 問老師或同學(xué)或上網(wǎng)查； 體會收獲及建議 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)》之后通過查閱相關(guān)資料完 成的，這次課程設(shè)計(jì)給我?guī)砹撕艽蟮氖斋@， 讓我學(xué)到了很多，不僅掌握了簡單 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)識到在此

18、次 設(shè)計(jì)電路中所存在的問題；而通過不斷的努力去解決這些問題 .在解決設(shè)計(jì)問題 的同時(shí)自己也在其中有所收獲。 設(shè)計(jì)過程中遇到很多難題，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)，通過這次設(shè)計(jì)我深刻感到自己的知識十分有限， 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，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)與測試 直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì) 4 .教師評語 5 .成績 正文部分要求：字體用小四號字，行間距為倍，首行縮進(jìn) 2字符；頁腳插入 頁碼，在右下角；頁眉設(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，小五號字。 （除第一頁課程設(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, 頁眉頁腳，設(shè)定標(biāo)題等）