模拟电子技术基础(2)-副本

1、模拟电子课程设计 电气与信息工程 学院 电气工程及其自动化 专业题目： 直流电源（单路：电压电流可调 姓名： 谢豪洲 学号： 091414139 指导教师： 王丹阳 时间： 2016 年 1 月 4 日 2016年 1 月 6日 内容摘要 本设计是关于输出电压电流可调直流稳压电源的设计，论题方向是以单相桥式整流及三端集成稳压器为主，设计一台具有实用价值的小容量简易直流稳压电源。要求：(1)输出电压可调。其它指标要求同三端式稳压器 。按照所学知识和相关指导书及补充的写作要求，综述了目前常用直流稳压电源的分类、各自适用范围及优缺点，完整详细地设计了输出直流稳压电源电路，并对各组

2、成部分的功能及工作原理进行了分析。 关键词：直流稳压电源；集成稳压器；小容量；设计；分析 1设计任务1.1  设计技术指标 (1)输出电压可调；输出电流可调。 (2)其它指标要求同三端式稳压器1.2  设计要求      1 .分析设计要求，明确性能指标。必须仔细分析课题要求、性能、指标及应用环境等，广开思路，构思出各种总体方案，绘制结构框图。     2 .确定合理的总体方案。对各种方

3、案进行比较，以电路的先进性、结构的繁简、成本的高低及制作的难易等方面作综合比较，并考虑器件的来源，敲定可行方案。     3 .设计各单元电路。总体方案化整为零，分解成若干子系统或单元电路，逐个设计。  4.组成系统。在一定幅面的图纸上合理布局，通常是按信号的流向，采用左进右出的规律摆放各电路，并标出必要的说明。 2 系统设计方案 3.1  指示电路 指示电路为上电输入电源的有电指示，当稳压电源连接到市电AC220V后，有1红色电源指示灯亮。此稳压电源为简易直流稳压电源，所以

4、要求体积比较小。如选用指示灯来指示会使得体积增大，所以一般均采用红色发光二极管来指示，这样体积小成本低。 3.2  变压电路 通常直流稳压电源使用电源变压器来改变输入到后级电路的电压。电源变压器由初级绕组、次级绕组和铁芯组成。初级绕组用来输入电源交流电压，次级绕组输出所需要的交流电压。通俗的说，电源变压器是一种电磁电转换器件。即初级的交流电转化成铁芯的闭合交变磁场，磁场的磁力线切割次级线圈产生交变电动势。次级接上负载时，电路闭合，次级电路有交变电流通过。 3.3  整流电路 整流电路的主要作用是由整流电路、直流中间

5、电路和逆变电路三部分以及有关的辅助电路组成。在电流型变频器中整流电路的作用相当于一个直流电流源，而在电压型变频器中整流电路的作用则相当于一个直流电压源。经过变压器变压后的仍然是交流电，需要转换为直流电才能提供给后级电路，这个转换电路就是整流电路。在直流稳压电源中利用二极管的单项导电特性，将方向变化的交流电整流为直流电。整流电路的种类如下： 1.  半波整流电路 半波整流电路只利用电源的正半周，电源的利用效率非常低，所以半波整流电路仅在高电压、小电流等少数情况下使用，一般电源电路中很少使用。 2.  全波整流电路 全

6、波整流电路每个整流二极管上流过的电流只是负载电流的一半，比半波整流小一倍。由于全波整流电路需要特制的变压器，制作起来比较麻烦，所以在实际运用中很少使用。 3.  桥式整流电路 桥式整流电路使用普通的变压器，每个整流二极管上流过的电流是负载电流的一半，与全波整流相同。桥式整流比全波整流多用了两个整流二极管，由于四个整流二极管连接成电桥形式，所以称这种整流电路为桥式整流电路。 为了克服半波整流和全波整流的缺点，在本设计中整流电路采用最常用的桥式整流电路。 3.4  滤波电路 滤波电路利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同，

7、实现滤波。电容器C对直流开路，对交流阴抗小，所以C应该并联在负载两端。电感L对直流阻抗小，对交流阻抗大，因此L应与负载串联。经过渺小滤波电路后，既可保留直流分量，又可滤掉一部分交流分量，改变了交直流成分的比例，减小了电路的脉动系数，改善了直流电压的质量。滤波电路的种类如下： 1. 电容滤波电路 电容滤波电路是利用电容的充放电原理达到滤波的作用。在脉动直流波形的上升段，电容充电，由于充电时间常数很小，所以充电速度很快；在脉动直流波形的下降段，电容放电，由于放电时间常数很大，所以放电速度很慢。在电容还没有完全放电时再次开始进行充电。这样通过电容的反复充放电实现了滤波作

8、用。桥式整流电路电容滤波电路电压、电流波形见图3 2.  电感滤波电路 电感滤波电路是利用储能元件电感器L的电磁感应使电流不能突变的性质，把电感L与整流电路的负载串联，也可以起到滤波的作用。 3.  复式滤波电路 当单独使用电容或电感进行滤波，效果仍不理想时，可采用复式滤波电路。复式滤波电路常用的有三种类型，(17页)它们的电路组成原则是，把对交流阻抗大的元件（如电感、电阻）与负载串联，以降落较大的纹波电压，而把对交流阻抗小的元件（如 电容）与负载并联，以旁路较大的纹波电流。其滤波原理与电容、电感波类似。

9、 本设计为简易直流稳压电源，综上所述，采用结构简单、价格低廉的电容滤波电路。 3.5  稳压电路 由于输出电压决定于集成稳压器，所以输出电压为12V，最大输出电流为1.5A。为使电路正常工作，要求输入电压U1比输出电压U2至少大2.5到3伏。输入端电容C1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0.11F。输出端电容C2、C3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。D5是保护二极管，用来防止在输入端短路时输出电容C3所存储电荷通过稳压器放电而损坏器件。 4  

10、;系统分析与设计 4.1  电路的基本组成 一般直流稳压电源都使用AC220V市电作为电源，经过变压、整流、滤波后输送给稳压电路进行稳压，最终成为稳定的直流电源。这个过程中的变压、整流、滤波等电路可以看作直流稳压电源的基础电路，没有这些电路对市电的前期处理，稳压电路将无法正常工作。  本次设计的小功率稳压电源由变压电路、整流电路、滤波电路、稳压电路五个部分组成，如下图所示。 4.2  组成部件的功能 1.  变压电路：是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。 2.  整流电路：利用单向导电元件，把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电。 3.  滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。 4.