模拟电子课程设计--直流稳压电源电路设计

1、课程名称： 模拟电子技术 设计名称： 直流稳压电源电路设计 姓 名： 第一组 学 号: XXXXXXXXXX 班 级： 09自动化 指导教师： 起止日期： 2011.05.30至2011.06.3 课 程 设 计 任 务 书学生班级： 09自动化 学生姓名： XX 学号： XXXXXXXXXX 设计名称：直流稳压电源电路设计 起止日期：2011.05.30至2011.06.03 指导教师： 一、设计要求设计一个连续可调直流稳压电源1.供给的交流电压U1为220V，50Hz；2.器输出电压U2为-15V15V，50Hz；3.电源输出直流电压可调，最大负载电流100mA左右；4.纹波电压小于5mV

2、，稳压系数=0.01。给出分析过程和电路图。二、摘要当今社会人们极大的享受着电子设备带来的便利，但是任何电子设备都有一个共同的电路-电源电路。大到超级计算机、小到袖珍计算器，所有的电子设备都必须在电源电路的支持下才能正常工作。当然这些电源电路的样式、复杂程度千差万别。由于电子技术的特性，电子设备对电源电路的要求就是能够提供持续稳定、满足负载要求的电能，而且通常情况下都要求提供稳定的直流电能。提供这种稳定的直流电能的电源就是直流稳压电源。直流稳压电源在电源设计中占有十分重要的地位。为此，我们小组进行了为期一周的直流稳压电源电路的设计，顾名思义，就是设计出一种电源，其功能是将电网提供的220V的交

3、流电压转化为持续且稳定的直流电压。三、目录第一章设计原理分析 1.1单相桥式电路工作原理4 1.2 电容滤波电路工作原理 5 1.3 稳压管电路工作原理 5第二章试验设计 2.1 试验设计电路图6 2.2实验设计设备及器件7 2.3 实验设计测量及数据记录7 2.4误差分析及电路改进8第三章课程设计心得体会 9参考文献 9四、正文第一章 设计原理分析直流稳压电源是电子设备中最基本、最常用的仪器之一。它作为能源，可保证电子设备的正常运行。直流稳压电源一般由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路三部分组成，如图1图1 直流稳压电源结构框图1.1 单向桥式电路工作原理图2 单向桥式整流电路及电容滤

4、波电路图3 整流堆管脚图及内部结构1）整流电路的作用电路中用了四个二极管，接成电桥形式，利用二极管的单向导电性，将正负交替的正弦交流电压整流成为单方向的脉动电压2）主要参数计算a直流电压Uob直流电源Ioc波动系数3）选管原则 根据二极管的电流ID和二极管所承受的最大反向峰值电压URM进行选择，即1.2电容滤波工作原理1）电容滤波电路作用利用电容元件储能的特性，将整流后输出的电压的能量储存起来，然后缓慢的释放给负载。尽可能地将单向脉动电压中的脉动成分滤掉，使输出电压成为比较平滑的直流电压。2）主要参数计算a. 耐压电流b放电时间常数范围c输入输出关系d波动系数3）电容滤波电路的特点（1）电容滤

5、波电路适用于小电流负载。（2）电容滤波电路的外特性比较软。（3）采用电容滤波时，整流二极管中将流过较大的冲击电流。必须选用较大容量的整流二极管。（4）电容滤波后，输出直流电压提高了，同时输出电压的脉动成分也降低了，而且输出直流电压与放电时间常数有关RLC，Uo=1.4U2，S=0。4）选电容原则电容放电的时间常数 =RLC 愈大，放电过程愈慢，则输出电压愈高，同时脉动成分也愈少，即滤波效果愈好。故应该选择一个1.3 稳压电路工作原理图4 直流稳压电路1） 直流稳压电路作用使输出的直流电压，在电网电压或负载电流发生变化时保持稳定。本次课程设计中，稳压电路选择用三段集成稳压器W7815和W7915

6、以及电容组成2） 三端集成稳压器介绍随着半导体工艺的发展，稳压电路也制成了集成器件。由于集成稳压器具有体积小，外接线路简单、使用方便、工作可靠和通用性等优点，因此在各种电子设备中应用十分普遍，基本上取代了由分立元件构成的稳压电路。W7800、W7900系列三端式集成稳压器的输出电压是固定的，在使用中不能进行调整。W7800系列固定输出正电压，W7900固定输出负电压，档位一般有5V、6V、9V、12V、15V、18V 、24V。（1）W7815和W7915外形及连接图 图5 W7815外形及连接图 图6 W7915外形图及连接图 （2）以W7812为例说明电路组成 图7 由W7815构成的串联

7、型稳压电源图7 是用三端式稳压器W7812构成的单电源电压输出串联型稳压电源的实验电路图。滤波电容C1、C2一般选取几百几千微法。当稳压器距离整流滤波电路比较远时，在输入端必须接入电容器C3（数值为0.33F ），以抵消线路的电感效应，防止产生自激振荡。输出端电容C4(0.1F)用以滤除输出端的高频信号，改善电路的暂态响应。第二章 实验设计2.1实验设计电路图图8 直流稳压电源结构图注意（1）在搭接电路时一定要断开电源，在所有部分搭接完毕确认无误后方能开启电源。（2）连个四个电解电容的正负极一定要接对，否则电容将被反向击穿。（3）电路中所有的的接地端都要共地，时刻观察电路中的器件，当发现器件过

8、热时一要及时关闭电源使之冷却。（4）电路经初测进入正常工作状态后，才能进行各项指标的测试。2.2实验设计设备及器件（1）模拟电子实验台（2）变压器 输入交流电，幅度220V，频率50Hz（3）整流堆 输入电压范围0V25V（4）电容 470uF电容两个，0.1uF电容8个，100UF电容两个（5）三端集成稳压器 W7815，W7915各一块（6）数字万用表（7）470欧姆滑动变阻器（8）连接导线若干2.3实验设计测量及数据记录1）实验设计测量步骤（1）观察桥式整流后波形，按图2连接电路，交流电源选择17.5V输出，整流电路正常工作，在滤波电容C1前断开，数字万用表选用交流电压档，测量Ui大小

9、（2）然后将线路接通至滤波电容C1，断开稳压块，观察滤波后波形V2，示波器选择交流耦合，选择合适的轴增益水平，观察并测量纹波电压峰峰值Vpp1，用万用表直流电压档测量U2有效值。（3）接通稳压块，用数字万用表测量空载时输出电压V0大小，接入负载，用示波器观察阻负载上的波形V3，并和V2比较波形在示波器Y方向的位置高低，再换到交流耦合档，选择5mv/Div或合适的Y轴增益水平，观察并测量纹波电压峰峰值Vpp2。用数字万用表测量负载输出电压有效值V0l。2）数据记录表1 极性电源电压Ui整流输出V2整流+滤波输出V2V2/UiV2/Ui正17.50V15.72V23.6V0.891.34负17.5

10、2V15.50V23.5V0.881.34表2极性空载电压V0负载电压V0内阻R0正15.04V15.09V1.2负-15.09V-15.18V3.4输出纹波电压5mV输出电流100mA2.4误差分析及电路改进1）误差分析（1） 整流之后的V20.9 Ui大理论值大小，原因是整流堆中的二极管也会产生压降。（2）滤波后输出电压在示波器上显示波形不够平滑，脉动系数较大，原因是滤波电容不够大（3）加稳压电路后，负载大小变化时，输出电压发生较小的改变，原因是采用电容滤波，电路外特性不够硬。2）电路改进（1）对现有滤波电路中的滤波电容改用容值较大的电容，使滤波输出后的电压更加平滑。（2）在W7915和W

11、7815输入输入端各并联进一个二极管，保护集成稳压器内部的调整管。（3）为了使电路外特性更好，将滤波电路改为LC滤波电路，使直流稳压器能使用与更多的场合五、参考文献1. 郭永贞 电子技术试验与课程设计指导模电分册2. 陈光明 电子技术课程设计与综合实训3. 童诗白、华成英 模拟电子技术基础4. 陈梓城 实用电子电路设计与调试六、课程设计心得体会通过此次课程设计，我们学会了许多关于稳压电源的知识，也对它有了充分的感性认识。这对于我们以后从事相关工作，有很大的好处。在课程设计中，我们遇到了很多的问题和挫折，但我们没有放弃，最终在规定期限内完成了设计，这本身就是对我们自身能力的一种肯定。有了这次经历，我想我们以后遇到类似的问题，也能很好的处置，度过难关，完成既定的目标。在设计过程中，我们发现原来理论和实际有着很大的差别。我们在课堂上学到的东西，距离实际应用还有一定的距离，譬如模拟电路中关于直流电源的相关理论，我们学得还不错，却在实际操作中遇到了很大问题，又找不