直流穩(wěn)壓電源課程設(shè)計報告

1、<p>　　電子技術(shù)課程設(shè)計報告</p><p>　　——直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計（一）</p><p>　　設(shè)計題目： 直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計（一）</p><p>　　班級學(xué)號： </p><p>　　學(xué)生姓名： </p>

2、<p><b>　　一、預(yù)備知識：</b></p><p>　　直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器，整流濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成。變壓器把市電交流電壓變?yōu)樗枰牡蛪航涣麟姟Ｕ髌靼呀涣麟娮優(yōu)橹绷麟?。?jīng)濾波后，穩(wěn)壓器再把不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓輸出。本設(shè)計主要采用直流穩(wěn)壓構(gòu)成集成穩(wěn)壓電路，通過變壓，整流，濾波，穩(wěn)壓過程將220V交流電，變?yōu)榉€(wěn)定的直流電，并實現(xiàn)電壓等于±

3、;5v，±9v。</p><p>　　二、課程設(shè)計題目：直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計（一）</p><p>　　設(shè)計輸出電壓為±5v,±9v的直流穩(wěn)壓源 </p><p>　　三、課程設(shè)計目的及基本要求：</p><p>　　設(shè)計一個直流穩(wěn)壓電源，要求：</p><p>　?。?）輸入電壓為

4、交流220V，輸出直流電壓：Uo=±5,±9V</p><p><b>　?。?）有電源指示的</b></p><p>　　（3）+5v其中在+5v電源輸出端接一由芯片555構(gòu)成的脈沖發(fā)送器，脈沖周期1S。</p><p>　　設(shè)計內(nèi)容提要及說明：</p><p>　　直流穩(wěn)壓電源設(shè)計思路：</

5、p><p>　　直流穩(wěn)壓電源是一種將220V工頻交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓輸出的直流電壓的裝置，它需要變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個環(huán)節(jié)才能完成，見圖1。</p><p>　　圖1直流穩(wěn)壓電源方框圖</p><p><b>　　其中：</b></p><p>　?。?）電源變壓器：是降壓變壓器，它將電網(wǎng)220V交流電壓變換成符合需要的交流

6、電壓，并送給整流電路，變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定。</p><p>　　（2）整流電路：利用單向?qū)щ娫?，?0Hz的正弦交流電變換成脈動的直流電。</p><p>　?。?）濾波電路：可以將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分加以濾除，從而得到比較平滑的直流電壓。</p><p>　　（4）穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓電路的功能是使輸出的直流電壓穩(wěn)定，不隨交流電網(wǎng)電壓和負(fù)

7、載的變化而變化。</p><p>　?。ǘ┲绷鞣€(wěn)壓源的工作原理：</p><p><b>　　1、整流電路：</b></p><p>　　整流電路常采用二極管單相全波整流電路，電路如圖2所示。在u2的正半周內(nèi)，二極管D1、D2導(dǎo)通，D3、D4截止；u2的負(fù)半周內(nèi)，D3、D4導(dǎo)通，D1、D2截止。正負(fù)半周內(nèi)部都有電流流過的負(fù)載電阻RL，且方向是

8、一致的。電路的輸出波形如圖3所示。</p><p>　　在橋式整流電路中，每個二極管都只在半個周期內(nèi)導(dǎo)電，所以流過每個二極管的平均電流等于輸出電流的平均值的一半，即 。電路中的每只二極管承受的最大反向電壓為(U2是變壓器副邊電壓有效值)。</p><p>　　在設(shè)計中，常利用電容器兩端的電壓不能突變和流過電感器的電流不能突變的特點，將電容器和負(fù)載電容并聯(lián)或電容器與負(fù)載電阻并聯(lián)，

9、以達到使輸出波形基本平滑的目的。選擇電容濾波電路后，直流輸出電壓：Uo1=(1.1～1.2)U2，直流輸出電流： （I2是變壓器副邊電流的有效值。），穩(wěn)壓電路可選串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路或集成三端穩(wěn)壓器電路。</p><p><b>　　2、工作原理：</b></p><p>　　設(shè)變壓器副邊電壓u2=√2U2sinωt，U2為有效值。</p>

10、<p>　　在u2的正半周內(nèi)，二極管D1、D2導(dǎo)通，D3、D4截止；u2的負(fù)半周內(nèi)，D3、D4導(dǎo)通，D1、D2截止。正負(fù)半周內(nèi)部都有電流流過的負(fù)載電阻RL，且方向是一致的。如圖4</p><p>　　圖4單相橋式整流電路簡易畫法及波形圖</p><p>　　在橋式整流電路中，每個二極管都只在半個周期內(nèi)導(dǎo)電，所以流過每個二極管的平均電流等于輸出電流的平均值的一半，即 電路中的每只

11、二極管承受的最大反向電壓為 (U2是變壓器副邊電壓有效值)。</p><p>　　3、濾波電路——電容濾波電路</p><p>　　采用濾波電路可濾除整流電路輸出電壓中的交流成分，使電壓波形變得平滑。常見的濾波電路有電容濾波、電感濾波和復(fù)式濾波等。 </p><p>　　在整流電路的輸出端，即負(fù)載電阻RL兩端并聯(lián)一個電容量較大的電解電容C，則構(gòu)成了電容濾波電路，如圖

12、5所示電路，由于濾波電容與負(fù)載并聯(lián)，也稱為并聯(lián)濾波電路。</p><p>　　圖5單相橋式整流電容濾波電路</p><p>　　從圖4可以看出，當(dāng)u2為正半周時, 電源u2通過導(dǎo)通的二極管VD1、VD3向負(fù)載RL供電，并同時向電容C充電（將電能存儲在電容里，如t1～t2），輸出電壓uo＝uc ≈ u2；uo達峰值后u2減小，當(dāng)uo≥u2時，VD1、VD3提前截止，電容C通過RL放電，輸出電

13、壓緩慢下降（如t2～t3），由于放電時間常數(shù)較大，電容放電速度很慢，當(dāng)uC下降不多時u2已開始下一個上升周期，當(dāng)u2＞uo時，電源u2又通過導(dǎo)通的VD2、VD4向負(fù)載RL供電，同時再給電容C充電（如t3～t4），如此周而復(fù)始。電路進入穩(wěn)態(tài)工作后，負(fù)載上得到如圖中實線所示的近似鋸齒的電壓波形，與整流輸出的脈動直流（虛線）相比，濾波后輸出的電壓平滑多了。</p><p>　　顯然，放電時間常數(shù)RLC越大、輸出電壓越平

14、滑。若負(fù)載開路（RL=∞），電容無放電回路，輸出電壓將保持為u2的峰值不變。</p><p><b>　　輸出電壓的估算</b></p><p>　　顯然，電容濾波電路的輸出電壓與電容的放電時間常數(shù)τ=RLC有關(guān)，τ應(yīng)遠(yuǎn)大于u2的周期T，分析及實驗表明，當(dāng) τ=RLC≥（3～5）T /2時，濾波電路的輸出電壓可按下式估算，即UO≈1.2U2 </p>

15、<p>　?。?）整流二極管導(dǎo)通時間縮短了，存在瞬間的浪涌電流，要求二極管允許通過更大的電流，管子參數(shù)應(yīng)滿足 IFM＞2IV=IO </p><p>　?。?）在已知負(fù)載電阻RL的情況下，根據(jù)式子選擇濾波電容C的容量，即C≥（3～5） T /2RL</p><p>　　若容量偏小，輸出電壓UO將下降，一般均選擇大容量的電解電容；電容的耐壓應(yīng)大于u2的峰值，同時要考慮

16、電網(wǎng)電壓波動的因素，留有足夠的余量。電容濾波電路的負(fù)載能力較差，僅適用于負(fù)載電流較小的場合。</p><p><b>　　4、穩(wěn)壓電路：</b></p><p>　　在設(shè)計中，常利用電容器兩端的電壓不能突變和流過電感器的電流不能突變的特點，將電容器和負(fù)載電容并聯(lián)或電容器與負(fù)載電阻串聯(lián)，以達到使輸出波形基本平滑的目的。選擇電容濾波電路后，直流輸出電壓：Uo1=(1.1～

17、1.2)U2，直流輸出電流：（I2是變壓器副邊電流的有效值），穩(wěn)壓電路可選集成三端穩(wěn)壓器電路。穩(wěn)壓電路原理電路見圖6 </p><p><b>　　圖6穩(wěn)壓電路部分圖</b></p><p>　　五、原理圖及原理圖說明：</p><p>　　原理圖中用固定式三端穩(wěn)壓器（7805、7805、7905、7909）輸出腳V0、輸入腳

18、Vi和接地腳GND組成，它們的穩(wěn)壓值為±5V，±9V，它屬于78**,79**系列的穩(wěn)壓器，輸入端接電容可以進一步濾波，輸出端接電容可以改善負(fù)載的瞬間影響，此電路比較穩(wěn)定。</p><p>　　下圖是79**系列芯片簡介：</p><p>　　原理圖中在+5v電源輸出端接一由芯片555構(gòu)成的脈沖發(fā)送器，脈沖周期1S。</p><p><b&

19、gt;　　實驗電路板</b></p><p>　　六、課程設(shè)計中涉及的實驗儀器和工具：</p><p><b>　　課程設(shè)計心得體會：</b></p><p>　　我們這次的實驗是設(shè)計一個實用的直流穩(wěn)壓電源，電源采用78**，79**系列的集成穩(wěn)壓器，用220V交流輸入。通過變壓、整流、濾波和穩(wěn)壓四步，將輸出電壓穩(wěn)定在±5

20、V,±9V。</p><p>　　優(yōu)點：具有輸出紋波小，輸出電壓穩(wěn)定，電流小等特點。電路中多處設(shè)計有保護二極管和電阻，可以在非正常情況下保護電路的安全。</p><p>　　缺點：輸出電流不穩(wěn)定，可以根據(jù)需要再加上一部分穩(wěn)流模塊，穩(wěn)定輸出電流，會有更廣闊的應(yīng)用前景。</p><p>　　通過這次課程設(shè)計，加強了我們動手、思考和解決問題的能力。在設(shè)計過程中

21、，經(jīng)常會遇到這樣那樣的情況，就是心里想著這樣的接法可以行得通，但實際接上電路，總是實現(xiàn)不了，因此耗費在這上面的時間用去很多。 我認(rèn)為做課程設(shè)計同時也是對課本知識的鞏固和加強，由于課本上的知識太多，平時課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運用各個元件的功能，而且考試內(nèi)容有限，所以在這次課程設(shè)計過程中，我們了解了很多元件的功能，并且對于其在電路中的使用有了更多的認(rèn)識。 平時看課本時，有時問題老是弄不懂，做完課程設(shè)計，那些問題就迎刃而解

22、了。而且還可以記住很多東西。比如一些芯片的功能，平時看課本，這次看了，下次就忘了，通過動手實踐讓我們對各個元件印象深刻。認(rèn)識來源于實踐，實踐是認(rèn)識的動力和最終目的，實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。所以課程設(shè)計對我們的作用是非常大的。</p><p>　　通過本次設(shè)計，讓我對于模擬電路的設(shè)計有了更深的了解，更進一步的了解到直流穩(wěn)壓電源的工作原理以及它的要求和性能指標(biāo)，也讓我認(rèn)識到在此次設(shè)計電路中所存在的問題；而通過不斷的

23、努力去解決這些問題，在解決設(shè)計問題的同時自己也在其中有所收獲。 我認(rèn)為，在這學(xué)期的實驗中，不僅培養(yǎng)了獨立思考、動手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，在實驗課上，我們學(xué)會了很多學(xué)習(xí)的方法。而這是日后最實用的，真的是受益匪淺。要面對社會的挑戰(zhàn)，只有不斷的學(xué)習(xí)、實踐，再學(xué)習(xí)、再實踐。這對于我們的將來也有很大的幫助。以后，不管有多苦，我想我們都能變苦為樂，找尋有趣的事情，發(fā)現(xiàn)其中珍貴的事情。就像中國提倡的艱苦奮斗一樣，我們都

24、可以在實驗結(jié)束之后變的更加成熟，會面對需要面對的事情。</p><p><b>　　八、參考文獻：</b></p><p>　　《電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分第五版》 康光華 高等教育出版社</p><p>　　《電力電子技術(shù)第五版》 王兆安 劉進軍 機械工業(yè)出