直流穩(wěn)壓電源課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、<p>　　電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p>　　——直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)（一）</p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)（一）</p><p>　　班級(jí)學(xué)號(hào)： </p><p>　　學(xué)生姓名： </p>

2、<p><b>　　一、預(yù)備知識(shí)：</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?。整流器把交流電變?yōu)橹绷麟姟＝?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(jì)主要采用直流穩(wěn)壓構(gòu)成集成穩(wěn)壓電路，通過(guò)變壓，整流，濾波，穩(wěn)壓過(guò)程將220V交流電，變?yōu)榉€(wěn)定的直流電，并實(shí)現(xiàn)電壓等于±

3、;5v，±9v。</p><p>　　二、課程設(shè)計(jì)題目：直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)（一）</p><p>　　設(shè)計(jì)輸出電壓為±5v,±9v的直流穩(wěn)壓源 </p><p>　　三、課程設(shè)計(jì)目的及基本要求：</p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)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>　　（2）有電源指示的</b></p><p>　?。?）+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(jì)內(nèi)容提要及說(shuō)明：</p><p>　　直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)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(gè)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>　?。?）整流電路：利用單向?qū)щ娫?，?0Hz的正弦交流電變換成脈動(dòng)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>　?。?）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>　　（二）直流穩(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(guò)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(gè)二極管都只在半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)電，所以流過(guò)每個(gè)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(jì)中，常利用電容器兩端的電壓不能突變和流過(guò)電感器的電流不能突變的特點(diǎn)，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(dá)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(guò)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(jiǎn)易畫法及波形圖</p><p>　　在橋式整流電路中，每個(gè)二極管都只在半個(gè)周期內(nèi)導(dǎo)電，所以流過(guò)每個(gè)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(gè)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(shí), 電源u2通過(guò)導(dǎo)通的二極管VD1、VD3向負(fù)載RL供電，并同時(shí)向電容C充電（將電能存儲(chǔ)在電容里，如t1～t2），輸出電壓uo＝uc ≈ u2；uo達(dá)峰值后u2減小，當(dāng)uo≥u2時(shí)，VD1、VD3提前截止，電容C通過(guò)RL放電，輸出電

13、壓緩慢下降（如t2～t3），由于放電時(shí)間常數(shù)較大，電容放電速度很慢，當(dāng)uC下降不多時(shí)u2已開始下一個(gè)上升周期，當(dāng)u2＞uo時(shí)，電源u2又通過(guò)導(dǎo)通的VD2、VD4向負(fù)載RL供電，同時(shí)再給電容C充電（如t3～t4），如此周而復(fù)始。電路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)工作后，負(fù)載上得到如圖中實(shí)線所示的近似鋸齒的電壓波形，與整流輸出的脈動(dòng)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(shí)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(wú)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(shí)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(shí)驗(yàn)表明，當(dāng) τ=RLC≥（3～5）T /2時(shí)，濾波電路的輸出電壓可按下式估算，即UO≈1.2U2 </p>

15、<p>　　（2）整流二極管導(dǎo)通時(shí)間縮短了，存在瞬間的浪涌電流，要求二極管允許通過(guò)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(shí)要考慮

16、電網(wǎng)電壓波動(dòng)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(chǎng)合。</p><p><b>　　4、穩(wěn)壓電路：</b></p><p>　　在設(shè)計(jì)中，常利用電容器兩端的電壓不能突變和流過(guò)電感器的電流不能突變的特點(diǎn)，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(dá)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(shuō)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(jìn)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(jiǎn)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(shí)驗(yàn)電路板</b></p><p>　　六、課程設(shè)計(jì)中涉及的實(shí)驗(yàn)儀器和工具：</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)心得體會(huì)：</b></p><p>　　我們這次的實(shí)驗(yàn)是設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)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(guò)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(diǎn)：具有輸出紋波小，輸出電壓穩(wěn)定，電流小等特點(diǎn)。電路中多處設(shè)計(jì)有保護(hù)二極管和電阻，可以在非正常情況下保護(hù)電路的安全。</p><p>　　缺點(diǎn)：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(huì)有更廣闊的應(yīng)用前景。</p><p>　　通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，加強(qiáng)了我們動(dòng)手、思考和解決問題的能力。在設(shè)計(jì)過(guò)程中

21、，經(jīng)常會(huì)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(shí)際接上電路，總是實(shí)現(xiàn)不了，因此耗費(fèi)在這上面的時(shí)間用去很多。 我認(rèn)為做課程設(shè)計(jì)同時(shí)也是對(duì)課本知識(shí)的鞏固和加強(qiáng)，由于課本上的知識(shí)太多，平時(shí)課間的學(xué)習(xí)并不能很好的理解和運(yùn)用各個(gè)元件的功能，而且考試內(nèi)容有限，所以在這次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們了解了很多元件的功能，并且對(duì)于其在電路中的使用有了更多的認(rèn)識(shí)。 平時(shí)看課本時(shí)，有時(shí)問題老是弄不懂，做完課程設(shè)計(jì)，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(shí)看課本，這次看了，下次就忘了，通過(guò)動(dòng)手實(shí)踐讓我們對(duì)各個(gè)元件印象深刻。認(rèn)識(shí)來(lái)源于實(shí)踐，實(shí)踐是認(rèn)識(shí)的動(dòng)力和最終目的，實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。所以課程設(shè)計(jì)對(duì)我們的作用是非常大的。</p><p>　　通過(guò)本次設(shè)計(jì)，讓我對(duì)于模擬電路的設(shè)計(jì)有了更深的了解，更進(jìn)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(shí)到在此次設(shè)計(jì)電路中所存在的問題；而通過(guò)不斷的

23、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。 我認(rèn)為，在這學(xué)期的實(shí)驗(yàn)中，不僅培養(yǎng)了獨(dú)立思考、動(dòng)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(shí)驗(yàn)課上，我們學(xué)會(huì)了很多學(xué)習(xí)的方法。而這是日后最實(shí)用的，真的是受益匪淺。要面對(duì)社會(huì)的挑戰(zhàn)，只有不斷的學(xué)習(xí)、實(shí)踐，再學(xué)習(xí)、再實(shí)踐。這對(duì)于我們的將來(lái)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(guó)提倡的艱苦奮斗一樣，我們都

24、可以在實(shí)驗(yàn)結(jié)束之后變的更加成熟，會(huì)面對(duì)需要面對(duì)的事情。</p><p><b>　　八、參考文獻(xiàn)：</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(jìn)軍 機(jī)械工業(yè)出