太原理工大学模电课设直流稳压电源.docx
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1、专业班级测控13-1 学号 2013101561 姓名 王文俊 成绩太原理工大学现代科技学院模拟电子技术课程设计设计名称:直流稳压电源专业班级: 测控13-1学号:2013101561姓 名:王文俊指导教师:杨小平一、设计目的通过设计实验,学习电子系统设计的一般方法,学会选择变压器、整流二极管、三极管等原件设计直流稳压电源,掌握电源的主要性能参数,掌握常用元器件的识别与测量,熟悉常用仪表,了解电路调试的基本方法。二、设计要求(1)直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流压的装置, 它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。(2)电网供电电压交流220V(有效值)50Hz,
2、要获得低压直流输出,首先必须采 用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。(3)降压后的交流电压,通过整流电路变成单向直流电,但其幅度变化大(即 脉动大)。(4)脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑,脉动小的直流电,即将交流 成份滤掉,保留其直流成份。(5)滤波后的直流电压,再通过稳压电路稳压,便可得到基本不受外界影响的 稳定直流电压输出,供给负载 RL。(6)根据设计到实验室选择合适的原件进行试验。(7) 报告中给出各部分电路原理以及原件选择,最后给出原件参数及实验心得。三、设计内容(1)设计一个输出12V的直流稳压电源,且在一定范围连续可调;(2)稳压电路要加有放大环节以改善稳定性;
3、(3)根据设计要求和技术指标设计好电路,选好元件及参数;(4) 要求汇出原理图;(5) 在实验室中能根据原理图进行插板;(6) 测量直流稳压电源带负载和空载时的输出电压,输入电压,各管脚电压及调节可变电阻时输出电压的变化范围(7) 撰写设计报告。四、电路组成(思路)直流稳压电源的工作流程如下直流稳压电源的设计电路图直流与稳压过程五、用复合管做调整管的电路图简易电路线匸调整坏节电路的分析:图中,变压器的作用是降压; D1 D4的作用是整流;电解电容的作用是滤波。电路包括四部分:采样电阻,放大电路,基准电压,调整管<1>采样电阻由电阻R1 , R2和Rw组成,当输出电压发生变化时,采样
4、电阻对变化量进行采样, 并传送到放大电路的基极<2>放大电路比较放大器T3的作用是将采样电阻送来的变化量进行放大,然后传送到调整管 的基极。<3>基准电压基准电压由稳压管vdz提供,接在比较放大器的发射极。<4>调整管在电路中调整管由和T2共同构成。调整管T接在输入。<5>直流电压UI与输出端得负载电阻Rl之间,当输出电压U。发生波动时,调整管的集电极 电压产生相应的变化,使输出电压基本保持稳定。六、原理解释(锦上添花)1. 电源变压器变压器原理图电网提供的交流电一般为220V(或380V),而各种电子设备所需要直流电压 的幅值却各不相同。因此,
5、常常需要将电网电压先经过电源变压器,然后将变换以后的二次电压再去整流,滤波,和稳压,最后得到所需要的直流电压幅值。2. 整流原理整流电路的作用是利用具有单向导电性能的整流元件,将正负交替的正选交流电压整流为单方向的脉动电压。 但是,这种单向脉动电压往往包含着很大的脉 动成分,距离理想的直流电压还差的很远。在小功率直流电源中,经常采用单向 半波,单向全波和单向桥式整流电路。单相桥式整流电路在U2的正半周,二极管VDl和VD3导电,VD2VD4截止,电流iD1、iD3流 过Rl,在负载得到的输出电压极性为上正下负。在 u2的负半轴,VD2,VD4导 通,VD1和VD3截止,iD2,iD4流过rl时
6、产生的电压极性也是上正下负,因此在 负载上得到一个单方向的脉动电压。桥式整流电路的波形图如下:订V3 b线单向桥式整流电路图装订单相桥式整流电路电压、电流波形3. 电容滤波原理整流电路虽然可将交流电变成直流电, 但其脉动成分较大,在一些要求直 流电平滑的场合是不适用的,需加上滤波电路,以减小整流后直流电中的脉动成 分。装订线电路图桥式整流电路电容滤波电路电压、直流波形当 Rl=时:Uo 2U 2 ;当Rl为有限值时:0.9U2U0 2U2通常取Uo 1.2U 2,RC越大Uo越大;为获得良好的滤波效果,一般取rlc ( 35)T2(T为电网交流电压的周期)(a)外特性(b)滤波特性4. 电路的
7、稳压原理I-!V稳压管稳压电路原理图 稳压原理: 假设稳压电路的输入电压保持不变,当负载电阻减小,负载电流增大时,由于电流在电阻R上的压降升高,输出电压将下降。而稳压管并联在输出端,由图 中稳压管两端的电压有一个很小的下降时,稳压管的电流将减小很多。此时IR也有减小的趋势。实际上利用IZ的减小来补偿流过负载的电流的增大, 使IR基 本保持不变,从而使输出电压也保持基本稳定。 假设负载电阻保持不变,由于电网电压升高而使电容两端电压升高时,自输 出电压也将随之上升。但是,由于稳压管的伏安特性课件,此时稳压管的电流将 急剧增加,于是电阻R上的压降增大,以此抵消电容两端电压的升高,从而使输出电压基本保
8、持稳定5.输出电压的范围当R的滑动端调至最上端时,Rw1= 0,Rw2 = Rw,此时U。达到最小值,=R1RwR2.U OminURwR2当RW的滑动端调至最下端时,Rw1 = Rw ,Rw2 =0,此时U 0达到最大值,=RRwR2 -U 0maxUR2七、电路参数计算、元件选择及仿真1、确定次级电压:U Im in U Omax (15 2)U ces U Im in U O max (15 2)U ces2、流滤波电路参数:19V0.9Ui19,87V2> 确定整取U219V Ui 1.2 U222.8V;Uimax 1.1Ui 257讪桥式整流电路流过每个二极管的直流电流Id为
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