模电课程设计 直流稳压电源

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1、模拟电子技术课程设计报告直流稳压电源设计专业:班级:姓名:学号:指导老师:电子通信与物理学院日期:2014年6月10日13直流稳压电源设计一、设计功能概述本次设计的设计要求为：设计一个直流稳压电源；输入交流电压220v；输出直流电压5v；输出电流1A；输出最大纹波电压小于10mV。本文所设计的直流电源为单相小功率电源，它将频率为50Hz、有效值为220v的单相交流电压转换为输出稳定的5v直流电压。在负载电阻为几十到几千欧姆时其输出电压稳定，纹波电压小于10mv；最大输出电流可达1A。电路设计方面采用电源变压器电路、整流电路、滤波电

2、路、稳压电路组成直流稳压电源电路。其中，整流电路采用单相桥式整流电路；滤波电路采用电解电容滤波电路；稳压电路串联型稳压电路。直流电源在二、设计步骤1、原理分析单相交流电经过电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路转换成稳定的直流电压，其方框图及如图1.1所示。图1.1电源变压器是为了降低从电网输入电压的有效值。直流电源的输入为220V的电网电压，一般情况下，所需直流电压的数值和电网电压有效值相差较大，因而需要通过电源变压器降压后，再对交流电压进行处理。变压器副变电压有效值决定于后面电路的需要。整流电路把变压器副边的交流电压转化为直

3、流电压。即正弦波电压转换为单一方向的脉动电压，但整流电路的输出仍有较大的交流分量，会影响负载电路的正常工作。采用电容滤波电路可以有效减小电压的脉动，使输出电压平滑。交流电压通过整流、滤波后虽然变为分量较小的直流电压，但是当电网电压波动或者负载变化时，其平均值也会随之变化。为了稳定电压需要用到稳压电路。本文采用具有放大环节的串联型稳压电路，可以使直流电压基本不受电网电压波动和负载电阻变化的影响，从而获得足够高的稳定性。下面分别介绍一下各个部分的原理。13（1）单相桥式整流电路为了克服单相半波整流电路的缺点，本文所设计直流稳压电源采用

4、单相全波整流电路。①电路组成图1.2如上图所示，单相桥式整流电路的主要部件是四个二极管，它们以图中所示方式连接，构成全波整流电路。②工作原理其构成原则就是保证在变压器副边电压的整个周期内，负载上的电压和电流方向始终不变。设变压器副边电压为,U2为其有效值。当为正半周时，电流由D1正极流入，经RL、D3形成回路,因而负载电阻上的电压等于变压器副变电压，即=,D2和D4管承受的反向电压为-。当为负半周时，电流由D2正极流入，经过RL、D4形成回路，因而负载电阻上的电压-,即u0=-,D1、D3承受的反向电压为。由于D1、D3和D2、D

5、4两对二极管交替导通，致使负载电阻RL上在的整个周期内都有电流通过，而且方向不变，输出电压。图1.2所示为单相桥式整流电路各部分电路各部分的电压和电流波形。③输出电压平均值和输出电流平均值根据图1.2中所示的波形可知，输出电压的平均值解得13输出电流的平均值（即负载电阻中的电流平均值）（2）电容滤波电路电容滤波电路是最常见也是最简单的滤波电路，在整流电路的输出端（即负载电阻两端）并联一个电容即构成电容滤波电路，如图1.3所示。滤波电容容量较大，因而一般均采用电解电容，在接线时要注意电解电容的正负极。电容滤波电路利用电容的充放电作用

6、，使输出电压趋于平滑。图1.3图1.4①滤波原理当变压器副边电压处于正半周并且数值大于电容两端电压时，二极管D1、D3导通，电流一路流经负载电阻，另一路对电容C充电。因为在理想情况下，变压器副边无损耗，二极管导通电压为零，所以电容两端电压与相等，见图1.4中曲线的ab段。当上升到峰值后开始下降，电容通过负载电阻放电，其电压也开始下降，趋势与基本相当，见图1.4中曲线的bc段。但是由于电容按指数规律下降，所以当下降到一定数值后，的下降速度小于的下降速度，使大于13从而导致D1、D3反向偏置而变为截止。此后，电容C继续通过放电，按指数

7、规律缓慢下降，见图1.4的cd段。从图1.4所示波形可以看出，经滤波后的输出电压不仅变得平滑，而且平均值也得到提高。②输出电压平均值滤波电路输出电压波形难于用解析式来描述，近似估算时，可将图1.4所示波形近似为锯齿波，如图1.5所示。图中T为电网电压的周期。设整流电路内阻较小而C较大，电容每次充完电均可以达到的峰值，然后按C放电的起始斜率直线下降，经C交于横轴，且在T/2处的数值为最小值，则输出电压平均值为图1.5同时按相似三角形关系可得（1.2.1）因而（1.2.2）式（1.2.2）表名，当负载开路，即时，。当时，为了获得较好的

8、滤波效果，在实际电路中，应选择滤波电容的容量满足13的条件。由于采用电解电容，考虑到电网电压的波动范围为，电容的耐压值应大于（2）串联型稳压电路虽然整流滤波电路能将正弦交流电压变换成较为平滑的直流电压，但是，一方面，由于输出电压平均值取决于变压器副