直流稳压电源的设计与实现

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1、学习情境1：直流稳压电源的设计与实现1.1学习目标：(1)掌握线性直流稳压电源的器件选择和设计制作方法；(2)掌握直流稳压电路的调试。1.2任务分析任务名称：设计制作线性直流稳压电源。任务背景：直流稳压电源作为直流能量的提供者，在各种电子设备中，有着极其重要的地位，它的性能良好与否直接影响到电子产品的精度、稳定性和可靠性。本次工作任务是为一小型温度测控系统提供直流稳压电源。任务要求：(1)完成变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器的选型，实现:输入电压为交流220V±10%，输出电压为±12V和5V，输出电流大于0.5A的直流线性稳压电源；(2)完成电路设计、计算机

2、仿真、绘制电路图，自制电路板、安装调试；(3)撰写设计报告、调试总结报告及使用说明书。工作任务所需要的设备、工具和材料：双踪示波器、万用表（模拟或数字），自制电路板的各种工具一套及元器件若干。这个情境同学们要做什么，将学到什么技能？1.在老师的引导下，以同学们为主体，以小组团队协作的方式，设计、动手制作一个有实用价值的直流稳压电源。（1）学习直流稳压电源的基本知识（2）直流稳压电源的电路原理图和PCB版图设计（3）电路仿真（4）元器件选型（5）电路板焊接与调试（6）故障诊断与排查2.突破以往的知识获取模式，由被动接受向主动获取转变，逐步适应教学做一体的教学方式。3.树

3、立团队协作精神。1.3任务知识点1.3.1直流稳压电源的组成*稳压电路对整流后的直流电压采用负反馈进一步稳定直流电压。*整流电路是将工频交流电转为具有直流电成分的脉动直流电。*滤波电路是将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流成分，增加直流成分。1.3.2单相桥式整流电路特点：单向半波整流电路是最简单的将交流电转换成直流的电路，输出电压是交流输入电压的0.45倍，效率低，脉动程度较大，在负载电流较小和允许脉动程度较大的场合可以用半波整流。单相半波整流电路v2：变压器副边交流输出的瞬时值V2：有效值2．参数计算输出电压是单相脉动电压。通常用它的平均值与直流电压等效。3．单相

4、桥式整流电路的负载特性曲线曲线的斜率代表了整流电路的内阻。问题与思考：（1）画出单向桥式整流电路一个周期的电流回路示意图。（2）说明最大值、有效值和平均值的定义；对于正弦量，这三个值之间的换算关系是什么？。（3）用数字万用表的交流电压档测量交流电的电压，表上的显示值是最大值、有效值还是平均值？（4）我们说市电的电压为220V，指的是最大值、有效值还是平均值？1.3.3滤波电路1.滤波的基本概念滤波电路利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同，实现滤波。电容滤波电容滤波适合输出电流较小的场合。3.电容滤波的计算电容滤波的计算比较麻烦，因为决定输出电压的因素较多。工程上有详细的

5、曲线可供查阅。一般常采用以下近似估算法：一种是用锯齿波近似表示，即另一种是在RLC=(35)T/2的条件下，近似认为VL=VO=1.2V2。问题与思考：（1）滤波电容越大滤波效果越好，这种说法对吗？（2）桥式整流输出的最大值为15V，经过电容滤波后，空载时直流电压值大概是多少？1.3.4稳压电路1.稳压管稳压电路2.稳压管扩流稳压电路3.串联型稳压电路一般把上述电路做成78、79集成电路，称为直流线性稳压集成电路。1.3.5器件选型1．变压器选型（1）变压器分类按冷却方式分类：干式（自冷）变压器、油浸（自冷）变压器、氟化物（蒸发冷却）变压器。按防潮方式分类：开放式变

6、压器、灌封式变压器、密封式变压器。按铁芯或线圈结构分类：芯式变压器（插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯）、壳式变压器（插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯）、环型变压器、金属箔变压器。按电源相数分类：单相变压器、三相变压器、多相变压器。按用途分类：电源变压器、调压变压器、音频变压器、中频变压器、高频变压器、脉冲变压器。（2）电源变压器的特性参数①工作频率变压器铁芯损耗与频率关系很大，故应根据使用频率来设计和使用，这种频率称工作频率。②额定功率在规定的频率和电压下，变压器能长期工作，而不超过规定温升的输出功率。③额定电压指在变压器的线圈上所允许施加的电压，工作时不得大于规定值。④

7、电压比指变压器初级电压和次级电压的比值，有空载电压比和负载电压比的区别。（3）变压器选型①工作频率作为电源变压器应根据电网频率选择，通常电网频率有50Hz和60Hz两种。②额定功率通常选择变压器的功率应稍大于负载的额定功率。③额定电压作为电源变压器应根据电网的电压选择。④电压比根据负载电压要求选择变压器的变比。问题与思考：单向桥式整流和电容滤波电路要求得到15V电压，变压器（220V输入）的变比应如何选择？2.整流二极管选型（1）二极管分类①根据所用的半导体材料，可分为锗二极管（Ge管）和硅二极管（Si管）②根据结构分类：点接触型二极管、面接触型二极