徐海学院 直流稳压电源结课论文

中国矿业大学徐海学院电子技术选修课姓名：学号：专业：电气工程及其自动化题目：直流稳压电源的制作与调试设计地点：电工电子实验室设计日期： 2013年5月25日至 2013年6月1日成绩：指导教师：年月电子技术选修课任务书学生姓名专业年级学号设计日期：2013 年5月25 日至2013 年 6 月 1 日设计题目：直流稳压电源的制作与调试设计内容和要求：1. 设计内容▪输入交流电(220V/50Hz)；▪输出4路直流电(+5V、+12V、-12V 及+1.25V~+14V可调）。

▪各路直流输出电流≥0.5A▪纹波电压＜50mV▪具有输出电压指示（发光二极管）2. 设计要求▪用Multisim仿真整体电路原理图；▪用Altium designer设计整体电路图；▪用Altium designer设计PCB板图指导教师签字：年月日摘要：在各种电子实验中，电源是最基本的要求。

而且在当今的生活中电源几乎是随处可见，因此为了符合社会的发展需求，设计高精确度的电源就成为了必要。

其中直流稳压电源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着电子产品的精度、稳定性和可靠性。

随着电子技术的发展，它从过去一个不太复杂的电子线路变为今天具有较强功能的模块。

电源技术正从过去附属于其他电子设备的状态，逐渐演变为一个电子学科的独立的分支。

在各种高质量、高效、高可靠性的电源中起关键作用，是现代电力电子技术的具体应用。

关键词：整流，稳压，滤波，变压器目录1直流稳压电源组成 (5)1.1直流稳压电源组成 (5)2 整流电路 (6)2.1单相半波整流 (6)2.2单相全波整流电路 (8)2.3单相桥式整流电路 (10)3 滤波电路 (12)3.1电容滤波电路工作原理 (12)3.2电路波形 (12)3.3参数计算 (13)4稳压电路 (14)4.1稳压电源 (14)4.2稳压电路 (18)5焊接过程中遇到的问题及解决方案 (19)6实践小结 (20)7 参考文献 (21)8 附录 (22)1 直流稳压电源组成1.1直流稳压电源组成图1.1直流稳压电源组成变压器：交流降压；整流：交流变脉动直流；滤波：滤除脉动；稳压：进一步消除纹波，提高电压的稳定性和带载能力。

2 整流电路2.1单相半波整流2.1.1工作原理图2.1.1半波整流工作原理图u2 >0 时：二极管导通，忽略二极管正向压降， uo=u2；u2<0时：二极管截止， uo=0。

（为分析简单起见，把二极管当作理想元件处理，即二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大。

）2.1.2电路波形图2.1.2半波整流电压波形2.1.3参数计算图2.1.1工作原理图 图2.1.3（1）输出电压波形 输出电压平均值2220200045.02)(sin 221)(21U U t td U t d u U ====⎰⎰πωωπωπππ输出电流平均值Io= Uo /RL =0.45 U2 / RL图2.1.3（2）二极管上输出电压波形二极管上的平均电流：O D I I = 承受的最高反向电压：22U U D RM =2.2单相全波整流电路2.2.1工作原理图2.2.1全波整流工作原理图变压器副边中心抽头，感应出两个相等的电压u2，当u2正半周时： D1导通，D2截止；当u2负半周时： D2导通，D1截止。

2.2.2电路波形图2.2.2电压波形图2.2.3参数计算图2.2.3（1）输出电压波形输出电压平均值2220009.022)(sin 21)(1U U t td U t d u U ====⎰⎰πωωπωπππ输出电流平均值Io= Uo /RL =0.9 U2 / RL图2.2.3（2）二极管上输出电压波形二极管上的平均电流：O D I I 21=二极管承受的最高反向电压：222U U D RM =2.3单相桥式整流电路2.3.1电路组成由四个二级管组成桥路图2.3.1桥式整流电路组成图2.3.2工作原理利用二极管的单向导电特性，用四个二级管组成整流桥。

如图1.二极管的桥式整流在交流电的正半周期，电流到达1处，由于二极管的单向导电特性，电流流经D2到达2点，在RL 上形成一个上正下负的电压，经过RL 到达4处，经过D4到达终点；而负半周期，电流从3处出发，经过D3到达2点，在RL 上形成一个上正下负的电压，经过RL 到达4处，经过D1到达1点，最后回到终点。

这两个电压叠加后形成一个连续的脉动直流电压。

如图2.整流波形优点：桥式整流电路的绕组只有一组，绕制工艺简单，对整流管的要求也相对较低。

因此，选择相对较容易实现及成本较低的桥式整流电路来完成整流部分的电路。

在二极管的选择上，整流二极管D1、D2、D3、D4选择型号为IN4001的二极管，其极限参数为VRM ≥50V ，IF=1A 。

2.3.4参数计算t d t V V V ωωπ⋅⋅==⎰sin 212πL O(AV) L L L R V I =L29.0R V = 脉动系数：483.0L2L22=-=V V V S 最大反向电压：2RM 2V V = 平均整流电流：D3D1I I =D4D2I I ==L2L 45.021R VI ==3 滤波电路3.1电容滤波电路工作原理利用电容通交阻直，通高频阻低频的性质，将通过整流桥的平稳直流中的交流成分滤除，从而得到比较平滑的直流电压。

图3.1电容滤波电路当脉动直流电压大于电容的电压时，电容充电，充电时间τ非常小；当脉动直流电压小于电容两端电压时，电容通过RL 放电，放电时cRL ⋅=τ。

滤波后，电压平均值变大，脉动变小。

优点：电容滤波电路简单易行，输出电压高，C 足够大时交流分量较小，但是不适合大电流负载场合。

3.2电路波形图3.2滤波电路输出波形（L R 未接入）图3.2滤波电路输出波形（L R 接入）3.3参数计算输出电压平均值202.1U U =流过二极管瞬时电流DF ~I 332(=4 稳压电路4.1稳压电源4.1.1晶体管串联型稳压电源图4.1.1 串联型稳压电路串联型稳压电路以稳压管稳压电路为基础，利用三极管的电流放大作用提高负载电流，并在电路中引入电压深度负反馈稳定输出电压，通过改变电路参数使输出电压可调。

4.1.1.1电路原理图图4.1.1.1晶体管串联型稳压电源原理图图4.1.1.2晶体管串联型稳压电源电路框图4.1.1.3电源组成1.调整电路2.取样电路3.基准电压电路4.比较放大电路5.过载保护电路 4.1.1.4工作原理如图4.1.1.1，↓↑→↓→=↓→↑→O CE B C B O V V V V V V 1233 4.1.2固定输出稳压电源 4.1.2.1电路原理图图4.1.2.1固定输出稳压电源原理图1变压电路 2整流电路 3滤波电路 4稳压电路4.1.2.3电路波形图4.1.2.3（1）变压器波形图4.1.2.3（2）滤波波形图4.1.2.3（3）稳压波形4.1.3可调输出稳压电源4.1.3.1电路原理图图4.1.3.1可调稳压电源原理图4.1.3.2工作原理由市电输入的交流电压变化波动很大，经过过压吸收滤波电路将高频脉冲等干扰电压滤去后，送入直流开关稳压电源、交流取样电路和控制执行电路。

4.1.3.3参数计算输出电压P a P 1REF REF O +=R I R R V V V +)1(25.11P R R+⨯≈输出电压) , , (O I O T I V f V =输出电压变化量T S I R V K V T ∆+∆+∆=∆O o I V O 输入调整因数00IOV O =∆=∆∆∆=T I V V K电压调整率00I OO V O %100/=∆=∆⨯∆∆=T I V V V S 稳压系数γ输出电阻温度系数00OI =∆=∆∆∆=T V T T V S4.2稳压电路4.2.1电路原图输入与输出之间的电压不得低于3V！4.2.2元器件作用C：用来抵消输入端接线较长时的电感效应，防止产生自激振荡。

即用以改善i波形。

C：为了瞬时增减负载电流时，不致引起输出电压有较大的波动。

即用来改善o负载的瞬态响应。

5 注意事项1．焊接时要对各个功能模块电路进行单个测试，需要时可设计一些临时电路用于调试。

2．测试电路时，必须要保证焊接正确，才能打开电源，以防元器件烧坏。

3．注意LM317芯片的输入输出管脚和桥式整流电路中二极管的极性，不应反接。

4. 按照原理图焊接时必须要保证可靠接地。

5. 应采用四端线路，使电流端和测量端分开，以减少测量误差。

6. 电压或电流稳定输出量为连续可调时，应在最小值、最大值两点上进行(当最小值为零时，则规定为最大值的10%时进行)。

7. 稳流电源测量时，应采用取样电阻R M，使其上电压降与电流成正比且应小于被测效应误差极限的1/10，并在误差分析时考虑其引起的误差，同时，取样电阻R M应采用四端线路使电流端和测量端分开，以减少测量误差。

6 实践小结本直流稳压电源通过采用变压、整流、滤波、稳压四个过程将220v交流电压变为+5V、 +12V、-12V及+1.25V到+14V的可调电压，其中以CW7805、CW7812、CW7912构成了稳压电路的重点核心内容。

三端固定稳压器的使用系统具有功能强、性能可靠、成本低、方便易学等特点。

为满足设计需要，使用电容滤波电路的过滤，输出端产生了精度高、稳定度好的直流输出电压。

我们还运用Multisim软件仿真了变压、整流、滤波、稳压的输出波形，了解了直流稳压电源的内部结构及工作原理，使我们对直流稳压电源有了更深的了解。

在设计的过程中，虽然遇到了不少的问题，但是没有后退，而是接受，并且通过翻阅资料来解决问题。

在设计了电路的过程中，起先为了焊接方便，没有将元件的管脚剪掉，而是互相搭接焊在一起，以至于造成了后来调试结果出不来，并且做的板子也不美观。

便把起先那些没焊好的，都重新焊了一遍，用导线给焊接 在这过程，也注意一些美观的细节，终于是大功告成。

最后在老师的指导下 一次性完成了最后的调试。

通过这次设计，了解了书本上没有的知识，更加巩固了所学的知识，也增强了自己灵活运用所学知识到实践中的能力。

此外，也学到了许多的经验，做什么事都有思前想后，在焊接时，就因为没有深入思考，把六脚开关接成了开关起作用时的状态，好在检查时发现了。

这次的实验课程，我获益匪浅，虽然从了解原理到设计电路，再到买元件，最后安装调试和论文的撰写，花了很多时间 但是是值得的，我也深深体会到了做学问一定要有认真、严谨的治学态度，这也将对我以后的学习和工作起到莫大的帮助。

有最后不足的地方希望老师指正，以后一定改正、加强。

参考文献【1】曹国清.数字电路与逻辑设计.徐州：中国矿业大学，1998【2】谢自美.电子线路设计﹒实验﹒测试.武汉：华中科技大学，2000【3】康华光.电子技术基础（模拟部分）.武汉：华中科技大学，2006【4】陈大钦.电子技术基础实验.北京：华中理工大学电子学教研室，2007【5】王仕光.直流稳压电源论文附录附录1： Multisim仿真电路原理图XSC1SHIDIANSHIDIAN AC+XSC2XSC3AC+ZL05AC+U8LED2LED1WENBO附录2： Altium designer设计的整体电路图附录3：Altium designer设计PCB板图附录4：元器件清单固定输出稳压电源元器件清单晶体管串联型稳压电源元件清单附录5：实物图片稳压电源实物照片。