王凯歌--直流稳压电源(0-12v连续可调)课程设计报告

黑龙江工业学院
电路设计及综合实训报告
院系：电气与信息工程系
专业班级：13级电气本科3班
姓名：王凯歌
学号：04991303009
指导教师：李金懋
报告成绩：
简易直流稳压电源
一、实训目的
电路设计及综合实训是电气类专业学生实验技能训练的开端，是对理论课程学习的重要辅助手段。

通过电路设计及综合实训，使学生掌握常用电路仿真软件的操作方法，掌握常用仪器仪表的使用方法，了解电路的基本原理；使学生对电路从结构到功能有感性认识；使学生基本掌握从理论到电路实现的方法，从而提高学生的综合学习能力，达到理论与实践的结合。

二、实践内容：
（1）了解Multisim的各项功能，熟练掌握其使用方法，为后续课程打好基础。

（2）可以使用Multisim进行电路设计和仿真，并准确测量相关元器件参数，波形等。

（3）拓展电路的应用领域，能设计、制作出满足一定性能指标或特定功能的电子电路设计任务。

（4）学生针对实验课题的要求，查找资料提出设计方案，写出设计步骤，并进行初步设计。

（5）原理电路设计：①方案比较；②单元电路设计；③元件选择；④整体电路；
⑤电路工作原理说明。

（6）整理实验数据和测试波形，对模拟电路应有理论设计数据、实测数据和误差分析，数字电路应有设计逻辑流程、波形图、时序图或真值表。

三、电路原理
（1）设计思路
直流稳压电源一般由电源变压器、整流滤波电路、稳压电路组成，其基本原理框图如图1所示。

①首先选用合适的电源变压器将电网电压降到所需要的交流电源。

②降压后的交流电压，通过整流电路整流变成单项脉动直流电压。

直流脉动电压经过滤波电路变成平滑的、脉动小的直流电压，即滤除交流成分，保留直流成分，滤波电路一般有电容组成，其作用是把脉动直流电压中的大部分纹波加以滤除，以得到较平滑的直流电压。

③稳压电路：稳压电路的作用适当外界因素（电网电压、负载、环境温度）发生变化时，能是输出直流电压不受影响而维持稳定的输出。

图1直流稳压电源基本原理框图
（2）总体电路方案 该系统总体方案设计主要在可调电压输出部分，其要求是输出电压从0V 开始连续可调
方案：采用晶体管串联式直流稳压电路。

交流电压经整流滤波后,得到平滑的直流电压,作为稳压电路的输入电源从UI 输入。

同时运用了比较放大电路,它的核心是调整管,输出电压的稳定是管的压降相应改变,使输出电压保持稳定。

图2 方案框图
（3）单元电路的方案
①整流电路模块
该模块主要利用二极管的单向导电性组成整流电路，将交流电压变换为单方向脉动电压。

方案：采用单相桥式整流
单相桥式整流电路如图3（a ）。

由图可见，U2正半周时D1、D4导通，D3、D2截止，在负载电阻RL 上形成上正下负的脉动电压；而在U2负半周时，D2、D3导通，D1、D4截止，在RL 上仍形成上正下负的脉动电压。

如果忽略二极管内阻，有Uo ≈U2。

桥式整流电路波形如图3（b ）所示。

正负半周均有电流流过负稳压电路
整
流
电路 滤波电路 变压器变压 整流电路 稳压电路 取样电压 比较反馈 输出电压
载，而且电路方向是一致的，因而输出电压的直流成分提高，脉动成分降低。

单相桥式整流电路主要参数：输出直流电压O(AV)U ,脉动系数S ，二极管正向平均电流I D(AV),二极管最大反向峰值电压U RM 。

桥式整流电路解决了单相整流电路存在
的缺点，用一次级线圈的变压器，达到了全波整流的目的。

D3
1B4B42
1243T2NLT_PQ_4_10R U1+-
U2Io +-
(a) 电路图
U2 Io Uo O 0 (
b)波形图
图3单相桥式整流电路
②滤波电路模块
该模块实现降低输出电压的脉动成分，尽量保留直流成分的功能。

利用电容和电感的滤波作用达到降低交流保留直流成分的目的。

方案：采用电容滤波
T1
NLT_PQ_4_10D11B4B42
1
243R1U1U2Uc
(a) 电路图
C U
(b) 滤波后输出的波形
图4单相桥式整流电容滤波电路
如图4所示为单相桥式整流电容滤波电路。

利用电容的储能特性，使波形平滑，提高直流分量，减小输出波纹，其输出波形如图4（b ）所示。

电容滤波有以下特点：
a 、加入滤波电容后，输出电压的直流成分提高，脉动成分减小。

b 、电容滤波放电时间常数（L =R C τ）越大，放电过程越慢，输出直流电压越高，纹波越小，效果越好。

为了获得较好的滤波效果，一般选择电容值满足L R C (3≥～5) /2T ，此时，输出电压的平均值=1.2O 2U U 。

c 、电容滤波电路的输出电压随输出电流的增大而减小，所以电容滤波适合于负载电流变化不大的场合。

四、电路设计图
综合以上因素，设计如下：
设计的主要内容是:根据性能指标要求选择元器件(变压器集成稳压器.整流二极管及滤波电容)和对稳压电路作散热设计。

如图5，市电通过220V/15V 变压器，连接到稳压电源电路，由整流桥IBQ40整流、C1和R8平滑滤波，输出至电压调整管Q1的集电极。

这个电路具有不同于其他电源的特点。

电源的基准电压用一个固定增益的运算放大器U2跟一个可调电阻R6提供，它实现了电压可以从零可调，D1选用稳压值3.6V 的稳压管。

接通电源后运放U2的输出电压增加到使D1导通，通过R5稳定在3.6V 附近，因为R3等于R1，所以U1的放大倍数为2，其输出电压是6.6V 。

U2的放大倍数约为2倍，根据公式A=（R2+R3）/R2，5.4V 的基准电压大约能放大到超过12V ，
调节电位器R6可实现它的输出电压能从0~12V可调。

电路另一个特征就是用三极管的射极输出可以大幅增大输出电流。

直流可调稳压电路图如下。

图5 连续可调直流稳压电路
当调节滑动变阻器的阻值，在输出端就可以得到0到12v连续的电压。

至于题目要求的-12v到0范围的取值,只需要把万用表的正负极反接即可得到所要求的0到12V的任意电压。

五、电路的Multisim仿真与调试及数据分析
可调直流稳压电源部分仿真结果如图所示：
图6 稳压管两端的电压
图7 输出端电压为0V
说明：此时存在微小误差，但可以忽略不计。

图8 0-12V连续可调
图9 12V电压图
六、实训总结
本设计介绍的数控式直流稳压电源，有机地将数字技术和模拟技术结合起来，它主要由整流滤波等部分，实现功能为通过调节滑动变阻器使输出电压在0～12V以内可调。

该电路具有精度高，操作方便，成本低，性能可靠，实用性强的优点。

但是由于缺乏经验，电路设计仍有不足，如存在微小误差。

设计电路的过程中对数电，模电的知识进行更深一步的了解和学习，提高了我们的电子设计与创造能力，培养了我们认真严谨，勤于探索的学习态度。

收获不知怎么说，体会还是有一点的。

这次课设我本想一个人能完整的设计一个方案但是还是不行。

看似简单的问题真做起来不容易。

我主要做了前面0-12v电压的产生，不用多想整流自然用单桥，而这滤波看资料好像用的越复杂效果越好但是想想好像也不需要，就用电容挺好只要值大一点就好。

稳压管稳压常用的稳压值好像不大再说那电压还要可调所以用两级放大，之间用电位器可调而后的输出要使电流小于400ma则当负载为0时电流不大于400，为此输出采用分压调节电阻值使其满足要求。

至此电压可调并满足量程之后考虑数字显示输出电压是个模拟量则需要将其转换成数字量。

我想我的理论是没有问题的，但是出不了结果而我想就算出结果了，要用器件实现也不会简单，所以可见经验确实重要实践不容忽视。