直流稳压电源课程设计报告.doc

课程设计（论文）报告书

题目：直流稳压电源的设计

课程：电子设计与制作

院（部）：XX学院

专业：XXXXXX专业

班级：XXXXXX班

学生姓名：XX

学号：xxxxxxxxxx

设计期限：2010.7.3——2010.7.6

指导教师：XXX

一、课题阐述：

直流稳压电源一般由电源变压器，整流滤波电路及稳压电路所组成。变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电。整流器把交流电变为直流电。经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。本设计主要采用直流稳压构成集成稳压电路，通过变压，整流，滤波，稳压过程将220V交流电，变为稳定的直流电，并实现电压等于+12V。

二、设计任务和设计指标：

设计一个直流稳压电源，要求：

（1）输入电压为交流220V，输出直流电压：Uo=+12V

（2）最大输出电流：Iomax=500mA

（3）纹波电压（输出电压变化量）△VOP-P≤5mV

（4）稳压系数：Sr≤5%

三、设计方案的论证和电路工作原理：

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电压的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成，见图1。

工频交流脉动直流 直流负载

图1直流稳压电源方框图

其中：

（1）电源变压器：是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。

（2）整流电路：利用单向导电元件，把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电。

（3）滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。

（4）稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。

整流电路常采用二极管单相全波整流电路，电路如图2所示。在u2的正半周内，二极管D1、D2导通，D3、D4截止；u2的负半周内，D3、D4导通，D1、D2截止。正负半周内部都有电流流过的负载电阻RL ，且方向是一致的。电路的输出波形如图3所示。

在桥式整流电路中，每个二极管都只在半个周期内导电，所以流过每个二极

管的平均电流等于输出电流的平均值的一半，即 。电路中的每只二极管承受的最大反向电压为

22U (U2

是变压器副边电压有效值)。

在设计中，常利用电容器两端的电压不能突变和流过电感器的电流不能突变

的特点，将电容器和负载电容并联或电容器与负载电阻并联，以达到使输出波形基本平滑的目的。选择电容滤波电路后，直流输出电压：Uo1=(1.1～1.2)U2，直

流输出电流： （I2是变压器副边电流的有效值。），稳压电路可选串联反馈式稳压电路或集成三端稳压器电路。

总体原理电路见图4。

图4 稳压电路原理图

12

1

o f I I =()

2~5.12

1I I o =

t

0ππ2π

3π

42

2U t

0π

π2π3π

4o

u 2

2U 图2整流电路

图3输出波形图

四、各单元电路的设计和文件参数的计算：

1.变压电路：用一个交流变压器将220V的交流电变为19-20V的交流电。

2.整流电路：用四个1N4001二极管组成桥式整流电路，将小电压交流电进行全波整流变为直流。

3.滤波电路：用两个2200uF的电解电容和一个0.1uF的电容并联进行滤波。

4.稳压电路：采用LM317三端集成稳压器稳定输出电压。

五、电路接线图和元件明细表：

表1 元器件明细表

元件型号/参数数量标识备注

交流源220V/ 50Hz 1 Vs

变压器220V—19V 1 T1

二极管1N4001 6 D1、D2、D3、D4、D5、D6 四个做电桥，其余两个保

护电路

电解电容2.2mF(25V) 2 C1\C2

10uF 1 C4

电容100nF 1 C3 1uF 1 C5

电阻250Ω 1 R1

240 1 R2

24Ω 1 R3 限流电阻，防止负载短路

可变电阻4.7KΩ 1 Rw 固定在38% 2KΩ 1 RL 负载电阻

三端稳压器LM317AH 1 U1

图5 电路接线图

六、Multisim软件仿真分析（使用Multisim10.1版本）

1.按照图6连接四踪示波器，然后进行仿真分析。

图6 用四踪示波器测量电路各个部分的波形

当负载电阻非常小时，所得波形如图7，其中：自上而下依次为交流、整流后、滤波后、输出波形。

图7 小负载时的波形

当负载电阻变大时，波形如图8所示。

图8 大负载时的波形

2.在电路各处放置测量探针对电路中各个点的电压和电流数据进行测量。

（1）如图9中的探针1数据所示，当负载电阻R3和RL总值为24Ω时，输出

直流电压为U

o =+12.0V，最大输出电流为I

omax

=498mA，接近500mA，纹波电压即

V

(峰-峰)=△V

OP-P

=326uV≤5mV。

图9 数据测量1

（2）如图10中的探针1数据所示，当RL增大时，负载上通过的电流减小，纹波

=4.22mV≤5mV,符合设计要求。

电压增大，最大时V

(峰-峰)

图10数据测量2

（3）如图11中的探针1数据所示，当负载电阻足够大时，电路参数依然符合要求。

图11 数据测量3

（4）经过测量计算最后得出：稳压系数：Sr≤1%

七、安装和调试过程中出现的各种问题、分析和解决办法：

1.变压器没有符合要求的型号。原因是变压器原边和副边线圈匝数比不合适，修改线圈电感系数的比值就可以达到要求的变压系数。

2.连好电路后输出电压不符合要求。调整可变电阻Rw的阻值，可以使输出电阻达到+12V。