模拟电路方案正负V直流稳压电源

目录目录

第一章设计原理分析

1.1单相桥式电路工作原理 (1)

1.2 电容滤波电路工作原理 (2)

1.3 稳压管电路工作原理 (2)

第二章实验设计

2.1 实验设计电路图 (4)

2.2实验设计设备及器件 (4)

2.3 实验设计测量及数据记录 (4)

2.4误差分析及电路改进 (5)

第三章课程设计心得体会 (6)

参考文献 (7)

第一章设计原理分析

直流稳压电源是电子设备中最基本、最常用的仪器之一。它作为能源，可保证电子设备的正常运行。直流稳压电源一般由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路三部分组成，如图1

图1 直流稳压电源结构框图

1.1单向桥式电路工作原理

图2 单向桥式整流电路及电容滤波电路

图3 整流堆管脚图及内部结构

1）整流电路的作用

电路中用了四个二极管，接成电桥形式，利用二极管的单向导电性，将正负交替的正弦交流电压整流成为单方向的脉动电压

2）主要参数计算

a．直流电压Uo

b．直流电源Io

c．波动系数

3）选管原则

根据二极管的电流ID和二极管所承受的最大反向峰值电压URM进行选择，即

1.2电容滤波工作原理

1）电容滤波电路作用

利用电容元件储能的特性，将整流后输出的电压的能量储存起来，然后缓慢的释放给负载。尽可能地将单向脉动电压中的脉动成分滤掉，使输出电压成为比较平滑的直流电压。2）主要参数计算

a. 耐压电流

b．放电时间常数范围

c．输入输出关系

d．波动系数

3）电容滤波电路的特点

<1）电容滤波电路适用于小电流负载。

<2）电容滤波电路的外特性比较软。

<3）采用电容滤波时，整流二极管中将流过较大的冲击电流。必须选用较大容量的整流二极管。

<4）电容滤波后，输出直流电压提高了，同时输出电压的脉动成分也降低了，而且输出直流电压与放电时间常数有关RLC→∞，Uo=1.4U2，S=0。

4）选电容原则

电容放电的时间常数τ=RLC愈大，放电过程愈慢，则输出电压愈高，同时脉动成分也愈少，即滤波效果愈好。故应该选择一个

1.3稳压电路工作原理

图4 直流稳压电路

1）直流稳压电路作用

使输出的直流电压，在电网电压或负载电流发生变化时保持稳定。本次课程设计中，稳压电路选择用三段集成稳压器W7815和W7915以及电容组成

2）三端集成稳压器介绍

随着半导体工艺的发展，稳压电路也制成了集成器件。由于集成稳压器具有体积小，外接线路简单、使用方便、工作可靠和通用性等优点，因此在各种电子设备中应用十分普遍，基本上取代了由分立元件构成的稳压电路。W7800、W7900系列三端式集成稳压器的输出电压是固定的，在使用中不能进行调整。W7800系列固定输出正电压，W7900固定输出负电压，档位一般有5V、6V、9V、12V、15V、18V 、24V。

<1）W7815和W7915外形及连接图

图5 W7815外形及连接图图6 W7915外形图及连接图

<2）以W7812为例说明电路组成

图7 由W7815构成的串联型稳压电源

图7是用三端式稳压器W7812构成的单电源电压输出串联型稳压电源的实验电路图。滤波电容C1、C2一般选取几百～几千微法。当稳压器距离整流滤波电路比较远时，在输入端必须接入电容器C3<数值为0.33μF ），以抵消线路的电感效应，防止产生自激振荡。输出端电容C4(0.1μF>用以滤除输出端的高频信号，改善电路的暂态响应。

第二章实验设计

2.1实验设计电路图

图8 直流稳压电源结构图

注意

<1）在搭接电路时一定要断开电源，在所有部分搭接完毕确认无误后方能开启电源。

<2）连个四个电解电容的正负极一定要接对，否则电容将被反向击穿。

<3）电路中所有的的接地端都要共地，时刻观察电路中的器件，当发现器件过热时一要及时关闭电源使之冷却。

<4）电路经初测进入正常工作状态后，才能进行各项指标的测试。

2.2实验设计设备及器件

<1）模拟电子实验台

<2）变压器输入交流电，幅度220V，频率50Hz

<3）整流堆输入电压范围0V—25V

<4）电容 470uF电容两个，0.1uF电容8个，100UF电容两个

<5）三端集成稳压器 W7815，W7915各一块

<6）数字万用表

<7）470欧姆滑动变阻器

<8）连接导线若干

2.3实验设计测量及数据记录

1）实验设计测量步骤

<1）观察桥式整流后波形，按图2连接电路，交流电源选择17.5V输出，整流电路正常

工作，在滤波电容C1前断开，数字万用表选用交流电压档，测量Ui大小

<2）然后将线路接通至滤波电容C1，断开稳压块，观察滤波后波形V2，示波器选择交流耦合，选择合适的Ｙ轴增益水平，观察并测量纹波电压峰峰值Vpp1，用万用表直流电压档测量U2有效值。

<3）接通稳压块，用数字万用表测量空载时输出电压V0大小，接入负载，用示波器观察阻负载上的波形V3，并和V2比较波形在示波器Y方向的位置高低，再换到交流耦合档，选择5mv/Div或合适的Y轴增益水平，观察并测量纹波电压峰峰值Vpp2。用数字万用表测量负载输出电压有效值V0l。

2）数据记录

输出纹波电压<10 mV

输出电流<1 A

2.4误差分析及电路改进

1）误差分析

<1）整流之后的V2<0.9 Ui大理论值大小，原因是整流堆中的二极管也会产生压降。

<2）滤波后输出电压在示波器上显示波形不够平滑，脉动系数较大，原因是滤波电容不够大

<3）加稳压电路后，负载大小变化时，输出电压发生较小的改变，原因是采用电容滤波，电路外特性不够硬。

2）电路改进

<1）对现有滤波电路中的滤波电容改用容值较大的电容，使滤波输出后的电压更加平滑。<2）在W7915和W7815输入输入端各并联进一个二极管，保护集成稳压器内部的调整管。

<3）为了使电路外特性更好，将滤波电路改为LC滤波电路，使直流稳压器能使用与更多的场合