直流稳压电源电路的设计

模拟电子技术课程设计报告——《直流稳压电源的设计》学院：信息与控制工程学院

专业：自动化

班级：自动化12-2班

姓名及学号：

指导教师：

目录

一、设计目的及要求 (2)

（一）设计目的 (2)

（二）设计任务及要求 (2)

二、各部分功能介绍及详细参数的选择 (3)

（一）电源变压器 (3)

(二)整流电路 (3)

（三）滤波电路 (4)

（四）稳压电路 (4)

三、仿真模型 (5)

（一）总原理图 (5)

（二）各阶段波形 (6)

（三）实验结果与误差分析 (8)

四、设计总结 (9)

五、参考文献 (9)

六、附录 (10)

一、设计目的及要求

（一）、设计目的

1、结合所学的模拟电子技术的理论知识完成直流稳压电源的课程设计；

2、理论结合实践，把课堂上的知识应用在实践当中，加深对理论知识的理解；

3、目的：引导学生自主性学习、研究性学习，加强团队合作，提高创新意识。

（二）、设计任务及要求

1、任务：利用7809、7909设计一个输出±（9～12）V、1A的直流稳压电源。

2、要求：

1）画出系统电路图，并画出变压器输出、滤波电路输出及稳压输出的电压波形和变压器副边的电流波形；

2）输入工频220V交流电的情况下，确定变压器变比；

3）在满载情况下选择滤波电容的大小（取5倍工频半周期）；

4）求滤波电容的最大输出电压；

5）求电路中固定电阻阻值和可调电阻的调节范围。

二、各部分功能介绍及详细参数的选择

利用交流电源变换成直流电源的组成方框图如图1所示。

交流电源→变压器→整流电路→滤波电路→稳压电路→负载

图1、直流稳压电源的组成框图

（一）、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。

输入交流电压：220V ，50Hz ；

变压器选取：因为7809及7909的输出为9V ，故最大U L 在15V 到12V 之间，副边电压V U 5.122.1/152==，所以变比18220/12.5n ≈=，使用的变比为1:18的变压器。输入7809及7909的电压为15V 左右。

（二）、整流电路：整流电路的任务是将交流电变换成直流电。二极管具有单向导电特性，可以将交变电流变换为单一方向的直流。整流电路的作用是利用二极管的单向导电性，将正负交替的正弦江流电压变换成单一方向的直流脉动电压。

本设计所使用的整流电路为单相桥式整流电路：

图2 、整流电路单元分析图

由于单相桥式整流电路中，二极管分别轮流导通半个周期，所以流过二极管的电流平均值为)/(45.05.02L L D R U I I ⨯=⨯=在U 2的正半周时，二极管D 1、D 2导通，D 2、D 4截止而承受反向电压，反向电压的最大值为U 2的峰值，即22U U RM = 在U 2的负半周时，二极管D 1、D 2承受同样的反向电压。选择二极管时，主要依据上面两式。

利用单向导电二极管，把50Hz 的正弦交流电变换成脉动的直流电。滤波电路输出的最大电压即二极管两端最大反向电压V U U RM 7.1722==,Ω==151/15A V R L 。 流过二极管的最大电流为A R U L ax 531.0/45.0I 2m =⨯=。为了安全起见，选择二极管的最大整流电流I DF 应大于流过二极管的平均电流I D ，二极管的反向峰值电压应大于在电路中实际承受的最大反向电压U RM 的一倍。所以根据算出的最大反向压降及最大电流可以选择二极管为1B4B42。

（三）、滤波电路：滤波电路的作用是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，将脉动电压中的脉动成分（即纹波）滤掉，使输出电压称为比较平滑的直流电压。

此次设计采用单向桥时整流滤波电容滤波,2/)5~3(T C R =⨯=τ。题目要求是5倍工频半周期，所以05.02/5==⨯=T C R τ.由Ω=15L R 得：

mf C 33.315/05.0==，选用mf C 4=的电容。

（四）、稳压电路：交流电经过整流、滤波可得到平滑的直流电压。然而当电网电压波动和负载变化时输出电压将随之变化。稳压电路的作用就是在这两种情况下，将输出电压稳定在一个固定的数值上。

根据设计所要求的性能指标集成三端稳压器。在后面的放大器中，

）（变221i o )/(R R R /U U R ++=

若取固定电阻Ω500，由计算可知，滑动变阻器其阻值应在Ω166。但在仿真中，由实际实验得出滑动变阻器在Ω175时误差最小。故滑动变阻器选用Ω175的。

因为LM7809（08）CT内含有过热，过流和过载保护电路。输出电流可达到1A，虽然是固定的三端稳压原件，但在其外端加不同的元器件可得到不同的电压和电流。具有安全可靠，性能优良，不易损坏，使用方便等优点。

三、仿真模型

（一）、总原理图：

图3、电路原理图

元器件：二极管（整流桥）、LM7809CT、LM7909CT、电阻、电容、开关、滑动变阻器。参数估算：

7808和7909的下降电压：V D=3-5V。

7909的典型输出值为：V D=-9V。

7809的典型输出值为：V D=+9V。

估计输入的电压要超过11V，要是输出电压达到规定的值还得加放大器。（二）、各阶段波形

图4、输入电压的波形

图5、经变压器变压后的波形图6、整流之后的波形