直流穩(wěn)壓電源設(shè)計報告

1、武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院 直流穩(wěn)壓電源設(shè)計題 目 直流穩(wěn)壓電源設(shè)計 專業(yè)名稱 電子信息工程 學(xué)生姓名 晏 策 吳玉合 袁秀成 指導(dǎo)教師 陳鐵 設(shè)計時間 2014.7.37.6 10簡易數(shù)控線性直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計與實現(xiàn)摘 要直流穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路及穩(wěn)壓電路組成。變壓器把市電（U=220V ，f=50HZ)的交流電變?yōu)樗璧牡蛪弘?。整流電路則把低壓電流轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣鞣至枯^小的直流電。再經(jīng)濾波電路和穩(wěn)壓電路把不穩(wěn)定的直流電變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓輸出。本設(shè)計主要采用由分立元件構(gòu)成的直流穩(wěn)壓電路，再經(jīng)變壓，整流、濾波、穩(wěn)壓過程將220V、50Hz的市電變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓，并實現(xiàn)電壓在10V18

2、V連續(xù)可調(diào)。關(guān)鍵詞：穩(wěn)壓 變壓 整流武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院目 錄 摘要1目錄2緒論1第一章 直流穩(wěn)壓電源原理 21. 整流電路 21.1 單相橋式整流電路 3 2. 濾波電路 4 2.1 電容濾波電路 52.2 電感濾波電路 6 3. 穩(wěn)壓電路 7第二章 電路各部分調(diào)試.9結(jié)論 13緒 論幾乎所有的電子設(shè)備都需要穩(wěn)定的直流電源，因此直流穩(wěn)壓電源的應(yīng)用非常的廣泛。 直流穩(wěn)壓電源的電路形式有很多種,有串聯(lián)型、開關(guān)型、集成電路、穩(wěn)壓管直流穩(wěn)壓電源等等。在電子設(shè)備中，直流穩(wěn)壓電源的故障率是最高的（長期工作在大電流和大電壓下,電子元器件很容易損壞）但在直流穩(wěn)壓電源中，通過整流、濾波電路所獲得的直流電源的電

3、壓往往是不穩(wěn)定的。輸出電壓在電網(wǎng)電壓波動或負(fù)載電流變化時也會隨之有所改變。電子設(shè)備電源電壓的不穩(wěn)定,將會引起很多問題，比如：測量儀器的準(zhǔn)確度降低，交流放大器的噪聲增大，直流放大器的零點(diǎn)漂移等等。設(shè)計出質(zhì)量優(yōu)良的直流穩(wěn)壓電源，才能滿足各種電子線路的要求。因此,直流穩(wěn)壓電源的研究就頗為重要。目前產(chǎn)生直流穩(wěn)壓電源的方法大致分為兩種:一種是模擬方法，另一種是數(shù)字方法。前者的電路均采用模擬電路控制，而后者則是通過數(shù)字電路進(jìn)行自動控制。直流穩(wěn)壓電源朝著數(shù)字化方向發(fā)展。因此對于數(shù)控恒壓源的研究是必要的。目前, 國外直流穩(wěn)壓電源已朝著多功能和數(shù)字化的方向發(fā)展。M atthew等提出了采用多路DöA分

4、別設(shè)定多路輸出電壓，以及以多路A öD進(jìn)行輸出檢測的微機(jī)數(shù)控電源。隨著科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展,對電源可靠性、輸出精度和穩(wěn)定性要求越來越高,利用D/ A 轉(zhuǎn)換器的高分辨率和單片機(jī)的自動檢測技術(shù)設(shè)計程控電源就顯示出其優(yōu)越性。程控電源既能方便輸入和選擇預(yù)設(shè)電壓值又具有較高精度和穩(wěn)定性，而且還可程控實現(xiàn)對電源的可編程監(jiān)控，如模擬電壓跌落、間斷或起伏等情況，即可編程電源也可以看作一種功率型的低頻信號發(fā)生器。程控電源可以任意設(shè)定輸出電壓或電流，所有功能由面板上的鍵盤或通過RS-232C串口連接的上位微機(jī)實現(xiàn)，給電路實驗帶來極大的方便,提高了工作效率。第一章 直流穩(wěn)壓電源的基本原理在電子電路及設(shè)備中，一

5、般都需要穩(wěn)定的直流電源供電。小功率的穩(wěn)壓電源的組成如下圖1所示，它由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四部分組成。圖1 直流穩(wěn)壓電源的工作原理 電源變壓器是將交流電網(wǎng)220V的電壓變?yōu)樗枰碾妷褐担缓笸ㄟ^整流電路將交流電壓變?yōu)槊}動的直流電壓，由于此脈動的直流電壓還含有較大的紋波，必須通過濾波電路加以濾除，從而得到平滑的直流電壓。但這樣的電壓還隨電網(wǎng)電壓波動（一般10%左右的波動）、負(fù)載和溫度的變化而變化。因而在整流、濾波電路之后，還需接穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路的作用是當(dāng)電網(wǎng)電壓波動、負(fù)載和溫度變化時，維持輸出直流電壓穩(wěn)定。1. 整流電路整流電路的任務(wù)是將交流電變換成直流電。完成這一任務(wù)主要

6、靠二級管的單向?qū)щ娮饔?。因此二極管是構(gòu)成整流電路的關(guān)鍵元件。常見的幾種整流電路有單相半波、全波、橋式和倍壓整流。我主要研究了單項橋式整流電路。1.1 單相橋式整流電路abTr圖2 單相橋式整流電路圖2中Tr為電源變壓器，它的作用事將交流電網(wǎng)電壓變成整流電路要求的交流電壓。單相橋式整流電路是由四個二極管接成電橋的形式構(gòu)成的。設(shè)電源變壓器二次側(cè)電壓U=Usinwt(v)，在U的正半周，極性為上正下負(fù)，此時二極管D1、D3承受正向電壓而導(dǎo)通，D2、D4反向截止，電流i的通路是aD1RLD3b。負(fù)載RL上又得到半波電壓。在U的負(fù)半周，極性為上正下負(fù)，此時二極管D2、D4導(dǎo)通，D1、D3反向截止，電流i

7、的通路是bD2RLD4a。負(fù)載RL上又得到半波電壓。RL上得到的電壓U是單方向全波脈動(圖3)。圖3 單相橋式整流濾波電路波形圖要使之接近于理想的直流電壓，在整流之后需加濾波電路，將單向脈動電壓中的交流分量盡量多地濾掉。2.濾波電路濾波電路用于濾去整流輸出電壓中的紋波，一般由電抗元件組成，如在負(fù)載電阻兩端并聯(lián)電容器C，或與負(fù)載串聯(lián)電感器L，以及由電容、電感組合而成的各種復(fù)式濾波電路。濾波電路的形式有很多，分為電容輸入式和電感輸入式。2.1電容濾波電路采用一只容量較大的電解質(zhì)電容器，所以要注意其極性，其正極要接電路高電位端，負(fù)端要接電路低電位端。若極性接反，過高的反向電壓可能擊穿電容器。圖4 橋

8、式整流、電容濾波電路如圖4，由于電容C1并聯(lián)在負(fù)載電阻R1上，所以電容C1兩端的電壓就是負(fù)載的電壓，交流電壓U的波形（如圖5）；假設(shè)，電路接通時，恰恰在電壓U由負(fù)到正過零的時刻，這時二極管開始導(dǎo)通，電壓U通過二極管向電容C1充電，由于二極管的正向電阻很小，所以充電時間常數(shù)很小，電壓將隨著電壓U按正弦規(guī)律逐漸升高，當(dāng)U增大到最大值時，也隨之上升到最大值。然后U開始下降，也開始下降，但他們按不同規(guī)律下降，U按正弦規(guī)律下降，而電容C1則通過負(fù)載R1放電，電容端電壓按指數(shù)規(guī)律下降，由于放電時間常數(shù)較大，下降緩慢。除了剛過最小值的一小段時間內(nèi)，仍有=U的關(guān)系外，之后就出現(xiàn)U<的情況，二極管承受反向

9、電壓，處于截止?fàn)顟B(tài)。電壓按指數(shù)規(guī)律緩慢下降到wt=2以后，雖然電壓U又為正值，但由于U<，二極管仍然不能導(dǎo)通。直到U>以后，二極管才又導(dǎo)通，電容C1由放電狀態(tài)重新變?yōu)槌潆姞顟B(tài)，又隨著U上升。如此繼續(xù)下去，電壓也就是負(fù)載電壓就變得平滑了，因而負(fù)載電壓的平均值也有所增大了。如果電容濾波電路接于橋式整流電路，則在交流電壓的一個周期內(nèi)，電容C1有兩次充、放電，其放電時間比上述半波整流后所接電容濾波電路要短，故輸出電壓更為平滑。電容濾波使整流輸出電壓波形變得平直的原因，還可以從電容C1對脈動電流中的交流成分具有旁路作用來理解。由于電容C1與負(fù)載電阻R1并聯(lián)，C1的容量愈大，整流后所得的脈動電

10、流交流分量的頻率愈高，則電容C1的榮康、容抗愈小，而電阻R1 的阻值與頻率無關(guān)，因此，脈動電流中的交流成分主要通過電容C1而被旁路，R1上的電流和電壓便較為平直了。2.2 電感濾波電路圖6 電感濾波電路 如圖6是電感濾波電路，它是在整流電路的輸出端和負(fù)載電阻R之間串聯(lián)一個電感線圈。電感中流過的電流發(fā)生變化時，線圈中要產(chǎn)生自感電動勢阻礙電流的變化。當(dāng)電流增加時，自感電動勢的方向與電流方向相反，自感電動勢阻礙電流的增加，同時將能量儲存起來，使電流增加緩慢。反之，當(dāng)電流減小時，自感電動勢的方向與電流的方向相同，自感電動勢阻止電流的減小，同時將能量釋放出來，使電流減小緩慢，因而使負(fù)載電流和負(fù)載電壓脈動

11、大為減小。如果要求輸出電流較大，輸出電壓脈動很小時，可在電感濾波電路之后再接電容C。組成LC濾波電路。電感濾波之后，利用電容再一次濾掉交流分量，這樣，便可得到更為平直的直流輸出電壓。上面討論的整流濾波電路，輸出電壓已較平滑，但卻不穩(wěn)定，當(dāng)用一個不穩(wěn)定的電壓對負(fù)載供電時，會引起負(fù)載工作不穩(wěn)定，甚至不能正常工作。為了得到穩(wěn)定的直流輸出電壓，在整流濾波電路之后，需要增加穩(wěn)壓電路。3. 穩(wěn)壓電路 第二章.電路各部分調(diào)試 1.整流濾波環(huán)節(jié)調(diào)試斷開與穩(wěn)壓部分的連線，單獨(dú)測試整流濾波電路性能，將自耦變壓器自零逐步調(diào)壓，若無異常則可調(diào)至220V并檢查： 常見故障二極管有一只開路或損壞，濾波電C開路或失效，使輸出電壓下降。 致 謝大學(xué)生活即將結(jié)束，回