集成直流稳压电源设计.docx

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集成直流稳压电源设计

要求：

一、论文提纲

论文应包含以下几个部分：

封面（自行设计）、文章标题，作者姓名，作者单位（学校、专业、班级全称），中文摘要，英文摘要，正文，参考文献等。

二、论文格式要求

、[摘要]（以摘录或缩编方式复述文章的主要内容）：

～字；

、[关键词]（选用可表达文章主要内容的词或词组）：

～个关键词；

、[标题]：

论文题目十分重要，必须用心斟酌选定。

（）准确得体，论文题目能准确表达论文内容，恰当反映所研究的范围和深度。

（）简短精炼，力求题目的字数要少，用词需要精选，一般不超出个字。

（）外延和内涵要恰如其分。

、[正文]：

（）论文正文篇幅一般在字不等，包括简短引言、论述分析、结果和结论等内容。

文字太少就不能充分展开论述。

（）文中出现的外文缩写，除公知公用的，首次出现一律应标有中文翻译或外文全称。

（）文中图、表应有自明性，且随文出现。

（）图中文字、符号必须写清，所有出现的数值都应标有明确的量与单位。

（）文中表格一律采用“三线表”。

（）文中有关量与单位必须符合国家标准和国际标准，用单个斜体外文字母表示。

 （）正文章节编号采用三级标题顶格排序。

一级标题形如，，，…排序；二级标题形如，，，…排序；三级标题形如，，，…排序；引言不必排序。

、[参考文献]：

  参考文献主要有专著（），论文集（），报纸文集（），期刊文章（），学位论文（），报告（），标准（），专利（），其他未说明文章（）等。

参考文献如为专著，所列项目包括：

作者姓名.书名.版本.出版地：

出版者，出版年；参考文献如为期刊，所列项目包括：

作者姓名.版本.年.月.卷（期）～年.月.卷（期）.出版地：

出版者，出版年；参考文献如为电子文献，所列项目包括：

作者姓名.电子文献题名.文献出处或网址，发表或更新日期.。

三、论文撰写内容参考

反映集成电路课程讲授基本内容及相关芯片应用实际，进行实际系统分析及应用研究。

可从以下方面展开论述：

1、综述类。

介绍集成电路的发展及现状，包括模拟集成电路、数字集成电路及模数混合集成电路的发展、现状及应用。

2、实际应用设计分析类。

结合具体芯片进行系统设计分析，包括软件设计仿真；硬件设计及芯片选型。

重点体现集成芯片的功能应用。

可选基本应用范围包括但不限于：

模拟集成电路的线性及非线性应用；集成变换器集成应用；集成信号发生器；集成有源滤波器；集成稳压电源；语音和图像集成电路；数字集成电路及应用；嵌入式系统及应用；系统及应用；集成电路及应用等

、展望类，主要对未来集成电路的发展应用及新技术进行研究。

四、论文提交

、提交成果：

任务书、封面、论文、论文评阅标准、论文评阅表（填写好个人信息及论点、论据、论证部分），将文件按顺序装订整齐。

、提交时间：

第十三周周五前提交。

五、注意事项

、论文如出现抄袭或出现雷同论文，老师将不再通知作者本人，成绩直接按分计。

（抄袭的界定是同学所提交的论文的查重率不得超过；雷同论文的界定是指同学提交的论文的相似度超过）

、提交的课程论文原则上要求手写，交打印稿的同学，以班级为单位将电子档文档压缩后发指导老师邮箱。

、课程论文评阅表的论点、论据、论证部分由学生根据自己论文内容填写。

提交的论文请同学们将自己论文的全部信息填写完整，只留下教师参考“课程论文评阅标准”进行评阅打分的部分内容。

摘要

引言

原理电路的设计

设计思路

总体设计原理

电源变压器的基本原理

整流电路的基本原理

单相桥式整流电路工作原理

参数计算

单相桥式整流电路的负载特性曲线

滤波电路的基本原理

稳压电路的基本原理

电路元件选择

集成稳压器的分类与选择

集成稳压器的分类

集成稳压器的选择

电源变压器的选择

集成整流桥及滤波电容的选择

稳压电路的设计

典型稳压应用电路

一般应用电路

固定低压输出电路

加外接保护电路

从零起调的实用稳压电源

新型多路稳压电路设计

仿真结果与分析

电路原理图

说明书

电路每级波形图

电路输出波形图

仿真结果与误差分析

参考文献

附录一

附录二

摘要

随着电子技术的快速发展，高性能的电子电路对于电源供电质量的要求越来越高，如何设计出能满足高性能电路要求的高精度电源便成为一大课题。

考虑到实验室经常使用±与±的直流输出电压，与只能提供可调稳压电源和只能提供固定稳压电源的电路不同，本文旨在通过开关控制同一电路，利用交流变压器、整流环节、滤波环节，通过三端可调式集成稳压芯片、将交流电压转化为±，±和一组可调正电压的直流电压多路输出，并且对衡量稳压电路性能的几种主要参数进行了测试和分析。

关键词:

 集成稳压电源半波整流电容滤波仿真

.±±,, ,,±，±,  .

:

引言

随着电子技术的快速发展，高性能的电子电路对于电源供电质量的要求越来越高，如何设计出能满足高性能电路要求的高精度电源便成为一大课题。

直流稳压源为电路提供直流电压和能量，其输出电压的品质直接决定的电源性能的好坏。

事实上功率较小的直流电源大多数都是将的交流电流经过整流、滤波和稳压后获得的。

、是固定集成稳压器芯片，经过对外围电路的改进设计，可以达到大范围的输出电压调整，因而，若能通过对、集成芯片的外电路设计，以实现实验室对直流稳压电源的需求，则可满足教学上各种综合实验的需要，成为各类高校理工类电子技术及相关专业的理想器件之一。

而大多数直流稳压电源不是只能提供可调电压就是只能提供稳值电压，因此需要创新出一种电路使之能够同时提供稳值电压和可调电压，便可满足一些实验者的需求，同时也能使实验电路总体结构变得简洁明了。

原理电路的设计

设计思路

本文的设计主要分为变压电路、整流电路、滤波电路、稳压电路个部分。

变压电路：

将交流电网的电压变味所需要的电压值。

整流电路：

将交流电压变成脉动的直流电压。

滤波电路：

由于经过整流的脉动直流电压还含有较大的纹波，因此需要设计滤波电路加以滤除。

稳压电路：

在电网电压波动、负载和温度变化时，依然维持输出直流电压稳定。

图直流稳压电源设计思路

总体设计原理

图直流稳压设计原理示意图

本文设计的直流稳压电源是单相小功率电源用于实验室使用，它将频率为,有效值为的单相交流电压转换为幅值稳定，输出电压为±、±、可调的直流电压。

单相交流电经及过电源变压器，整流电路，滤波电路和稳压电路转换成稳定的直流电压。

直流电源的输入为的电网电压（即市电），一般情况下，所需直流电压数值和电网电压的有效值相差较大，因而需要通过电源变压器降压后，再对交流电压进行处理。

变压器副边电压有效值决定于后面电路的需要。

变压器副边电压通过整流电路从交流电压转换为直流电压，即将正弦波电压转换为单一方向的脉动电压，半波整流电路和全波整流电路的输出波形如图中所画。

可以看出，它们均含有较大的交流分量，会影响负载电路的正常工作；例如，交流分量将混入输入信号被放大电路放大，甚至在放大电路的输出端所混入的电源交流分量大于有用信号；因而不能直接作为电子电路的供电电源。

图中整流电路输出端所画波形时未接滤波电路时的波形，接入滤波电路后波形将有所变化。

为了减小电压的脉动，需要通过低通滤波电路滤波，使输出电压平滑。

理想情况下，应将交流分量全部滤掉，使滤波电路的输出电压仅为直流电压。

然而，由于滤波电路为无源电路，所以接入负载后势必影响其滤波效果。

对于稳定性要求不高的电子电路，整流，滤波后的直流电压可以作为供电电源。

交流电压通过整流，滤波后虽然变为交流分量较小的直流电压，但是电网电压波动或者负载变化时，其平均值也将随之变化。

稳压电路的功能是使输出直流电压基本不受电网电压波动和负载电阻变化的影响从而获得足够高的稳定性。

电源变压器的基本原理

变压电路相对简单，仅有一个单相变压器，变压器将市电转化为电路能承担的电压。

变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。

变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。

变压器的基本原理是电磁感应原理。

变压器两组线圈圈数分别为和，为初级，为次级。

在初级线圈上加一交流电压，在次级线圈两端就会产生感应电动势。

当>时，其感应电动势要比初级所加的电压还要高，这种变压器称为升压变压器；当<时感应电动势要比初级所加的电压要低，这种变压器为降压变压器。

变压器的输出功率和输入功率的比值，叫做变压器的效率。

当变压器的输出功率等于输入功率时，效率η等于，变压器将不产生任何损耗，但实际上这种变压器是没有的，变压器传输电能时总要产生损耗。

变压器的效率与变压器的功率等级有密切关系，通常功率越大，损耗与输出功率比就越小，效率也就越高。

反之，功率越小，效率也就越低。

整流电路的基本原理

整流电路是把经过变压后的交流电通过具有单向导电性能的整流元件（如二极管、晶闸管等），将正负交替的正弦交流电压变换为单向的脉动直流电压。

但是，这种电压直流幅值变化很大，包含有很多的脉动交流成分，还不能作为直流电源使用。

对于高质量的稳压电源，其整流电路一般都选用桥式整流电路。

整流电路常见的有单相桥式整流电路，单相半波整流电路，和单相全波整流电路。

本次设计为桥式整流滤波电路，就是四个二极管两两并联后接入输出电压分别把正负电压整流在输出时候获得了正负输出的两次的整流电压。

其电路图如下图所示：

图桥式整流电路及波形

单相桥式整流电路工作原理

单相桥式整流电路是最基本的将交流转换为直流的电路，如图（）所示。

在分析整流电路工作原理时，整流电路中的二极管是作为开关运用，具有单向导电性。

根据图（）波形图的电路图可知：

当正半周时，二极管、导通，在负载电阻上得到正弦波的正半周。

当负半周时，二极管、导通，在负载电阻上得到正弦波的负半周。

在负载电阻上正、负半周经过合成，得到的是同一个方向的单向脉动电压。

单相桥式整流电路的波形图见图（）。

参数计算

根据图（）可知，输出电压是单相脉动电压，通常用它的平均值与直流电压等效。

输出平均电压为

…………….....……...

流过负载的平均电流为

.............................................................

流过二极管的平均电流为

...................................................

二极管所承受的最大反向电压

......................................................................

单相桥式整流电路的负载特性曲线

单相桥式整流电路的负载特性曲线是指输出电压与负载电流之间的关系

.......................................................................

该曲线如图所示，曲线的斜率代表了整流电路的内阻。

图单相桥式整流电路负载特性曲线

单相桥式整流电路的变压器中只有交流电流流过，而半波和全波整流电路中均有直流分量流过。

所以单相桥式整流电路的变压器效率较高，在同样功率容量条件下，体积可以小一些。

单相桥式整流电路的总体性能优于单相半波和全波整流电路，故广泛应用于直流电源之中。

滤波电路的基本原理

滤波电路用于滤去整流输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成，如在负载电阻两端并联电容器，或与负载串联电感器，以及由电容、电感组合而成的各种复式滤波电路。

常用的结构如图所示。

图滤波电路常用结构

由于电抗元件在电路中有储能作用，并联的电容器在电源供给的电压升高时，