串联型直流稳压电源方案与仿真.docx
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串联型直流稳压电源方案与仿真
模拟电路课程设计报告
设计内容:
串联型直流稳压电源
设计一个输出电压在6~15V可调的串联型直流稳压电源,将市电(220V/50HZ的交流电>经电源变压器,整流电路,滤波电路,稳压电路后转变为6~15V的直流稳定电压。
一:
设计要求
二:
直流稳压电源原理描述
三:
设计步骤及电路元件选择
四:
各模块电路图及其仿真结果
五:
总的电路图及其仿真结果
六:
总结
一:
设计要求
设计一个最大负载电流100mA左右,输出电压在6~15V可调的串联型直流稳压电源,将市电(220V/50HZ的交流电>经电源变压器,整流电路,滤波电路,稳压电路后转变为6~15V的直流稳定电压。
二:
直流稳压电源原理描述
电子设备一般都需要直流电源供电。
这些直流电除了少数直接利用干电池和直流发电机外,大多数是采用把交流电<市电)转变为直流电的直流稳压电源。
图<1)直流稳压电源框图
图(4>具有放大环节的串联型稳压电路
图<5)串联型直流稳压电源电路图
直流稳压电源由电源变压器、整流、滤波和稳压电路四部分组成,其原理框图如图<1)所示。
电网供给的交流电压U1(220V,50Hz>经电源变压器降压后,得到符合电路需要的交流电压U2,然后由整流电路变换成方向不变、大小随时间变化的脉动电压U3,再用滤波器滤去其交流分量,就可得到比较平直的直流电压UI。
但这样的直流输出电压,还会随交流电网电压的波动或负载的变动而变化。
在对直流供电要求较高的场合,还需要使用稳压电路,以保证输出直流电压更加稳定。
图<2),<3),<4)串联起来就组成了具有放大环节的串联型稳压电源电路图,即图<5),其整流部分为单相桥式整流、电容滤波电路。
稳压部分为具有放大环节的串联型稳压电路,它由调整元件<晶体管Q1,Q2组成的复合管);比较放大器<集成运放A);取样电路R2、R4、R3,基准电压DZ、R1等组成。
整个稳压电路是一个具有电压串联负反馈的闭环系统,其稳压过程为:
当电网电压波动或负载变动引起输出直流电压发生变化时,取样电路取出输出电压的一部分送入比较放大器,并与基准电压进行比较,产生的误差信号经比较放大器放大后送至调整管的基极,使调整管改变其管压降,以补偿输出电压的变化,从而达到稳定输出电压的目的。
三:
设计步骤及电路元件选择
设计过程采用模块化进行,先依次设计好各模块电路及仿真无误后,再将它们串联起来组成总的电路图;
电路元件选择:
1:
Ui的确定
Ui=Uo+Uce,因为Uomax=15V,Uce>Uces=1~2V,取Uces=2V,所以Ui=Uomax+Uces=17V。
2:
调整管的选择
Ucemax=Ui-Uomin=17-6=11V,查表选择D42C3,为扩大输出电流范围,采用D42C8和D42C3构成的复合管。
3:
稳压二极管Dz的选择
Uz小于等于Uomin=6V,所在选用ZPD5.1稳压管,参数为Uz=5.18V,Iz=1~10mA;
4:
电阻R1的选择
UR1=Ui-Uz=17-5=12V,IR1取10mA,R1=UR1/IR1=1.2k,R1取1k。
5:
集成运放的选择
因为本电路对集成运放要求不高,所以选用通用型集成运放;
6:
滤波电容C1的选择
为提高滤波效果,C1选用470uf的电解电容;
7:
取样环节的电阻R2,R3,R4的确定
Uomax=(R2+R3+R4>*Uz/R3
Uomin=(R2+R3+R4>*Uz/(R3+R4>
其中R4为最大阻值为1Ko的滑动变阻器,Uz=5.18V,Uomax=15V,Uomin=6V,联立方程,可求得R2=264ohm,R3=666ohm。
8:
U2及变压器的确定
对于全波整流电路,Ui=1.2U2,所以U2=Ui/1.2=14V,所发选用变比为10:
1的变压器,再通过电阻分压后得到14V电压;
9:
整流二极管的选择
URm>1.1*1.414*U2=1.1*1.414*14=22V,查表选用1B4B42
四:
各部分电路图及其仿真结果
1电源变压器电路图及其仿真结果
电源变压器将交流市电<220V/50HZ)电网电压u1变为合适的交流电压u2
2单相桥式整流电路图及其仿真结果
整流电路的任务是把交流电压转变为直流脉动的电压
电路图:
仿真结果:
3电容滤波电路图及其仿真结果
电路图:
仿真结果:
滤波电容C=22uf
滤波电容C=470uf时
4具有放大环节的串联型稳压电路图及其仿真结果
五:
总的电路图及其仿真结果
通过调节滑动变阻器R4的阻值可得到6~15V稳定的直流电压
仿真结果:
输入电压U2波形图
输出电压U0波形图
六:
课程设计总结与体会
1通过这次稳压电源的设计,使我巩固和加深了在模拟电子技术课程中所学的理论知识,对整流电路,滤波电路,稳压电路等的认识更加深刻,并学会查阅相关手册和资料,提高了分析问题,解决问题的能力;
2采用分模块的设计顺序可以优化设计流程,使之更符合逻辑性。
但是需要注意的是,在其中每个环节必须认真进行,如果某模块电路没有设计好,或者存在错误,则总的电路必然会受到影响,所以在设计过程中我们要保持认真严谨的态度;
3这次课程设计是一次理论联系实际的过程,在设计中遇到了许许多多的实际问题,在理论上正确的结果在模拟时可能出现各种各样意料之外的结果,这就需要我们在设计的过程中从实际出发,尽可能的考虑到实际情况。
另外,在遇到问题时要学会用理论联系实际的方法分析问题,解决问题;
4通过这次课程设计,使我基本掌握了设计软件Multisim2001的使用方法,且初步掌握了电子电路的设计方法,在以后还需多加练习,熟练掌握;
5回顾本次课程设计,至今感慨颇多,从选题到定稿,从理论到实践,使我懂得了理论和实际相结合的重要性,只有理论知识是远远不够的,只有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才能真正掌握知识,从而提高自己的实际动手能力和独立思考能力;