直流稳压电源设计报告.docx
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直流稳压电源设计报告
直流稳压电源设计
题目直流稳压电源设计
专业名称电子信息工程
学生姓名晏策吴玉合袁秀成
指导教师陈铁
设计时间2014.7.3——7.6
简易数控线性直流稳压电源的设计与实现
摘要
直流稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路及稳压电路组成。
变压器把市电（U=220V，f=50HZ）的交流电变为所需的低压电。
整流电路则把低压电流转变为交流分量较小的直流电。
再经滤波电路和稳压电路把不稳定的直流电变为稳定的直流电压输出。
本设计主要采用由分立元件构成的直流稳压电路，再经变压，整流、滤波、稳压过程将220V、50Hz的市电变为稳定的直流电压，并实现电压在10V~18V连续可调。
关键词：
稳压变压整流
目录
摘要………………………………………………………………………………1
目录………………………………………………………………………………2
绪论………………………………………………………………………………1
第一章直流稳压电源原理……………………………………………………2
1.整流电路………………………………………………………………2
1.1单相桥式整流电路……………………………………………3
2.滤波电路………………………………………………………………4
2.1电容滤波电路…………………………………………………5
2.2电感滤波电路…………………………………………………6
3.稳压电路………………………………………………………………7
第二章电路各部分调试..........................................9
结论……………………………………………………………………………13
绪论
几乎所有的电子设备都需要稳定的直流电源，因此直流稳压电源的应用非常的广泛。
直流稳压电源的电路形式有很多种,有串联型、开关型、集成电路、稳压管直流稳压电源等等。
在电子设备中，直流稳压电源的故障率是最高的（长期工作在大电流和大电压下,电子元器件很容易损坏）但在直流稳压电源中，通过整流、滤波电路所获得的直流电源的电压往往是不稳定的。
输出电压在电网电压波动或负载电流变化时也会随之有所改变。
电子设备电源电压的不稳定,将会引起很多问题，比如：
测量仪器的准确度降低，交流放大器的噪声增大，直流放大器的零点漂移等等。
设计出质量优良的直流稳压电源，才能满足各种电子线路的要求。
因此,直流稳压电源的研究就颇为重要。
目前产生直流稳压电源的方法大致分为两种:
一种是模拟方法，另一种是数字方法。
前者的电路均采用模拟电路控制，而后者则是通过数字电路进行自动控制。
直流稳压电源朝着数字化方向发展。
因此对于数控恒压源的研究是必要的。
目前,国外直流稳压电源已朝着多功能和数字化的方向发展。
Matthew等提出了采用多路DöA分别设定多路输出电压，以及以多路AöD进行输出检测的微机数控电源。
随着科学技术飞速发展,对电源可靠性、输出精度和稳定性要求越来越高,利用D/A转换器的高分辨率和单片机的自动检测技术设计程控电源就显示出其优越性。
程控电源既能方便输入和选择预设电压值又具有较高精度和稳定性，而且还可程控实现对电源的可编程监控，如模拟电压跌落、间断或起伏等情况，即可编程电源也可以看作一种功率型的低频信号发生器。
程控电源可以任意设定输出电压或电流，所有功能由面板上的键盘或通过RS-232C串口连接的上位微机实现，给电路实验带来极大的方便,提高了工作效率。
第一章直流稳压电源的基本原理
在电子电路及设备中，一般都需要稳定的直流电源供电。
小功率的稳压电源的组成如下图1所示，它由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成。
图1直流稳压电源的工作原理
电源变压器是将交流电网220V的电压变为所需要的电压值，然后通过整流电路将交流电压变为脉动的直流电压，由于此脉动的直流电压还含有较大的纹波，必须通过滤波电路加以滤除，从而得到平滑的直流电压。
但这样的电压还随电网电压波动（一般10%左右的波动）、负载和温度的变化而变化。
因而在整流、滤波电路之后，还需接稳压电路。
稳压电路的作用是当电网电压波动、负载和温度变化时，维持输出直流电压稳定。
1.整流电路
整流电路的任务是将交流电变换成直流电。
完成这一任务主要靠二级管的单向导电作用。
因此二极管是构成整流电路的关键元件。
常见的几种整流电路有单相半波、全波、桥式和倍压整流。
我主要研究了单项桥式整流电路。
1.1单相桥式整流电路
a
b
Tr
图2单相桥式整流电路
图2中Tr为电源变压器，它的作用事将交流电网电压变成整流电路要求的交流电压。
单相桥式整流电路是由四个二极管接成电桥的形式构成的。
设电源变压器二次侧电压U=Usinwt（v），在U的正半周，极性为上正下负，此时二极管D1、D3承受正向电压而导通，D2、D4反向截止，电流i的通路是a
D1
RL
D3
b。
负载RL上又得到半波电压。
在U的负半周，极性为上正下负，此时二极管D2、D4导通，D1、D3反向截止，电流i的通路是b
D2
RL
D4
a。
负载RL上又得到半波电压。
RL上得到的电压U是单方向全波脉动（图3）。
图3单相桥式整流滤波电路波形图
要使之接近于理想的直流电压，在整流之后需加滤波电路，将单向脉动电压中的交流分量尽量多地滤掉。
2.滤波电路
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C，或与负载串联电感器L，以及由电容、电感组合而成的各种复式滤波电路。
滤波电路的形式有很多，分为电容输入式和电感输入式。
2.1电容滤波电路
采用一只容量较大的电解质电容器，所以要注意其极性，其正极要接电路高电位端，负端要接电路低电位端。
若极性接反，过高的反向电压可能击穿电容器。
图4桥式整流、电容滤波电路
如图4，由于电容C1并联在负载电阻R1上，所以电容C1两端的电压
就是负载的电压
，交流电压U的波形（如图5）；假设，电路接通时，恰恰在电压U由负到正过零的时刻，这时二极管开始导通，电压U通过二极管向电容C1充电，由于二极管的正向电阻很小，所以充电时间常数很小，电压
将随着电压U按正弦规律逐渐升高，当U增大到最大值时，
也随之上升到最大值。
然后U开始下降，
也开始下降，但他们按不同规律下降，U按正弦规律下降，而电容C1则通过负载R1放电，电容端电压
按指数规律下降，由于放电时间常数较大，
下降缓慢。
除了刚过最小值的一小段时间内，仍有
=U的关系外，之后就出现U<
的情况，二极管承受反向电压，处于截止状态。
电压
按指数规律缓慢下降到wt=2
以后，虽然电压U又为正值，但由于U<
，二极管仍然不能导通。
直到U>
以后，二极管才又导通，电容C1由放电状态重新变为充电状态，
又随着U上升。
如此继续下去，电压
也就是负载电压
就变得平滑了，因而负载电压的平均值也有所增大了。
如果电容滤波电路接于桥式整流电路，则在交流电压的一个周期内，电容C1有两次充、放电，其放电时间比上述半波整流后所接电容滤波电路要短，故输出电压更为平滑。
电容滤波使整流输出电压波形变得平直的原因，还可以从电容C1对脉动电流中的交流成分具有旁路作用来理解。
由于电容C1与负载电阻R1并联，C1的容量愈大，整流后所得的脉动电流交流分量的频率愈高，则电容C1的荣康、、容抗愈小，而电阻R1的阻值与频率无关，因此，脉动电流中的交流成分主要通过电容C1而被旁路，R1上的电流和电压便较为平直了。
2.2电感滤波电路
图6电感滤波电路
如图6是电感滤波电路，它是在整流电路的输出端和负载电阻R之间串联一个电感线圈。
电感中流过的电流发生变化时，线圈中要产生自感电动势阻碍电流的变化。
当电流增加时，自感电动势的方向与电流方向相反，自感电动势阻碍电流的增加，同时将能量储存起来，使电流增加缓慢。
反之，当电流减小时，自感电动势的方向与电流的方向相同，自感电动势阻止电流的减小，同时将能量释放出来，使电流减小缓慢，因而使负载电流和负载电压脉动大为减小。
如果要求输出电流较大，输出电压脉动很小时，可在电感滤波电路之后再接电容C。
组成LC滤波电路。
电感滤波之后，利用电容再一次滤掉交流分量，这样，便可得到更为平直的直流输出电压。
上面讨论的整流滤波电路，输出电压已较平滑，但却不稳定，当用一个不稳定的电压对负载供电时，会引起负载工作不稳定，甚至不能正常工作。
为了得到稳定的直流输出电压，在整流滤波电路之后，需要增加稳压电路。
3.稳压电路
第二章.电路各部分调试
1.整流滤波环节调试
断开与稳压部分的连线，单独测试整流滤波电路性能，将自耦变压器自零逐步调压，若无异常则可调至220V并检查：
常见故障二极管有一只开路或损坏，滤波电C开路或失效，使输出电压下降。
致谢
大学生活即将结束，回想这些年有苦有甜。
在最后的毕业设计过程中，我得到了很多老师和同学的帮助，也学到了很多平时在学习中无法学到的东西。
在此，我要感谢所有曾经教导过我的老师和关心过我的同学，是他们在我的成长过程中给予了我足够的帮助。
本文能够顺利的完成，要特别感谢我的老师杨玲玲老师的关怀和教导；同学们在硬件电路的设计和电子器件的选择上都互相帮助使我们能够顺利完成电源设计。
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