模电课程设计——直流稳压电源设计说明书

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1、 1 1 设计目的 学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本方 法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。学会直流稳压电源的设计方法和性能 指标测试方法。培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。 2 设计任务及要求 2.1 简要说明 在电子系统中，总是需要一种稳定输出电压大小的直流稳压电源，通常将这 种电源称为可调直流稳压电源。它输出电压 Vo 恒定，又较大的输出电压。 2.2 设计要求 (1)设计任务：设计电源变压器，整流电路和稳压电路。 (2)主要技术指标： (3)输出电压：39v 连续可调 (4)输出电流:Iomax=800mA (5)输出电压变化量： Uo=15m

2、V (6)稳压系数：Sv0.003 2 3 设计步骤 设计将 220V 交流电转换为 39V 连续可调电源，有直流稳压电源原理，设计如 下概要电路图 1： 图 1 整体设计原理图 3.1 变压器 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。 原理演示 3 图 2 变压器基本原理图 变压器的基本原理是电磁感应原理，现以单相双绕组变压器为例说明其基本 工作原理（如图 2-1）：当一次侧绕组

3、上加上电压 1 时，流过电流 1，在铁芯 中就产生交变磁通 1，这些磁通称为主磁通，在它作用下，两侧绕组分别感应 电势 1，2，感应电势公式为：E=4.44fNm 式中：E-感应电势有效值 f-频率 N-匝数 m-主磁通最大值 由于二次绕组与一次绕组匝数不同，感应电势 E1 和 E2 大小也不同，当略去 内阻抗压降后，电压 1 和 2 大小也就不同。 当变压器二次侧空载时，一次侧仅流过主磁通的电流（0），这个电流称为 激磁电流。当二次侧加负载流过负载电流 2 时，也在铁芯中产生磁通，力图改 变主磁通，但一次电压不变时，主磁通是不变的，一次侧就要流过两部分电流， 一部分为激磁电流 0，一部分为用

4、来平衡 2，所以这部分电流随着 2 变化而变 化。当电流乘以匝数时，就是磁势。 上述的平衡作用实质上是磁势平衡作用， 变压器就是通过磁势平衡作用实现 了一、二次侧的能量传递。 3.1.1 变压器选择 根据相关题目要求，设计电路。 4 输出功率： P=U*I=9*800=7.2（W ） 根据电路实用性，可选择电路的最大输出功率为 12 瓦特。 匝数比： 当变压器出入电压为 220V 时，考虑应用电路有 10%电压波动： 输入电压范围为 198V-242V,则设计变压器匝数比如下： 令原变电压为 U1 匝数为 N1，副边电压为 U2 匝数为 N2，设定原边匝数为 2000 由变压器原理可得： U1

5、*N2 = U2*N1 输出为 3V-9V 时，由于后面整流输出电压为（1.1-1.2）U2 设定变压输出 U2 的 大小为 9V 以满足变压最大输出。 198V*N2 = 9V*2000 解得： N2 = 90（匝） 3.2 整流原理 利用二极管的单向导电性可实现整流。 全波桥式整流 前述半波整流只利用了交流电半个周期的正弦信号。为了提高整流滤波效 率，使交流电的正负半周信号都被利用，则应采用全波整流，现以全波桥式整流 为例，其电路和相应的波形如图 3 所示。 5 图 3 全波整流原理及整流前后波形对比 若输入交流电为 3.1 则经桥式整流后的输出电压为（一个周期） 3.2 其相应直流平均值

6、为 3.3 由此可见，桥式整流后的直流电压脉动大大减少，平均电压比半波 整流提高了一倍。 3.2.1 整流电路设计 6 根据题目要求，两种输出电压要两套整流电路，但是在本题目中两种电压相差不 大，可以用同样的整流电路来实现两种不同电压大小的整流。 图4 设计全波整流电路 图 4 中二极管 D1、D2、D3、D4 均为 1N4002；RL为整流电路负载。 3.3 滤波电路原理 经过整流后的电压（电流）仍然是有“脉动”的直流电，并不能用为电 子产品的电压共给，为了减少波动，通常要加滤波器，常用的滤波电路 有电容、电感滤波等。 电容滤波电路 电容滤波器是利用电容充电和放电来使脉动的直流电变成平稳的直 流电。我们已经知道电容器的充、放电原理。图 4-1 所示为电容滤波 器在带负载电阻后的工作情况。设在 t0时刻接通电源，整流元件的 正向电阻很小，可略去不记，在 t=t1时，uc达到峰值为。此后 ui以正弦规律下降直到 t2时刻，二极管 D 不再导电，电容开始放电，