模拟电子技术课程设计报告---直流稳压电源设计与仿真

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1、 第 1 页 直流稳压电源设计与仿真 一、一、设计目的设计目的： 1.学习直流稳压电源的设计方法； 2.学会选择变压器、 整流二极管、 滤波电容及集成稳压器来设计直流稳 压电源； 3.掌握直流稳压电源的主要性能参数及其测试方法； 二、二、设计思路设计思路： 直流稳压电源主要由四部分组成：电源变压器、整流电路、滤波电路、稳 压电路。 V1 V2 Vr Vf Vo 0 T 0 T 0 T 0 T 0 T 图 1 稳压电源的组成框图及整流与稳压过程 图中各环节的功能如下： 1） 整流电路是将工频交流电转换成具有直流成分的脉动直流电。 2） 滤波电路是将脉动直流中的交流成分滤除，减少交流成分，增加直流

2、 成分。 3） 稳压电路对整流后的直流电压采用负反馈技术进一步稳定直流电压。 电源变压器电源变压器 稳压电路稳压电路 滤波电路滤波电路 整流电路整流电路 电源电源 u 1 变 压 器 u 2整 电 流 路 u 3滤 电 波 路 u 4稳 电 压 路 U o 第 2 页 三、 模块化电路的功能分析模块化电路的功能分析 1 1、电源变压器电源变压器 电源变压器的作用是将来自电网的220V交流电压u1变换为整流电路所 需要的交流电压 u2。电源变压器的效率为： 1 2 P P 其中： 2 P是变压器副边的功率， 1 P是变压器原边的功率。一般小型变压器 的效率如表 1 所示： 表 1 小型变压器的效

3、率 副边功率 2 P VA10 VA3010 VA8030 VA20080 效率 0.6 0.7 0.8 0.85 因此，当算出了副边功率 2 P后，就可以根据上表算出原边功率 1 P。 2、 整流电路整流电路 整流电路可以有两个选择：单相半波整流和单相全波整流电路。下面分别 对这两种电路做一比较： （1）单相半波整流电路 单相半波整流电路：由整流变压器、整流二极管和负载电阻组成。该 电路的输出电压在一个工频周期内，只有正半周导电，在负载上得到的是 半个正弦波。单相半波整流电路的特点是简单易行，但它只利用了交流电 压的半个周期，效率低，而且产生纹波较大，因此设计中不采用这种整流 电路。 第 3

4、 页 R L Tr D t U2 o UL t o 图 2 单相半波整流电路 图 3 波整流的输出波形 该电路的工作原理：设变压器次级电压 U2=U2msint=2U2sint，其中 U2m 为其幅值，U2为有效值。当 U2变化的正半周期时，二极管 D 受正向电压 偏置而导通，UL=U2；当 U2变化的负半周期时，二极管 D 处于反向偏置状 态而截止，UL=0。U2和 UL的波形如下图所示，显然，输入电压是双极性， 而输出电压是单极性，且是半波波形，输出电压与输入电压的幅值基本相 等。 由理论分析可得，输出单向脉冲电压的平均值即直流分量为 UL0=U2m/= 2 U2 0.45 U2 （1） 显然， 输出电压中除了直流成分外， 还含有丰富的交流成分基波和谐波 （这里可通称为谐波） ， 这些谐波的总和称为纹波， 它叠加与直流分量之上。 常用纹波系数来表示直流输出电压中相对纹波电压的大小，即 L0 L U U （2） 式中，UL为谐波电压总有效值，其值应为 2 L0