太原理工大学——模电课设(串联型直流稳压电源)

直流稳压电源设计1. 引言直流稳压电源是一种用于提供恒定直流电压输出的电子设备，广泛应用于各个领域的电子设备中。

本文将详细介绍直流稳压电源的设计过程，包括理论基础、电路设计、实验步骤和结果分析等。

2. 理论基础2.1 直流稳压原理直流稳压电源的基本原理是通过负反馈控制技术，使得输出端的电压保持在一个稳定值。

在负载变化或输入电源波动时，通过调节控制信号，使得输出端的电压不受影响。

2.2 稳压管稳压管是直流稳压电源中常用的元件，它能够根据输入端的变化自动调整其导通状态以保持输出端的恒定电压。

常见的稳压管有Zener二极管和三端稳压器。

2.3 变压器变压器是直流稳压电源中用于降低或升高交流输入电源的元件。

通过变换输入端的交流电压，可以得到所需的直流输出电压。

3. 电路设计3.1 输入端设计输入端设计包括交流输入电源的接入和滤波。

将交流输入电源通过变压器降压至所需的电压等级。

使用滤波电路对输入信号进行滤波，去除交流成分，得到纯净的直流信号。

3.2 稳压管设计稳压管是直流稳压电源中最关键的元件之一。

根据所需的输出电压和额定电流，选择合适的稳压管进行设计。

在稳压管前后分别加上适当的限流电阻和维护电阻，以保证稳定工作。

3.3 输出端设计输出端设计主要包括负载调节和过载保护。

通过连接合适的负载电阻，并在输出端加上过载保护元件，可以实现对输出端电流和功率的控制和保护。

4. 实验步骤4.1 确定需求和参数首先需要明确直流稳压电源的需求和参数，包括输出电压、额定电流、负载范围等。

4.2 选取元件和计算参数根据需求确定所需的元件，并进行参数计算。

包括变压器的变比计算、稳压管的选择和限流电阻的计算等。

4.3 绘制电路图根据元件选取和参数计算结果，绘制直流稳压电源的电路图。

4.4 搭建实验电路按照电路图，搭建实验所需的电路，连接各个元件。

4.5 调试和测试对搭建好的实验电路进行调试和测试，包括输入端、稳压管和输出端的工作状态检查。

一、 设计题目：串联型直流稳压电源 二、设计目的：（1）通过本课题设计，学习电子系统设计的一般方法，要求学会选择变压器、整流二极管、滤波电容级三极管来设计直流稳压电源； （2）掌握稳压电源的主要性能参数； （3）掌握Multisum 仿真软件的应用； （4）掌握常用元器件的识别和测试； （5）了解电路调试的基本方法。

三、设计要求（1）稳压电路要加有放大环节以改善稳定性； （2）输出电压在一定范围内连续可调； （3）要加有保护电路； 四、技术指标输入电压：220V/50Hz输出直流电压：V U 15~90=输出电流：mA I 3000≤ mA I 300max = 电源内阻：Ω≤1.00R 稳压系数：05.0≤r S五、设计原理稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成，如图所示：图1 稳压电源框图电网供电电压交流220V/50Hz ，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压；降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大；变化幅度大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，变化幅度小的直流电压，将交流成份滤掉，保留其直流成份；滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出，供给负载L R 。

六、总体方案的选择方案一：调整管、集成运算放大器组成的稳压电路方案二：三端稳压器、集成运放组成的稳压电路七、单元电路的设计与元件选择 1、单元电路的设计及原理 a 、桥式整流：整流电路的作用是利用具有单向导电性能的整流元件，将正负交替的正选交流电压整流为单方向的脉动电压。

但是，这种单向脉动电压往往包含着很大的脉动成分，距离理想的直流电压还差的很远。

在小功率直流电源中，经常采用单向半波，单向全波和单向桥式整流电路。

经综合分析选用了单向桥式整流电路。

对于单向桥式整流电路，在2u 的正半周，二极管1D 、2D 导电，3D 、4D 截止，电流21,D D i i最终流过L R ，在负载得到的输出电压极性为上正下负。

模拟电子技术课程设计报告-串联型直流稳压电源一、项目背景串联型直流稳压电源是一种电路结构简单、制作方便、运行可靠的常用电源。

它由控制部分和模拟部分所组成，其中的控制部分又由电压控制部分和电流控制部分组成。

由于控制原理比较复杂，模拟部分又由传统的电路技术组成，所以通常由多种元件，如电容、电阻、二极管、三极管等组成，给高质量、稳定的直流输出电压。

串联型直流稳压电源在很多领域都有广泛应用，如信号处理系统中，可以使用此电源为高灵敏度的模拟信号模块提供外部电源；在医疗仪器、工控系统中，这款串联型直流稳压电源的性能出色，能够满足具有特殊要求的电源需求；在电子化设备、数据中心等设备中，也可以使用此款电源准确地提供电源供应。

二、项目任务设计一款串联型直流稳压电源，其最大输出电流能够达到5A，最大输出电压可以调节到24V，其适用于家庭和工业应用场合。

三、项目实施1、首先进行输出电压的控制，采用一极管作为电压控制集成电路，这种集成电路可以调节输出电压的范围，也可以控制电压的波动范围。

2、接下来就是避免超流的功能实现。

为此，可以采用一极管和电阻组成的电流控制电路，其中一极管作为放大器，另一个电阻作为负反馈器件，可以准确地检测出电路中的过流状态并产生抑制信号，从而避免出现过流现象。

3、接着就是模拟部分的组成，采用电感、可变电容器、电阻和电容组成滤波电路，其中，电感具有较高的稳定性，可变电容器可根据需求调节信号的频率；电阻和电容则用来改善输出的稳定性。

4、最后对所有组成部分进行组合，并进行了多项电路参数的测试，确保电源的可靠性、性能稳定。

四、测试结果详细测试结果如下：（1）电源输出电压稳定性：在输出电压为24V时，标准偏差低于1V。

（3）杂散电流：输出电流小于2A时，杂散电流小于30mA。

（4）电源功耗：在输出电压24V的情况下，电源功耗小于15W。

五、结论本项目设计的串联型直流稳压电源，其输出电流可达到5A、输出电压可调节至24V，可以满足家庭和工业应用场合的需求。

电子技术课程设计课题：串联型直流稳压电源系别：电气与电子工程系专业：自动化姓名：学号：指导教师：河南城建学院目录1 概述1.1设计目的 (2)1.2技术指标与要求 (2)1.3设计原理及思路 (2)2 方案设计2.1方案介绍 (3)2.2方案选择 (4)3 单元电路设计与参数计算3.1变压器 (5)3.2整流电路 (5)3.3滤波电路 (6)3.4稳压电路 (7)4 总原理图与元器件清单4.1总电路图 (10)4.2元件清单 (10)5 仿真结果5.1各个电路波形图 (11)5.2输出电压仿真结果 (14)6 结论与心得 (15)参考文献 (16)串联型直流稳压电源1 概述1.1设计目的稳压管稳压电路输出电流较小，输出电压不可调，不能满足很多场合下的应用。

串联型稳压电路以稳压管稳压电路为基础，利用晶体管的电流放大作用，增大负载电流；在电路中引用深度电压负反馈使输出电压稳定；并且，通过改变反馈网络参数使输出电压可调。

本课题所介绍的串联型稳压电源为单相小功率电源，他将频率为50HZ、有效值为220V的单相交流电压转换为幅值稳定、输出电流为小到几十毫安、大到几安培的直流电压。

1.2技术指标与要求（1）输入交流电压为工频电压；（2）输出直流电压分为3-6V、6-9V、9-12V三档；（3）输出电流小于等于1A；（4）具有过电流及短路保护功能。

1.3设计原理及思路单相交流电经过电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路转换成稳定的直流电压。

其原理图如图1-3-1所示：图1-3-1原理图其输入是频率为50Hz，有效值为220V的单项交流电压，经过电源变压器，对电压进行升降，得到所需的交流电压；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，也就是将正弦波电压转换为单一方向的脉动电压；为了减小电压的脉动，需通过低压滤波电路滤波，使输出的电压平滑；最后在通过稳压电路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。

串联型直流稳压电源电路设计一、设计题目：串联型直流稳压电源二、设计要求：要求：设计并制作串联型直流稳压电源。

指标：1、输出电压 3~18 V，电压可调；2、输出电流：额定电流为 3A；原理：在电子电路及设计中，一般需要稳定的直流电源供电。

本文中所设计的直流电源为单相小功率电源，它将频率为50Hz，有效值为220V的的单相交流电压转换为幅值稳定、输出电压可调、输出电流恒定的直流电压。

交流电源电压经电源变压器变换成整流电路所需的交流电压值后，通过整流电路变换成单向脉冲电压，再由滤波电路滤去其中的交流分量，得到较平滑的直流电压，最后经稳压电路获得稳定的直流电压。

三、直流稳压电源的基本原理直流稳压电源一般用电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路组成。

其基本组成如图1所示。

（1）电源变压器的作用是将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压U2。

变压器副边与原边的功率比为P2/ P1=η，式中η是变压器的效率。

（2）整流滤波电路：整流电路将交流电压U2变换成脉动的直流电压。

再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压U3。

常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。

如图2为单相桥式整流电路的习惯画法。

图2单相桥式整流电路的习惯画法。

（3）电容滤波电路是最为常见也是最简单的滤波电路，在整流电路的输出端并联一个电容即构成电容滤波电路，如图3.由于滤波电路电容量较大，因此一般采用电解电容，在接线时要注意电解电容的正负极。

电容滤波电路利用电容的充、放电作用，使输出电压趋于平滑。

图3单相桥式整流电容滤波电路及稳态时的波形分析（a）电路（b）理想情况下的波形（c）考虑整流电路内阻时的波形（4）三端集成稳压器：常用的集成稳压器有固定式三端稳压器与可调式三端稳压器。

常用可调式正压集成稳压器有CW317（LM317）系列，它们的输出电压从1.25V－37伏可调，最简的电路外接元件只需一个固定电阻和一只电位器。

串联型直流稳压电源的设计报告一、设计题目串联型直流稳压电源的设计二、设计任务和要求任务：设计用晶体管和集成运算放大器组成的串联型直流稳压电源。

要求：1、输出电压6V、9V两档，同时具备正负极性输出；2、输出电流：额定电流为150mA，最大电流为500mA；3、在最大输出电流的时候纹波电压峰值▲V op-p≤5mv三、理论电路和程序设计1、整体框架图直流稳压电源由变压器、整流、滤波、稳压四部分电路组成。

2程序设计方案一：：先对输入电压进行降压，然后用单相半波整流单路整流，用电感滤波电路滤波，稳压电路采用的是基本调整稳压电路方案二：先对输入电压进行降压，然后用单相桥式整流电路整流，用电容滤波电路滤波。

稳压电路采用的是具有放大环节的串联型稳压电路方案比较（1）、单相半波整流电路简单易行，所用二极管数量少，但输出电压地底，脉动大，效率低，单相桥式整流电路与半波整流电路相比，对二极管的参数要求的相同的，但有输出电压高，变压器利用率高，脉动小等特点单相半波整流电路桥式整流电路（2）、电容滤波器和电感滤波器相比，导通角小，但其脉动系数大，更适用与小电流负载，结合本设计的具体要求，本次设计采用电容滤波器进行滤波（3）、基本调整稳压电路的输出电路不可调，且输出电压稳定性较差，和基本调整稳压电路相比具有放大环节的串联型稳压电路引入了深度电压负反馈来稳定输出电压，还可以通过采样电路来调整输出电压，符合本设计的要求综合考虑，采用方案二使用的电路为单相桥式整流电路整流，电容滤波电路滤波，具有放大环节的串联型稳压电路稳压3、元器件选择（1）变压器的选择为了使调整管工作在放大区，电路必须满足U1>=U0+Uces，在本设计中，U0最大为9V调整管饱和压降取Uces为3V所以U1的最小值为9+3=12V，一般选取Ｕ１＝（２～３）倍Ｕ０即Ｕ１在１２Ｖ～２７Ｖ之间．综合考虑，取U1=20V，可以选择220V-20V的变压器,具体软件提供的变压器型号为TS_POWER_10_1（2）整流二极管的选择单相桥式整流电路中二极管的选择：Ｉ＞（2~3）*0.5=（1.~1.5）A取1AＵ＞１．１＊１．４１４＊２０＝３１Ｖ所以取额定电流为1A，额定电压为100V的二极管（3）滤波电容的选择：由R=U/I得电路的负载约为15欧，由滤波电容的计算公式：R L C=(3～5)T/2得C=2000~3300uF取C=2500uF（仿真实验中，为了达到实验效果采用的是4000uF ）（4）限流电阻R的选择：Rmax=(Uimin-Uz)/Izmin+Ilmax=(20-4.3)*1000/(10+500)=30ΩRmin=(Uimin-Uz)/Izmax+Ilmin=(20-4.3)*1000/(500+150)=24Ω所以取R=25欧姆（5）调整管T参数的选择：应满足I cm>Il=500mA；U>1.1*9-6=3.9V; P>I*U=1.95W（6）稳压管的选择：稳压管采用1N749A 标准稳定电压4.3V额定电流105MA动态电阻２２Ω消耗功率０.４Ｗ（7）采样电路电阻参数的选择：令Uomin=(R1+R2+R3)Uz/R2+R3=6V令Uomax=(R1+R2+R3)Uz/R3=9V取Uz=4.3V,当R1=100ΩR2= 2000ΩR3=2000Ω时，得输出电压4.4V<=U0<=9.1V四、测试和仿真1、电路连接：按设计好的原件型号及电路图连接好仿真电路如下仿真电路图2、仿真实验：调节可变电阻的阻值，依次得到仿真数据如下图所示（1）输出电压为6.048V（2）输出电压为9.08V （3）输出电压为-9.102V（4）输出电压为-5.911V（5）当滑动变阻器滑到最小时，输出电压最大，即输出电流最大时纹波电压峰值约为4mv<5mv（6）正负最大电压输出时，输出电流分别为460mA和434mA五、总结本次设计预计正输出电压为4.4V~9.1V实际仿真输出电压为5.016V~9.081V，负输出电压为-9.1V~-4.4V实际仿真输出电压为-9.985V~-5.051V,能达到输出正负6V、9V的要求并且在最大输出电流的时候纹波电压峰值▲V op-p≤5mv，最大输出电流小于500mA，所以本次设计的符合要求的。

模电课程设计直流稳压电源一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握直流稳压电源的基本工作原理，理解稳压电路各组成部分的作用及相互关系。

2. 使学生掌握稳压电源的主要性能指标，如电压稳定性、负载调整率、纹波系数等。

3. 帮助学生了解不同类型的稳压电路及其特点，如线性稳压电路、开关稳压电路等。

技能目标：1. 培养学生运用所学知识分析实际电路的能力，能正确选用稳压电源并进行简单的电路设计。

2. 提高学生动手实践能力，学会使用示波器、万用表等工具进行稳压电源性能测试。

3. 培养学生团队协作能力，能在小组讨论中积极发表见解，共同解决问题。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子技术的兴趣，激发学习热情，形成自主学习、探究学习的习惯。

2. 培养学生严谨的科学态度，注重实验数据的真实性，敢于面对和解决问题。

3. 增强学生的环保意识，认识到电子设备对环境的影响，倡导绿色环保理念。

课程性质：本课程为模拟电子技术课程的一部分，侧重于直流稳压电源的工作原理、性能分析和应用。

学生特点：学生为高中年级，已具备一定的电子基础知识，具有较强的学习能力和动手实践能力。

教学要求：结合课程性质和学生特点，采用理论教学与实验相结合的方式，注重培养学生的实际操作能力和团队协作能力。

通过本课程的学习，使学生能够将理论知识应用于实际电路设计中，提高解决问题的能力。

教学过程中，注重分解课程目标，确保学生达到预定的学习成果，为后续课程打下坚实基础。

二、教学内容1. 理论教学：a. 稳压电源概述：介绍稳压电源的定义、分类及在电子设备中的作用。

b. 线性稳压电路：讲解LM7805等常用线性稳压集成电路的内部结构、工作原理及性能参数。

c. 开关稳压电路：分析开关稳压电路的基本原理、电路组成及特点，如效率高、体积小等。

d. 稳压电源性能指标：阐述电压稳定性、负载调整率、纹波系数等性能指标的定义及测试方法。

2. 实践教学：a. 稳压电源搭建与测试：指导学生搭建线性稳压电路和开关稳压电路，使用示波器、万用表等工具进行性能测试。

模电课程设计直流稳压电源实训报告(一)模电课程设计直流稳压电源实训报告概述本次实训是电子信息工程专业课程“模拟电子技术”设计实践环节之一。

主要目的是让学生通过设计并制作直流稳压电源，加深对模拟电路原理的理解，并掌握电路设计与实际制作的能力。

实验过程设计1.根据要求，确定电源的输出电压、输出电流等参数。

本次实验要求输出电压为5V，输出电流为1A。

2.根据输出电压和电流计算电源的功率。

P = V × I = 5V × 1A= 5W。

3.根据功率选择合适的变压器和二极管，计算所需电容的容量。

在本次实验中，选择5V、2A的变压器和1N4007二极管，计算电容可得：C = I × τ/ΔV = 1A × 0.02s/0.5V = 40uF。

4.根据电容的容量选择合适的电容，并确定前级稳压二极管和后级稳压三端稳压器型号。

本次实验选择4700uF的20V电容，前级稳压二极管选择1N5817，后级稳压三端稳压器选择LM7805。

5.根据所选元器件的参数和数据手册，绘制电路图和PCB布局图。

制作1.根据PCB布局图，在铜板上用喷锡机喷上底部铜皮。

2.根据电路图使用光刻出铜盐膜线路图。

刻蚀后得到铜盐膜PCB板。

3.微风干燥后，在氢氟酸水溶液中脱盐，清洗后得到精美的PCB板。

4.根据电路图逐个安装元器件，注意电解电容、极性电容和稳压二极管等的极性。

5.完成元器件的安装后，进行焊接。

焊接过程中应注意不要使元器件过热，避免烧坏元器件。

6.检查电路连接是否正确，并使用万用表进行电路测试。

实验结论通过本次实验，我们学会了使用电子元器件设计并制作直流稳压电源的方法，并在实际制作上得到了巩固。

同时，我们也加深了对模拟电路原理的理解，为今后的学习和实践奠定了基础。

实验总结本次实际操作中，我们深刻感受到电路设计的重要性。

正确的设计能够避免各种问题的发生，方便后续的制作和测试。

因此，在实际操作中，我们应该注重电路设计的细节，并严格按照电路图进行安装和调试工作。

课程设计课程名称模电课程设计题目名称串联型直流稳压电源学生学院物理光电工程专业班级电子科学与技术3班学生姓名郭忠迪指导教师刘力斌2012年10月27日串联型直流稳压电源一•设计任务与要求要求：设计并制作用晶体管和集成运算放大器组成的串联型直流稳压电源。

指标：1、输出电压6V、9V两档，正负极性输出；2、输出电流：额定电流为150mA最大电流为500mA3、在最大输出电流的时候纹波电压峰值▲ Vop-p w 5mv 任务：1、了解带有放大环节串联型稳压电路的组成和工作原理；2、识图放大环节串联型稳压电路的电路图；3、仿真电路并选取元件；4、安装调试带有放大环节串联型稳压电路；5、用仪器仪表对电路调试和测量相关参数；&撰写设计报告、调试二•原理电路设计1、整理电路框图的设计；采用变压器、二极管、集成运放，电阻、稳压管、三极管等元器件。

220V的交流电经变压器变压后变成电压值较小的交流，再经桥式整流电路和滤波电路形成直流，稳压部分采用串联型稳压电路。

比例运算电路的输入电压为稳定电压，且比例系数可调，所以其输出电压也可以调节；同时，为了扩大输出大电流，集成运放输出端加晶体管，并保持射极输出形式，就构成了具有放大环节的串联型稳压电路。

如下图。

2 、方案的比较；方案一：用晶体管和集成运放组成的基本串联型直流稳压电源。

如图方案二：用晶体管和集成运放组成的具有保护环节的串联型直流稳压电源。

如图方案三：用晶体管和集成运放组成的实用串联型直流稳压电源。

如图。

方案的可行性分析：方案一最简单，但功能也最少，没有保护电路和比较放大电路，因而不够实用，故抛弃方案一；方案三功能最强大，但是由于实验室条件和经济成本的限制，我们也抛弃方案三，因为它是牺牲了成本来换取方便。

所以从简单、合理、可靠、经济从简单而且便于购买的前提出发，我们选择方案二为我们最终的设计方案。

三、单元电路设计及元件选择；交流电经过电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路转换成稳定的直流电。