课程设计说明书
题 目： 直流稳压电源设计
课程名称： 模拟电子技术
学 院： 电子信息与电气工程学院
学生姓名：
学 号：
专业班级:
指导教师：
2015年 6 月 6日 成绩 课 程 设 计 任 务 书
设计题目 固定直流稳压电源设计
学生姓名 所在学院 电子信息与电气工程学院 专业、年级、班
设计要求：
1、设计制作一个直流稳压电源电路；
2、输入电压为220V的交流电压，频率为50Hz；
3、输出直流电压为+5V、-5V两种稳定电压；
4、最大输出电流为Iomax=1.0A；
5、纹波电压小于10mV，稳压系数Sr小于5％。
学生应完成的任务：
1、设计理论电路，并用Multisim进行仿真。
2、用Altium Designer绘制原理图，PCB设计。
3、制作电路板并调试电路板。
4、上交电路板，撰写课程设计论文。
参考文献：
[1] 童诗白. 模拟电子技术基础[M].北京:高等教育出版社,2005.
[2] 臧春华. 电子线路设计与应用[M].北京:高等教育出版社,2005.
[3] 邱关源,罗先觉. 电路（第五版）[M].北京:高等教育出版社,2006.
[4] 谷树忠. Altium Designer教程-原理图、PCB设计与仿真[M].北京:电子工业出版社,2010.
工作计划：
5．26—5．27 课程设计说明、Multism电路仿真与设计；
5．29—5．30 用Altium Designer设计原理图、PCB图；
6.3-6.4 制板，发器件,焊接；
6.5 安装调试 书写课程设计报告；
直流稳压电源的技术指标
直流稳压电源的技术指标可以分为两大类：一类是特性指标，反映直流稳压电源的固有特性，如输入
直流稳压电源电压、输出电压、输出电流、输出电压调节范围；另一类是质量指标，反映直流稳压电源的优劣，包括稳定度、等效内阻（输出电阻）、纹波电压及温度系数等。
1、特性指标
（1）输出电压范围
符合直流稳压电源工作条件情况下，能够正常工作的输出电压范围。该指标的上限是由最大输入电压和最小输入－输出电压差所规定，而其下限由直流稳压电源内部的基准电压值决定。
（2）最大输入－输出电压差
该指标表征在保证直流稳压电源正常工作条件下，所允许的最大输入－输出之间的电压差值，其值主要取决于直流稳压电源内部调整晶体管的耐压指标。
（3）最小输入－输出电压差
该指标表征在保证直流稳压电源正常工作条件下，所需的最小输入－输出之间的电压差值。
（4）输出负载电流范围
输出负载电流范围又称为输出电流范围，在这一电流范围内，直流稳压电源应能保证符合指标规范所给出的指标。
2、质量指标
（1）电压调整率SV
电压调整率是表征直流稳压电源稳压性能的优劣的重要指标，又称为稳压系数或稳定系数，它表征当输入电压VI变化时直流稳压电源输出电压VO稳定的程度，通常以单位输出电压下的输入和输出电压的相对变化的百分比表示。电压调整率公式见图2－2－1。
（2）电流调整率SI
电流调整率是反映直流稳压电源负载能力的一项主要自指标，又称为电流稳定系数。它表征当输入电压不变时，直流稳压电源对由于负载电流（输出电流）变化而引起的输出电压的波动的抑制能力，在规定的负载电流变化的条件下，通常以单位输出电压下的输出电压变化值的百分比来表示直流稳压电源的电流调整率。电流调整率公式见图2－2－2。
（3）纹波抑制比SR
纹波抑制比反映了直流稳压电源对输入端引入的市电电压的抑制能力，当直流稳压电源输入和输出条 直流稳压电源件保持不变时，纹波抑制比常以输入纹波电压峰－峰值与输出纹波电压峰－峰值之比表示，一般用分贝数表示，但是有时也可以用百分数表示，或直接用两者的比值表示。
直流稳压电源电路
稳压电源一般由变压器、整流器和稳压器三大部分组成，如图5一21所示。变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电。整流器把交流电变为直流电。经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。
一、稳压电源的技术指标及对稳压电源的要求
稳压电源的技术指标可以分为两大类：一类是特性指标，如输出电压、输出电滤及电压调节范围；另一类是质量指标，反映一个稳压电源的优劣，包括稳定度、等效内阻（输出电阻）、纹波电压及温度系数等。· 对稳压电源的性能，主要有以下四个万面的要求
1．稳定性好
当输入电压Usr （整流、滤波的输出电压）在规定范围内变动时，输出电压Usc 的变化应该很小一般要求 。 由于输入电压变化而引起输出电压变化的程度，称为稳定度指标，常用稳压系数S 来表示：S的大小，反映一个稳压电源克服输入电压变化的能力。在同样的输入电压变化条件下，S越小，输出电压的变化越小，电源的稳定度越高。通常S约为。
2.输出电阻小
负载变化时（从空载到满载），输出电压Usc ，应基本保持不变。稳压电源这方面的性能可用输出电阻表征。 输出电阻（又叫等效内阻）用rn 表示，它等于输出电压变化量和负载电流变化量之比。
rn 反映负载变动时，输出电压维持恒定的能力，rn 越小，则Ifz 变化时输出电压的变化也越小。性能优良的稳压电源，输出电阻可小到1欧，甚至0．01欧。
3.电压温度系数小
当环境温度变化时，会引起输出电压的漂移。良好的稳压电源，应在环境温度变化时，有效地抑制输出电压的漂移，保持输出电压稳定，输出电压的漂移用温度系数KT来表示：
4.输出电压纹波小 所谓纹波电压，是指输出电压中50赫或100赫的交流分量，通常用有效值或峰值表示。经过稳压作用，可以使整流滤波后的纹波电压大大降低，降低的倍数反比于稳压系数S 。
上节介绍的串联型稳压电路，用做一种简单的稳压电源，可以满足一般无线电爱好者的需要。但是，这种电源还有许多“天生的”缺陷，要提高对性能的要求，就必须再做一些改进。从以下四个右面对它的性能加以改善，便可做成一台有实用价值的稳压电源了。这就是：增加放大环节，提高稳定性，使输出电压可调；用复合管做调整管，使输出电流增大；增加保护电路，使电源工作安全可靠。
直流稳压电源技术——并联稳压电源
第三章 并联稳压电源
经整流滤波后输出的直流电压，虽然平滑程度较好，但其稳定性仍比较差。其原因主要有以下几个方面：
1、由于输入电压不稳定（通常交流电网允许有±10％的波动），而导致整流滤波电路输出直流电压不稳定；
2、由于整流滤波电路存在内阻，当负载变化时，引起负载电流发生变化，使输出直流电压发生变化；
3、由于电子元件（特别是导体器件）的参数与温度有关，当环境温度发生变化时，引起电路元件参数发生变化，导致输出电压发生变化；
4、整流滤波后得到的直流电压中仍然会有少量纹波成份，不能直接供给那些对电源质量要求较高的电路。
所以，经整流滤波后的直流电压必须采取一定的稳压措施才能适合电子设备的需要。常用的直流稳压电路有并联型和串联型稳压电路两种类型。
一、硅稳压管并联稳压电源
1、电路原理分析
图3－1－1是硅稳压管稳压电源。其中D1是稳压二极管，R1是限流电阻，R2是负载。由于D1与R2是并联，所以称并联稳压电路。此电路必须接在整流滤波电路之后，上端为正下端为负。由于稳压管D1反向导通时两端的电压总保持固定值，所以在一定条件下R2两端的电压值也能够保持稳定。
下面我们来分析一下具体工作原理：
假设设输入电压为UI，当某种原因导致UI升高时，UD1相应升高，有稳压管的特性可知UD1上升很小都会造成ID1急剧增大，这样流过R1上的IR1电流也增大，R1两端的电压UR1会上升，R1就分担了极大一部分UI升高的值，UD1就可以保持稳定，达到负载上电压UR2 保持稳定的目的。这个过程可用下面的变化关系图表示：
UI↑→UD1↑→ID1↑→IR1↑→UR1↑→UD1↓
相反的，如果UI下降时，可用下面的变化关系图表示：
UI↓→UD1↓→ID1↓→IR1↓→UR1↓→UD1↑
通过前面的分析可以看出，硅稳压管稳压电路中，D1负责控制电路的总电流，R1负责控制电路的输出电压，整个稳压过程由D1和R1共同作用完成。
