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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： VU15~90
输出电流：mAI3000 mAI300max
电源内阻：1.00R
稳压系数：05.0rS
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LR。
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 2
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,DDii3
83 根据软开关技术发展的历程可以将软开关电路分成准谐振电路、零开关PWM电路和零转换PWM电路。
由于每一种软开关电路都可以用于降压型、升压型等不同电路，因此可以用图3－36基本开关单元来表示，不必画出各种具体电路。实际使用时，可以从基本开关单元导出具体电路，开关和二极管的方向应根据电流的方向做相应调整。
(a)基本开关单元 (b)降压斩波器中的基本开关单元
(c)升压斩波器中的基本开关单元 (d)升降压斩波器中的基本斩波单元
图3－36 基本开关单元
1. 准谐振电路
这是最早出现的软开关电路，其中有些电路现在还在大量使用。准谐振电路可以分为：
（1）零电压开关准谐振电路（ZVSQRC）
（2）零电流开关准谐振电路（ZCSQRC）
（3）零电压开关多谐振电路（ZVSMRC）
（5）用于逆变器的谐振直流环节电路（Resonant DC Link）
图3－37给出了前三种软开关电路即零电压开关准谐振电路、零电流开关准谐振电路、零电压开关多谐振电路的基本开关单元，用于逆变器的谐振直流环节的电路如图3－38所示。
(a)零电压开关谐振 (b)零电流开关谐振 (c)零电压开关多谐振
图3－37 准谐振电路的基本开关单元 84
图3－38 谐振直流环节电路
准谐振电路中电压或电流的波形为正弦波，因此称之为准谐振。谐振的引入使得电路的开关损耗和开关噪声都大大下降，但也带来一些负面问题：谐振电压峰值很高，要求器件耐压必须提高；谐振电流的有效值很大，电路中存在大量的无功功率的交换，造成电路导通损耗加大；谐振周期随输入电压、负载变化而改变，因此电路只能采用脉冲频率调制(Pulse Frequency Modulation——PFM)方式来控制，变频的开关频率给电路设计带来困难。
2．零开关PWM电路
1.7 直流稳压电源
1.7.1硅稳压管,稳压电路
一．稳压电路及工作原理
图 1-23为稳压管VZ 和限流电阻R组成的稳压电路。
因为稳压管与负载RL 并联。故又称为并联型稳压电路，
其输出电压电流
U0 =UI-IR×R=Uz （１-１６）
I0=IR-Iz （１-１７）
并联型稳压电路的稳压原理：当负载RL 不变，电网电压由
某种原因而升高，使Ui 增大时，负载端电压U0 =Uz 也随之
升高，只要Uz 稍有升高，就会引起稳压管电流Iz 显著增
大，使总电流IR 增大，电阻压降IR增大，结果又使输出
电压U0 下降到接近变化前的数值，从而维持输出电压基本不变。上述稳压过程可简单地表述为：
UI
U0（Uz） Iz IR IR R
U0
同理，当UI 不变，而负载电阻RL 发生变化时，同样可以维持输出电压基本不变。.其稳压过程请同学们自已分析。
从以上分析可知，稳压管的电流调节作用是这种稳压电路能够稳定输出电压的关键，即利用稳压管反向击穿时电压稍有变化就会引起反向击穿电流Iz 很大的变化，通过电阻R起着电压调整作用，以自动调节输出电压。
二．并联型稳压电路元器件的选择
1．稳压管的选择
稳压管的稳定电压按电路负载电压选择，即Uz =U0 ，为保证负载断开时不致于因Iz 过大而烧坏稳压管，它的最大稳定电流Izm 应为最大负载电流Iomax 的（2～3）倍。
２．限流电阻的计算
选取限流电阻的基本原则是：保证稳压管处于反向击穿的工作区域，即：Izmin
R≥（Uimax -Uz）/（IOmin +Izmax）
当电网电压最小时，负载电流IO 最大时，Iz 不能小于Izmin 即
R≤（Uimin -Uz）/（Izmin +Iomax）
1 电工电子技术及应用第七章《直流稳压电源》教案
（7-1）
【课题编号】
03-07-01
【课题名称】
整流电路
【教学目标】
应知：
1．整流的概念；
2．理解整流电路的工作过程及不同类型的整流电路的优缺点；
3．*了解晶闸管可控整流电路。
应会：
1．能分析负载上电压的波形，会根据电压波形判断电路的故障点；
2．正确计算电压、电流平均值，会根据电路要求选择整流电路元件参数。
【教学重点】
整流的概念及意义；整流电路的工作过程分析以及元件参数的选择。
【难点分析】
整流电路各点的电压波形分析及元件参数的选择。
【学情分析】
根据学生特点，利用“做中教”，让学生在“做”中认识各种整流电路形式，通过“现象”自主探究整流电路特点，并会结合现象分析电路的故障点。利用多媒体课件将整流电路工作过程形象化，以利于学生的理解。对于参数的计算，省却繁琐的公式推导过程及原理讲解过程，要求学生会直接根据公式进行简单计算，合理选择元件参数即可。
【教学方法】
讲授法、演示法
【教具资源】
整流二极管，整流桥，0～220V单相可调交流电源，多媒体课件，万用表，双踪示波器。
【课时安排】
2学时（90分钟）
【教学过程】
一、导入新课
直流电源在日常生活中应用很广，它的来源中，除了将其他形式的能直接转化为直流电能外，交流电经整流变为直流电也是直流电源的一种重要的形式。
【多媒体演示】（多媒体演示直流稳压电源稳压流程）
引出：交流电能变为直流电的第一个环节-----整流电路
二、讲授新课
教学环节1：单相半波整流
（一）“做中教”——单相半波整流电路实验
教师活动：投影单相半波整流电路图，让学生搭建电路。
学生活动：分组实验
（1）根据电路图，将一只变压器、一个整流二极管、一个负载电阻连接电路。
（2）闭合开关，用示波器观察交流输入端电压u1、负载两端电压u2的波形，并对波形特点作比较。 2 （3）用万用表测量交流输入端电压、负载两端电压，比较两者数值关系。
