模电直流稳压
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题目名称： 直流稳压电源（一） 姓 名： 郑某某 班 级： 电气101 学 号： 2010555雅蠛蝶 日 期： 2012. 7. 6 模拟电子电路课程设计任务书 一、设计题目：直流稳压电源（一） 二、设计目的： 1、 研究单相桥式整流、电容滤波电路的特性。 2、 学习稳压电源的设计方法以及主要技术指标的测试方法。 三、设计要求及主要技术指标 设计要求 1、方案论证，确定总体电路原理方框图。 2、单元电路设计，元器件选择。 3、仿真调试及测量结果。 主要技术指标 1、电网供给的交流电压U1为220V，50HZ； 2、变压器输出电压U2为18V～20V，50HZ； 3、稳压电源输出直流电压可调，最大负载电流100mA左右； 4、输出纹波电压小于5mv，稳压系数<=0.01； 5、驱动负载可调（如：120Ω6、适当考虑如何采取短路保护功能。
一、 方案论证与比较 1.1 方案提出 方案一：采用LM317及LM337分别组成独立的可调电压源 LM317可调式三端稳压器电源能够连续输出可调的直流电压，不过它只能允许可调的正电压，稳压器内部含有过流，过热保护电路；由一个电阻（R）和一个可变电位器(RP)组成电压输出调节电路，它的输入电压Vi=± 15V，输出电路为一定值，输出电压为：Vo=1.25(1+RP/R)。LM337输出为负的可调电压，采用两个独立的变压器分别和LM317及LM337组装，正输出可调集成稳压器的输出电压范围为1.2～37V，输出电流可调范围为0.1～1.5A。，它可以连续输出±1.25V~±12V的电压。 这种方法的连线组成比较简单，它适用于输出连续可调的电压，但调节的时候不容易控制输出电压。
方案二：采用固定式三端集成稳压器 固定式三端稳压器的常见产品及典型应用
此类稳压器有三个引出端：输入端、输出端和公共端。根据其输出电压极性可分为固定正输出集成稳压器（CW78系列）和固定负输出集成稳压器（CW79系列）。根据输出电流的大小又可分为CW78XX型（表示输出电流为1.5A）、CW78MXX型（表示输出电流为0.5 A）和CW78LXX型（表示输出电流为0.1A）。后面两位数字XX表示输出电压的数值，一般有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V，固定负输出集成稳压器相应也有CW79XX、CW79MXX和CW79LXX型。利用固定输出集成稳压器可组成各种应用电路。
方案三：采用LM317可调式三端稳压器以及78、79系列稳压电源 同方案一中，LM317可以输出+3~+9V的正相电压且稳压器内部含有过流，过热保护电路，而7805可以输出稳定的+5V电压、7812和7912可以分别输出+12和-12V的电压，将三路电路并联连接即可。相较方案一而言，此电路在制作上难度有所下降而且原理结构简单，所以该电源电路应采用LM317以及78、79系列集成稳压器。它分为三档输出，可以输出±12V、±9V、±5V的电压。 1.2设计方案的论证和选择
对方案一，适用于输出连续可调的电压，但是调节不容易控制；方案二要用多哥78、79系列的集成稳压器组装，比较麻烦，而且成本也较大。方案三是一个相对综合的电路。它分为三档输出，可以输出±12V、±9V、±5V的电压。 从手工操作及可行性上考虑，我们选择方案三。 二、 系统的功能及设计框图
2.1 系统的全部功能、要求及技术指标。 1、电网供给的交流电压U1为220V，50HZ； 2、变压器输出电压U2为18V～20V，50HZ； 3、稳压电源输出直流电压可调，最大负载电流100mA左右； 4、输出纹波电压小于5mv，稳压系数<=0.01； 5、驱动负载可调（如：120Ω6、适当考虑如何采取短路保护功能。 2.2确定设计框图和总体设计方案 1、直流稳压电源
直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要变压、整流、滤波、
稳压四个环节才能完成。 直流稳压电源方框图
图2 直流稳压电源的方框图
其中： （1）电源变压器：是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。
（2）整流电路：利用单向导电元件，把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电 （3）滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压。
（4）稳压电路：稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。 2、整流电路 （1）直流电路常采用二极管单相全波整流电路，电路如图3所示。
单相桥式整流电路 （2）工作原理 设变压器副边电压u2=√2U2sinωt，U2为有效值。 在u2的正半周内，二极管D1、D2导通，D3、D4截止；u2的负半周内，D3、D4导通，D1、D2截止。正负半周内部都有电流流过的负载电阻RL，且方向是一致的。如图4
单相桥式整流电路简易画法及波形图 在桥式整流电路中，每个二极管都只在半个周期内导电，所以流过每个二极管的平均电流等于输
出电流的平均值的一半，即 电路中的每只二极管承受的最大反向电压为 (U2是变压器副边电压有效值)。
3、滤波电路——电容滤波电路 采用滤波电路可滤除整流电路输出电压中的交流成分，使电压波形变得平滑。常见的滤波电路有电容滤波、电感滤波和复式滤波等。 在整流电路的输出端，即负载电阻RL两端并联一个电容量较大的电解电容C，则构成了电容滤波电路，如图5所示电路，由于滤波电容与负载并联，也称为并联滤波电路。 4、稳压电路 在设计中，常利用电容器两端的电压不能突变和流过电感器的电流不能突变的特点，将电容器和负载电
容并联或电容器与负载电阻串联，以达到使输出波形基本平滑的目的。选择电容滤波电路后，直流输出电压：Uo1=(1.1～1.2)U2，直流输出电流：（I2是变压器副边电流的有效值），稳压电路可选集成三端稳压器电路。稳压电路原理电路见图6
稳压电路原理图 三、 系统仿真调试分析 3.1软件仿真原理图
XMM1
V1220 Vrms 50 Hz 0°
D1
1G4B421243C1
330nFU1LM7805CTLINEVREGCOMMONVOLTAGEXMM2R21300ΩKey=A100%R3200ΩC310µFD21N4001D31N4001T111 C22.2mFXSC1ABExt Trig++__+_C41pFR1120ΩU2DC 1e-009Ohm0.090A+-R4120ΩKey=A0% 四、 结语 之前本以为直流稳压电源设计会很简单，而实际做起来发现并非想象中的那么简单。但最终还是有所成功的。 现在觉得，作设计就应该有种踏实的态度，简单也好，难做也罢，只要我们静下心来投入到其中，也就成功了一半。 而自己掌握的比较差，但我仔细看了看课本，所以在设计此次电源时，我脑海中就有了最初的单元电路，翻模电课本在结合自己的设计之后我完成了自己的设计，但是在做仿真的时候，本来想先熟悉一下EWB用它来做仿真的，但是掌握了EWB的基本用法之后，发现其元件库所含元件太少，尤其是其中没有LM317，集成稳压器很难找到，所以我又改用了PSPICE来做仿真，但是，由于时间仓促，而且完全不熟悉这个仿真软件，所以结果并不是很理想。但是，通过本次设计，懂得了制作过程中电路处理的方法，并了解了直流稳压电源的系统方案论证与选择和各模块方案设计与论证，让我们更进一步的了解到直流稳压电源的工作原理以及它的要求和性能指标，也让我们认识到在此次设计电路中所在的问题；而通过不断的努力去解决这些问题。
经过很长时间的探索，课程设计终于完成了。从来没有做过课程设计，刚开始虽然课程设计的题目确定了，可是由于对所选的课程设计所用到的原理不了解，对于集成直流稳压电源电路图改了又改，花了很多时间去确定电路图。通过查阅资料，才慢慢懂得集成直流稳压电源电路的原理和电路图中各个部分的作用。通过这次课程设计，懂得了不同系列的稳压器有不一样的性能，LM系列的稳压芯片能在比较大的范围内调节电压，它的稳压电路也相对78系列的稳压电路要复杂一些，与LM系列的稳压芯片连接的电阻和电位器的参数选定，有固定的计算公式。为了能使电路设计的误差更少，在设计出电路图后进行仿真。仿真也还是有一定的误差。这次的课程设计从题目的选定到最后硬件的完成、性能测试都让我受益匪浅，不但懂得了一些电路元件的性能、作用，为以后的课程设计、毕业设计奠定了基础。本次的设计让我受益匪浅，让我更进一步的了解自己的不足之处，更进一步的巩固的所学过的知识，更懂得了做任何事情都要自己主动努力去做，学习到的理论知识只有在实践中，才会真正发挥作用，也只有通过实践才能把知识运用的现实中。准备越充分，实验越顺利。古人云：“磨刀不误砍柴工”。前期的知识储备、文献储备、材料准备、方法准备可以避免手忙脚乱，充分的预实验使你充满信心。一步一个脚印，就不必“从头再来”。最不能容忍的是在开始的几步偷懒，造成后面总有一些无法排除的障碍。态度决定一切。这次试训更让我明白了一个道理“态度决定一切”，让我认识到不管以后做什么事，都应抱着认真的态度。
通过这次对直流稳压电源的制作，使自己对其更深层次的了解了，在实验过程中学习到了许多课堂上无法学到的知识，收获颇多。加深了对知识的了解，并有所巩固，在此基础上得到了升华。通过自身的动手实践，提高了自己的实际操作能力，在这次实训中受益匪浅。
