集成直流稳压电源设计(本科毕业论文完整版)(2)

全球化发展的今天，只有满足国际标准的电源产品才能获得进出各国的通行证。

电源可以分为交流电源和直流电源，它是任何电子设备都不可缺少的重要组

成部分。交流电源一般为220V、50Hz电源，但许多家用电器设备，电子产品都

要采用直流电源作为供电能源，比如收音机、电视机、带微处理器控制的家电设

备等。现在所使用的大多数电子设备，几乎都必须用到直流稳压电源供电，才能

使其正常工作，而如今最常使用的是能将交流电网的交流电压转换为稳定直流电

压的直流电源，由此可见直流稳压电源在电子设备中起着非常重要的作用，直流

电源为电子、电气设备能够正常稳定的工作提供保证。电网的220V、50HZ的单

向交流电经电源变压器降压后，再经过整流滤波过程可获得电压较低的小功率直

流电源。又因为一般的电网电压会有±10%幅度的波动变化，必须将整流滤波后

的直流电压经过稳压电路稳定后再提供给负载，才能够使负载上直流电源电压受

电网波动因素的影响程度达到最小，保证电子设备的正常工作。

1.3 直流稳压电源概述

在电子电路和电子设备中，一般都需要电压稳定的直流电源供电，作为电

子电路中必不可少的重要组成部分，它的作用有两个方面，一是为各级电路中的

三极管提供合适的偏置，其次是作为整个电子电路提供能量来源。常见的供电方

式有两种，一种是采用干电池、蓄电池或其他形式向电路供电，这种供电方式是

用化学能或其他形式的能量转化为电能之后，向电路提供能量，这种方式的缺陷

在于能量的使用要受很多实际条件（如电池的容量）的限制；另一种方式是利用

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电网向电路供电，这种供电方式是把电网的交流电经过降压、整流、滤波和稳压

之后，转化为直流电向电路提供能量，因为电网所提供的能量是源源不断的，所

以这种供电方式具有很大的优势，也被广泛的使用。直流稳压电源的基本组成结

构可以用图1-1表示，它一般是由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路

等四部分组成。

图1-1直流稳压电源结构图

电源变压器的作用是是将交流电网220V的电压变为所需要的电压值，通过

整流电路可以将交流电压变成脉动的直流电压。因为这种脉动的直流电压中还含

有较大的纹波，所以必须通过滤波电路加以滤除，才能得到平滑的直流电压。但

这样的电压还随电网电压波动，电网波动一般在±10%左右，会受负载和温度的

变化而变化。因而在整流、滤波电路之后，电源还需接稳压电路。稳压电路的作

用是当电网电压波动、负载和温度变化时，保证输出直流电压稳定。

在电子设备中，所需的直流电压比较小，一般在千瓦以下，但是要求电压具

有较高的稳定性。通常对直流电源的性能要求是：输出电压稳定、纹波小、负载

能力强等。直流电源的性能指标主要有如下几个：

（1）输入电压Ui。

电源所要求的输入电压，一般是220V、50Hz 的交流电。

（2）额定输出电压U0 。

电源输出的直流电压，可变电源的某个范围值。

（3）最大输出电流Imax 。

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电源在额定输出电压U0 下工作时，所能提供的最大输出电流。有时也用

最大输出功率Pmax 来表示。

（4）纹波系数S 。

电源输出电压所含有的基波分量的峰值与输出直流电压之比，它反应了输出

电压的稳定程度。

1.4 本文研究的主要内容

（1）复习电子电路的相关知识，了解直流稳压电源的组成和工作原理。查

阅并收集与本课题有关的资料。

（2）设计直流稳压电源，满足性能指标要求，并对设计电路进行工作原理

分析，元件参数计算及元件选择。

（3）对所设计电路进行仿真与调试。

（4）关于直流电源设计和仿真的总结与体会。

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第二章 设计方案

2.1 设计的目的和任务

2.1.1 设计的目的

随着电子技术的发展，电子设备在人们的日常生活和生产中的地位也越来越

重要，直流稳压电源是许多电子设备不可缺少的组成部分，它被广泛的应用于教

学、科研等诸多领域。通过直流稳压电源的设计和对所设计电路进行仿真与调试，

巩固所学的电子技术知识，提高对电路的设计、分析、应用和仿真的能力，为今

后的从事相关的研发工作奠定基础。

2.1.2 设计的任务

设计一个直流稳压电源，使之能够满足性能指标要求，能够对设计电路进行

工作原理分析，计算出相关元器件参数，选择符合要求的各种电路元器件；利用

仿真软件对所设计电路进行仿真与调试；对直流稳压电源的仿真调试结果进行分

析和总结。

直流稳压电源的主要设计指标如下：

(1) 输出电压Uo及最大输出电流Iomax：

I 档 ： Uo=±12V对称输出,Iomax=100mA;

II档 ： Uo=+5V,Iomax=300mA;

III档 ： Uo=(+3～+9)V连续可调,Iomax=200mA。

(2) 纹波电压： Uop–p≤5mV。

(3) 稳压系数：SU<=0.005。

（4）具有过流保护功能。

2.2 设计的思路

直流稳压电源是一种将220V、50Hz的交流电转换成稳定直流电压的装置，

它需要经过变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。如图2-1所示

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图2-1 直流稳压电源设计波形变化图

直流稳压电源设计的基本思路为：

（1）电网提供的电压为交流220V(有效值)50Hz，若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。

（2）经过电源变压器降压后的交流电压，通过整流电路进行整流，可以变

成单向的脉动直流电，但其幅度变化大。

（3）脉动大的直流电压还须经过滤波电路才能变成平滑且脉动小的直流电，

即将直流电中的交流成份滤掉，保留其直流成份。

（4）滤波后的直流电压，再通过稳压电路进行稳压，便可得到基本不受外

界因素影响的稳定直流电压输出，这时候才可以供给负载RL。

2.3 设计的电路选择

1.整流电路的设计

方案一:采用半波整流电路

半波整流电路如图2-2所示，半波整流电路只利用电源输出电压的正半周，

电源的利用效率非常低，会带来很大的资源浪费，它仅在高电压、小电流等少数

情况下使用，一般半波整流电路电源电路中很少使用。

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图2-2 半波整流电路图

方案二：采用全波整流电路

全波整流电路图见如图2-3所示，全波整流电路中的每个整流二极管上流过

的电流只是负载电流的一半，比半波整流小一倍，它所使用的整流器件较半波整

流时多一倍。全波整流电路的整流电压脉动较小，变压器的利用率比半波整流时

高很多，整流器件所能承受的反向电压较高。但是全波整流电路需要特制的变压

器才能正常工作，变压器二次绕组需要一个中心抽头，制作起来会比较麻烦。

图2-3 全波整流电路图

方案三：采用桥 …… 此处隐藏：2406字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……