直流稳压电源的设计及测试.doc

电子线路基础课程设计（A类） 直流稳压电源的设计和测试 班号： 小组成员：  直流稳压电源的设计和测试 （一）设计目的 1、学习直流稳压电源的设计方法 2、研究直流稳压电源的设计方案 3、掌握直流稳压电源的稳压系数和内阻测试方法 （二）技术指标 要求电源输出电压为±15V,输入电压为交流220V，最大输出电流为Iomax=500mA，稳压系数Sr≤5%。 （三）系统设计框图与系统说明以及各功能电路设计 1、电路原理 直流稳压电源的工作流程如下： 交 流 电 源 图1 直流稳压电源的设计电路框图 u u u uo t t t t 220V 50Hz uo 图2 直流稳压电源的方框图 结合图1、图2，我们得出直流稳压电源的工作原理：电路接入幅值为220V、频率为50Hz的ui，通过电源变压器，将220V的电压幅值调整为合适的电路工作压值u2。通过电源变压器输送过来的交流电，再通过桥式整流电路BRIDGE，得到单方向全波脉动的直流电压。由于单方向全波脉动的直流电压中含有交流成分，为了获得平滑的直流电压，在整流电路的后面加一个滤波电路，以滤去交流成分，电容C就起到这个作用；对于要求不高的电路，经过滤波后的直流电压可以直接应用，对于一些要求比较高的电路。我们在滤波电路的后面再接一个稳压电路，使输出的直流电压更加平滑，如集成稳压器CW7815和CW7915。 一般来说，滤波电容C1的容量比较大，本身就存在着较大的等效电感，因此对于引入的各种高频干扰的抑制能力很差。为了解决这个问题，在电容C旁并联一只小容量电容器C2，就可有效地抑制高频干扰。另外，稳压器在开环增益较高、负载较重的状态下时，由于分布参数的影响，有可能产生自激，C1、C2则兼有抑制高频振荡的作用。输出端接入电容器C3、C4，是为了改善瞬态负载响应特性和减小高频输出阻抗。 2、电源变压器单元电路的设计 源变压器T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Ui。变压器副边与原边的功率比为 图3电源变压器 电源变压器的功能是功率传送、电压变换和绝缘隔离，作为一种主要的软磁电磁元件，在电源技术中和电力电子技术中得到广泛的应用。根据传送功率的大小，电源变压器可以分为几档：10kVA以上为大功率，10kVA～0.5kVA为中功率，0.5kVA～25VA为小功率，25VA以下为微功率。 整流电路的任务是将交流电变换成直流电。完成这一任务主要是靠二极管的单向导电作用，因此，二极管是构成整流电路的关键元件。在小功率（1kW以下）整流电路中，常见的几种整流电路有单相半波、全波、桥式和倍压整流电路。（二极管用理想模型来处理，即正向导通电阻为零，反向电阻为无穷大）。 图4单相桥式整流电路图 图4是容性负载单相桥式整流电路。它的四臂是由四只二极管构成，当变压器B次级的1端（上）为正、2端（下）为负时，二极管D2和D4因承受正向电压而导通，D1和D3因承受反向电压而截止。此时，电流由变压器1端通过D4经RL，再经D2返回2端。当1端为正时，二极管D1、D3导通，D2、D4截止，电流则由2端通过D3流经RL，再经D1返回1端。因此，与单相全波整流一样，在一个周期内的正负半周都有电流流过负载，而且始终是同一方向。 负载上的直流电压UL和直流电流IL的计算： 图5单相桥式整流电路电压、电流波形图 输出电压的直流分量即为输出电压的平均值为： 输出电流平均值为： 输出电压除直流分量外，uo还有不同频率的谐波分量，如第二项为基波，第三项为二次谐波，它们反应了uo的起伏程度或者说脉动程度。其中基波峰值与输出电压平均值之比为输出电压的脉动系数S（ripple factor）,则单相桥式整流电路的脉动系数为 整流元件参数的计算：在桥式整流电路中，二级管是两两轮流导通，所以流经每个二极管的电流为： 每个二极管截止时承受的最大反向电压为： 一般电网电压的波动范围为+%10到-%10之间，实际上选用的二极管的最大整流电流和最高反向电压应该留有大于%10的余量。 滤波单元电路的设计 整流电路的输出虽为单一方向的直流电，但因其含有较大的谐波成分故波形起伏明显，脉动系数大，不能适应大多数电子设备的需要。一般整流电路之后，还需接入滤波电路（filters）以滤除谐波成分，使脉动的直流电变为比较平滑的直流电。 图6滤波电路的基本形式 滤波电路一般由电抗