題目名稱：直流穩壓電源

姓名：*

班級：電信162

學號：201633675304

模擬電子技術課程設計任務書

適用專業：電子信息工程專業

設計周期：一周

一、設計題目：直流穩壓電源

二、設計目的及要求

1.1 設計目的

1、通過集成直流穩壓電源的設計，安裝和調試，學會選擇變壓器、整流二極管、濾波電路、集成穩壓器及相關元器件設計直流穩壓電源；

2 、仿真并焊接直流穩壓電源。

3、掌握直流穩壓電路的調試及主要技術指標的測試方法。

1.2 設計要求

1、要求設計制作一個直流穩壓電源，可將220V/50HZ交流電源輸出±12V(±5V)直流電壓；

2、仿真直流穩壓電源；

  3、電網供給的交流電壓U1為220V，50HZ。 變壓器輸出電壓U2為18V～20V，50HZ。

4、穩壓電源輸出直流電壓可調，且輸出電流可擴展。

5、安裝調試后焊接并書寫課程設計報告書。

6、答辯驗收。

三、設計原理及方案比較

四、設計報告總結（要求自己獨立完成，不允許抄襲）。

1、 對所測結果（如：變壓器的輸出，濾波輸出，穩壓輸出進行測量）進行全面分析，總結穩壓電路穩壓的條件條件。

2、 分析討論測試中出現的故障及其排除方法。

3、 體會與收獲。

一、方案論證與比較

1.1 方案提出

方案一：由交流電壓源提供220V和50Hz的交流電壓U1，經過電源變壓器，輸入18~20V的交流電壓U2，再經過整流管，將交流電壓變直流電壓。信號經過  型濾波電路，濾除直流電壓中含有的較大的紋波。接著信號進入輸出電壓可調的穩壓電路，該穩壓電路的原型為書本P500的圖11.2.6，輸出端加上萬用表測量直流電壓中的紋波電壓，示波器可以用來檢測電壓信號。

方案二：在方案一的基礎上增加可調電阻，實現輸出電壓可調。

1.2設計方案的論證和選擇

1、利用電源變壓器將電網電壓變為所需交流電壓。

變壓器是變換交流電壓、電流和阻抗的器件，當初級線圈中通有交流電流時，鐵芯(或磁芯)中便產生交流磁通，使次級線圈中感應出電壓(或電流)。變壓器由鐵芯(或磁芯)和線圈組成，線圈有兩個或兩個以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級線圈，其余的繞組叫次級線圈。在發電機中，不管是線圈運動通過磁場或磁場運動通過固定線圈，均能在線圈中感應電勢，此兩種情況，磁通的值均不變，但與線圈相交鏈的磁通數量卻有變動，這是互感應的原理。變壓器就是一種利用電磁互感應，變換電壓，電流和阻抗的器件。

2、利用整流電路將交流電壓變換為單方向脈動的直流電壓。

單相橋式整流器電路的工作原理：電路中采用四個二極管，互相接成橋式結構。利用二極管的電流導向作用，在交流輸入電壓U2的正半周內，二極管D1、D3導通，D2、D4截止，在負載RL上得到上正下負的輸出電壓；在負半周內，正好相反，D1、D3截止，D2、D4導通，流過負載RL的電流方向與正半周一致。如圖所示：

特點：輸出電壓高，紋波電壓 小，管子承受的反向電 壓較低，效率高。

優勢：直流成分較高，電源變壓器利用率高。

3、利用濾波電路將整流輸出的脈動直流電壓進行平滑。

電容濾波電路原理：當電路采用電容濾波，輸出端空載，設初始時電容電壓uC為零。接入電源后，當u2在正半周時，通過D1、D3向電容器C充電；當在u2的負半周時，通過D2、D4向電容器C充電，充電時間常數為 。空載時橋式整流電容濾波電路中包括變壓器副邊繞組的直流電阻和二極管的正向導通電阻。由于一般很小，電容器很快就充到交流電壓u2的最大值，如波形圖2（b）的時刻。此后，u2開始下降，由于電路輸出端沒接負載，電容器沒有放電回路，所以電容電壓值uC不變，此時，uC＞u2，二極管兩端承受反向電壓，處于截止狀態，電路的輸出電壓，電路輸出維持一個恒定值。

特點：（1）其適用于小電流負載。                          

     （2）電容濾波電路的外特性比較軟。

4、利用穩壓電路維持輸出電壓穩定。

原理：穩壓二極管穩壓電路是利用穩壓管在反向擊穿時電流可在較大范圍內變動  但擊穿電壓卻基本不變的特點實現的

功能：穩定電壓部分

作用：維持輸出電壓穩定

二、系統的功能及設計框圖

2.1 系統的全部功能、要求及技術指標。

1、制作一個直流穩壓電源，可將220V/50HZ交流電源輸出±12V(±5V)直流電壓；

2、仿真直流穩壓電源；

3、電網供給的交流電壓U1為220V，50HZ。 變壓器輸出電壓U2為18V～20V，50HZ。

4、穩壓電源輸出直流電壓可調，且輸出電流可擴展。

2.2確定設計框圖（系統包含的單元電路及結構）和總體設計方案

2.3單元電路的分析與設計：各功能模塊電路的定性說明以及計算分析。

（1）電源變壓器：降壓，將220V的交流電壓變換為18~20V的輸出電壓電壓，以提供整流濾波電路所需電壓。

（2）橋式整流電路：利用橋式整流電路，把50Hz的正弦交流電變換成脈動的直流電。

（3）濾波電路：把經過橋式整流電路得到的直流電壓的紋波濾去，但其輸出電流電壓不太穩定。

（4）穩壓電路：進一步消除紋波，提高電壓的穩定性和帶載能力。

（5）穩壓部分增加滑動變阻器，實現輸出電壓在一定范圍內可調。

三、系統調試分析

方案一：固定輸出電壓電路

輸入電壓為220V，50Hz交流電壓，電路波形顯示為正弦波，符合技術指標3。

調試萬用表1，電源變壓器輸出的電壓U2為19.992V，在18V~20V范圍內，符合技術指標3。

電路將交流電源輸出為直流電壓，正端12.538V，負端-12.549V，基本滿足±12V直流電壓的要求，符合技術指標1。

方案二：可調輸出電壓電路

              經過橋式整流形成脈動的直流電，再經過濾波電路，部分紋波電路濾去，波形呈鋸齒波。

調節滑動變阻器，輸出電壓變化，但此電路穩壓效果較差，輸出電壓有略微浮動。

四、結語

    直流穩壓電源是能為負載提供穩定直流電源的電子裝置。直流穩壓電源的供電電源大都是交流電源，當交流供電電源的電壓或負載電阻變化時，穩壓器的直流輸出電壓都會保持穩定。 本設計電路的裝置簡單易懂，成本低，輸出二三十伏的可調直流電壓，具有較好的使用價值。

直流穩壓電源引可廣泛應用于國防、科研、大專院校、實驗室、工礦企業、電解、電鍍、直流電機、充電設備等。（1)可用于各種電子設備老化，如PCB板老化，家電老化，各類IT產品老化，CCFL老化，燈管老化　(2)適用于需要自動定時通、斷電，自動記周期數的電子元件的老化、測試　(3)電解電容器脈沖老練　(4)電阻器，繼電器，馬達等測試老練　(5)整機老練；電子元器件性能測試，例行試驗。

個人感悟與體會：

本次的課程設計主要是自己通過自學Multisim10軟件，能夠熟練地進行電路的仿真與電子設計，通過網上查閱相關資料，結合自己所學的相關知識，進行了電路的設計與演示。在初期階段，由于軟件中含有英文，所以在初期會感覺困難，但是在我的堅持努力下，開始適應了這個軟件。我認為，對于做學問這件事，應之以恒的探索精神，因為對于我們大學生來說，自學能力非常重要，培養自學能力對我們今后的發展也是至關重要。不斷探索，不斷開拓，才能將自己的自學能力得到提高。該軟件主要作用是仿真，對于我們今后的實際連接電路有重要的作用。當有一種持之以恒的探索精神，因為對于我們大學生來說，自學能力非常重要，培養自學能力對我們今后的發展也是至關重要。不斷探索，不斷開拓，才能將自己的自學能力得到提高。該軟件主要作用是仿真，對于我們今后的實際連接電路有重要的作用。

附錄1：元器件清單

• 電源：（220v，50Hz）×2
  

附錄2：總體電路原理圖

方案一：

方案二：