模拟电子技术课程设计报告
直流稳压电源设计
专 业: 班 级: 姓 名: 学 号: 指导老师:
电子通信与物理学院
日 期: 2014 年 6 月 10日
直流稳压电源设计
一、设计功能概述
本次设计的设计要求为：设计一个直流稳压电源；输入交流电压220v；输出直流电压5v；输出电流1A；输出最大纹波电压小于10mV。
本文所设计的直流电源为单相小功率电源，它将频率为50Hz、有效值为220v的单相交流电压转换为输出稳定的5v直流电压。在负载电阻为几十到几千欧姆时其输出电压稳定，纹波电压小于10mv；最大输出电流可达1A。电路设计方面采用电源变压器电路、整流电路、滤波电路、稳压电路组成直流稳压电源电路。 其中，整流电路采用单相桥式整流电路；滤波电路采用电解电容滤波电路；稳压电路串联型稳压电路。
直流电源在
二、设计步骤 1、原理分析
单相交流电经过电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路转换成稳定的直流电压，其方框图及如图1.1所示。
图1.1
电源变压器是为了降低从电网输入电压的有效值。直流电源的输入为220V的电网电压，一般情况下，所需直流电压的数值和电网电压有效值相差较大，因而需要通过电源变压器降压后，再对交流电压进行处理。变压器副变电压有效值决定于后面电路的需要。
整流电路把变压器副边的交流电压转化为直流电压。即正弦波电压转换为单一方向的脉动电压，但整流电路的输出仍有较大的交流分量，会影响负载电路的正常工作。
采用电容滤波电路可以有效减小电压的脉动，使输出电压平滑。交流电压通过整流、滤波后虽然变为分量较小的直流电压，但是当电网电压波动或者负载变化时，其平均值也会随之变化。为了稳定电压需要用到稳压电路。
本文采用具有放大环节的串联型稳压电路，可以使直流电压基本不受电网电压波动和负载电阻变化的影响，从而获得足够高的稳定性。下面分别介绍一下各个部分的原理。
（1）单相桥式整流电路
为了克服单相半波整流电路的缺点，本文所设计直流稳压电源采用单相全波整流电路。
①电路组成
图1.2
如上图所示，单相桥式整流电路的主要部件是四个二极管，它们以图中所示方式连接，构成全波整流电路。
②工作原理
其构成原则就是保证在变压器副边电压u2的整个周期内，负载上的电压和电流方向始终不变。设变压器副边电压为u2?2U2sinwt,U2为其有效值。当u2为正半周时，电流由D1正极流入，经RL、D3形成回路,因而负载电阻上的电压等于变压器副变电压，即u0 = u2,D2和D4管承受的反向电压为-u2。当u2为负半周时，电流由D2正极流入，经过RL、D4形成回路，因而负载电阻上的电压-u2,即u0 = - u2,D1、D3承受的反向电压为u2。
由于D1、D3和D2、D4两对二极管交替导通，致使负载电阻RL上在u2的整个周期内都有电流通过，而且方向不变，输出电压u2?|2U2sin ?t|。图1.2所示为单相桥式整流电路各部分电路各部分的电压和电流波形。
③输出电压平均值UO(AV)和输出电流平均值IO(AV)
根据图1.2中所示uo的波形可知，输出电压的平均值
UO(AV)??1??02U2sin?td(?t)
解得
UO(AV)?22U2??0.9U2
输出电流的平均值（即负载电阻中的电流平均值）
0.9U2UO(AV)IO(AV)?RL?RL
（2）电容滤波电路
电容滤波电路是最常见也是最简单的滤波电路，在整流电路的输出端（即负载电阻两端）并联一个电容即构成电容滤波电路，如图1.3所示。滤波电容容量较大，因而一般均采用电解电容，在接线时要注意电解电容的正负极。电容滤波电路利用电容的充放电作用，使输出电压趋于平滑。
图1.3
图1.4
①滤波原理
当变压器副边电压u2处于正半周并且数值大于电容两端电压uc时，二极管D1、D3导通，电流一路流经负载电阻RL，另一路对电容C充电。因为在理想情况下，变压器副边无损耗，二极管导通电压为零，所以电容两端电压uc与u2相等，见图1.4中曲线的ab段。当u2上升到峰值后开始下降，电容通过负载电阻RL放电，其电压uc也开始下降，趋势与u2基本相当，见图1.4中曲线的bc段。但是由于电容按指数规律下降，所以当u2下降到一定数值后，uc的下降速度小
于
模电课程设计 直流稳压电源
