衡阳师范学院Array物理与电子信息科学系《模拟电子技术》课程设计报告可调直流稳压电源的设计专业电子信息科学与技术班级2班学生姓名李丹指导教师陈列尊提交日期 2014 年 1 月10日目录第一部分设计任务1.1 设计题目及要求 (1)1.2 备选方案设计与比较 (2)1.2.1 方案一 (3)1.2.2 方案二 (4)1.2.3 各方案分析比较 (6)第二部分设计方案2.1总体设计方案说明 (7)2.2 模块结构与方框图 (8)第三部分电路设计与器件选择3.1 功能模块一（实际名） (9)3.1.1 模块电路及参数计算 (10)3.1.2 工作原理和功能说明 (11)3.1.3 器件说明（含结构图、管脚图、功能表等） (12)3.2 功能模块二（实际名） (13)3.2.1 模块电路及参数计算 (14)3.2.2 工作原理和功能说明 (15)3.2.3 器件说明（含结构图、管脚图、功能表等） (16)3.3 功能模块三（实际名 (17)3.3.1 模块电路及参数计算 (18)3.3.2 工作原理和功能说明 (19)3.3.3 器件说明（含结构图、管脚图、功能表等） (20)第四部分整机电路4.1 整机电路图（非仿真图） (21)4.2 元件清单 (22)第五部分电路仿真5.1 仿真软件简介 (23)5.2 仿真电路图 (24)5.3 仿真结果（附图） (25)第六部分安装调试与性能测量6.1 电路安装 (26)（推荐附整机数码照片）6.2电路调试 (27)6.2.1 调试步骤及测量数据 (28)6.2.2 故障分析及处理 (29)6.3整机性能指标测量（附数据、波形等） (30)课程设计总结 (31)报告正文的排版参照学院毕业论文(设计)格式进行。

第一部分：设计任务1.1设计题目及要求1.1.1设计题目用分立元件设计制作一个输出电压可调的直流稳压电源。

1.1.2 设计要求a 、输入220V交流，通过电路输出1.25 V~10V左右的直流电压。

b、通过改变滑线变阻器的阻值来改变输出的直流电压幅值。

C、稳压系数Sr < 3×10-3。

d 、输出电压Vo 及最大输出电流Iomax：I挡 VO =±12V对称输出，Iomax= 100mA；Ⅱ挡 VO =±5V，Iomax= 300mA；Ⅲ挡 VO =±3~±9V，Iomax= 800 mA）；纹波电压：△Vop-p≤5mV;1.2备选方案设计与比较1.2.1方案一采用变压器、二极管、电阻、稳压管、三极管等元器件。

220V的市电经变压器变压后变成电压值较小的交流，再经桥式整流电路和滤波电路形成直流，稳压部分采用串联型稳压电路。

比例运算电路的输入电压为稳定电压，且比例系数可调，所以其输出电压也可以调节;同时进行了过流保护。

基准电压采用发光二极管使输出电压尽可能的向低靠近。

1.2.2 方案二变压、整流和滤波电路与方案一相同，其中在方案一的基础上加过压保护，基准部分采用稳压管。

1.2.3 各方案分析比较由于方案二元器件过多，成本较高。

方案一相对而言比较简单。

方案一的电压可以实现尽量向低端靠近，所以我们采用方案一。

第二部分设计方案2.1总体设计方案说明2.1.1 设计思路（1）电网供电电压交流220V(有效值)50Hz，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）降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大）。

（3）脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成份滤掉，保留其直流成份。

（4）滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出，供给负载RL。

2.1.2 直流稳压电源原理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源的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节组成，如下：（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、2模块功能与方块图2.2.1 整流部分2.2.2 滤波电路2.2.3 过流保护2.2.4 取样与基准3.1 功能模块一（变压器电路） 3.1.1 模块电路及参数计算电源变压器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：P2/ P1=η。

式中，η变压器的效率一般整流 滤波电路有2V 以上的电压波动（设为 ΔUD ）。

调整管T1的管压降（UT1）CE 应 维持在3V 以上，才能保证调整管T1工 作在放大区。

整流输出电压最大值为 12V ，桥式整流输出电压是变压器次级 电压的1.2倍。

当电网电压下降10%，变压器次级输出电压应能保证后续电路工作，那么电压器B1次级输出电压 图1 （UB ）omin ＝（ΔUD ＋（UT1）CE ＋UR4+（UO ）MAX ）÷1.2 （UB ）omin ＝（2V ＋3V+0.7×1＋12V ）÷1.2≈15V 则变压器B1次级额定电压为： （UB ）O ＝（UB1）omin ÷0.9 （UB ）O ＝15V ÷0.9≈16.7V当电网电压上升+10%，变压器的输出功率最大。

这时稳压电源输出的最大电流（IO ）MAX 为700mA 。

此时变压器次级电压（UB ）OMAX 为：（UB ）OMAX ＝（UB1）O ×1.1 （UB ）OMAX ＝16V ×1.1≈18VR10.1kR20.14kD2LED0%RV10.36k+88.8Volts+88.8AmpsC2400uFR71kQ22N2222Q52N2222变压器B1的设计功率为： PB ＝（UB ）OMAX ×（IO ）MAX PB1＝18V ×700mA ＝12.6VA为保证变压器留有一定的功率余量，确定变压器B 的额定输出电压为17V ，额定功率为13VA 。

3.1.2 功能模块2（整流部分）如图一，其实桥式整流电路相当于理想二极管，即正偏时导通，电压降为零，相当于理想开关闭合；反偏时截止，电流为零，相当于理想开关断开。

整流电路包括单向半波整流电路和桥式整流电路。

半波整流电路结构简单，使用元件少，但整流效率低，输出电压脉动大。

因此，它只适用于要求不高的场合。

为了克服半波整流的缺点，常采用桥式整流电路。

本次实验采用了单相桥式整流滤波电路。

这一部分主要由四个整流管D1～D4组成，所以我们只需要计算其中一个的参数。

整流管D1的最大整流电流为：（ID1）MAX ＝0.5×IO （ID1）MAX ＝0.5×700mA ＝0.35A考虑到取样和放大部分的电流，可选取最大电流（ID1）MAX 为0.4A 。

整流管D1的耐压（VD1）RM 即当市电上升10％时D1两端的最大反向峰值电压为：（VD1）RM ≈√2（1+10%）UBIO=28V使用整流桥的原因：电源变压器在正负周期都有电流供给负载，电源变压器得到充分的利用，且效率高。

3.1.3 功能模块3（滤波）当最不利的情况下，即输出电压为12V ，负载电流为700mA 时：C1＝5×0.5×T ÷（UO ÷IO ）C1＝5×0.5×0.02S ÷（12V ÷0.7A ）≈3000μF当市电上升10％时整流电路输出的电压值最大，此时滤波电容承受的最大电压为：VC1＝UBOMAX ＝18V电路输出端与负载之间并联一个大电容。

原理如下：在整流常用的整流滤波电路有全波整流滤波，桥式整流滤波，倍压整流滤波。

此电路采用的是电容滤波电路，即在桥式整流电路采用电容滤波后使二极管得到的时间缩短，由于电容C 充电的瞬时电流较大，形成了浪涌电流，容易损坏二极管，故在选择二极管时，必须留有足够的电流裕量，以免烧坏。

滤波电容C 满足：RLC=(3～5)T/2式中T 为输入的交流信号周期；RL1为整流滤波电路的等效负载电阻这里主要计算滤波电容的电容量C1和其耐压VC1值。

根据滤波电容选择条件公式可知滤波电容的电容量为（3－5）×0.5×T ÷R ，当取5时，市电频率是50Hz ，则T 为0.02S ，R 为负载电阻实际上普通电容都是标准电容值，只能选取相近的容量，这里可以选择3300 F 电容。

耐压可选择25V 以上。

3.1.4 功能模块4（调整放大电路）（PT1）CM ＝（UBOMAX －UOMIN ）×（IT1）CM （PT1）CM ＝（18V-5V ）×800mA ＝10.4W考虑到留有一定余量，可取（PT1）CM 为12W 选择调整管T1时需要注意其放大倍数β≥40。

调整管T2各项参数的计算原则与T1类似，下面给出各项参数的计算过程。

（BVT2）CEO ＝（BVT1）CEO ＝（UB1）Omax ＝18V 同样考虑到留有一定余量，取（BVT2）CEO 为20V 。

（IT2）CM ＝（IT1）CM ÷βT1 （IT2）CM ＝700mA ÷40≈18mA（PT2）CM ＝（（UB1）OMAX －UOMIN ）×（IT2）CM （PT2）CM ＝（18V －5V ）×18mA ≈0.2W在选取原件时考虑到一定的余量，我们选择时尽量高于计算值。

选择调整管T2时需要注意其放大倍数β≥80。

则此时T2所需要的基极驱动电流为： （IT2）MAX ＝（IT2）CM ÷βT1＝18mA ÷80＝0.225mA 3.1.5 功能模块5（取样）300uFVomax=(R1+R2+RV1)∙ VREF/R2又发光二极管的基准电压VREF=2v所以R1=18/5R2RV1=7/5R2所以R2=0.1K R1=0.36K Rv1=0.14K 3.1.6功能模块6（过流保护）第五部分电路仿真5.1 仿真软件简介Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。

它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。