直流稳压电源的设计

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1、中北大学 毕业论文题 目 直流稳压电源的设计 学生姓名： 学号： 学 院： 函授站点： 专 业： 指导教师： 年 月中北大学成人教育学院毕业设计说明书直流稳压电源的设计摘 要直流稳压电源作为直流能量的提供者，在各种电子设备中，有着极其重要的地位，它的性能良好与否直接影响整个电子产品的精度、稳定性和可靠性。随着电子技术的日益发展，电源技术也得到了很大的发展，它从过去一个不太复杂的电子线路变为今天具有较强功能的模块。实现电源稳定的方式，逐渐由传统的分立式元器件稳压电源发展到今天的集成稳压电源。在各种电器和电子设备中，直流稳压电源是最常用的部件。尽管绝大部分情况下仅需要输出电压固定且稳定的电源，但在

2、某些场合却需要输出电压可变的可调电源。几乎所有的电子产品尤其是无线通讯产品的供电大量采用直流稳压电源，所以我将直流稳压电源作为毕业设计的题目，本论文详细介绍了直流稳压电源各组成部分的工作原理及参数的计算。关键词：变压，整流，滤波，单片机，稳压目 录第一章 直流稳压电源的组成11.1直流稳压电源的基本组成11.1.1交流电压变换部分11.1.2整流部分11.1.3滤波部分11.1.4稳压部分21.2整流电路21.2.1单相桥式整流电路的组成21.2.2工作原理31.2.3输出电压平均值UO（AV）和输出电流平均值IO（AV）41.2.4二极管的选择41.3滤波电路51.3.1滤波原理51.3.2

3、输出电压平均值71.3.3脉动系数81.3.4整流二极管的导通角91.3.5电容滤波电路的输出特性和滤波特性91.4 稳压电路101.4.1稳压电路组成 101.4.2稳压原理 11第二章 各元件指标选择与计算 132.1次级电压V2132.2整流管参数 132.3滤波电容 152.4调整管 152.5采样电阻 162.6过流保护 16第三章 用单片机实现输出电压的连续可调 19结论22参考文献23致谢247 第一章 直流稳压电源的组成1.1直流稳压电源的基本组成降压 变压器直流稳压电源由电源变压器、整流器、滤波器、稳压器等几部分组成，其组成框图如图1-1：稳压电路量程选择整流 与滤波电压输出

4、DCACAC输出电压控制控制信号 图 1-1 直流稳压电源1.1.1 交流电压变换部分 一般的电子设备所需的直流电压较之交流电网提供的220V电压相差较大，为了得到输出电压的额定范围，就需要将电网电压转换到合适的数值。所以，电压变换部分的主要任务是将电网电压变为所需的交流电压，同时还可以起到直流电源与电网的隔离作用。变压器副边电压有效值决定于后面电路的需要。1.1.2 整流部分 整流电路的作用，是将变换后的交流电压转换为单方向的脉动电压。由于这种电压存在着很大的脉动成分（称为纹波），因此一般还不能直接用来给负载供电，否则，纹波的变化会影响负载电路的性能指标。1.1.3 滤波部分 滤波部分的作用

5、是对整流部分输出的脉动直流电进行平滑，使之成为含交变部分很小的直流电压。也就是说，滤波部分实际上是一个性能较好的低通滤波器，且其截止频率一定低于整流输出的基波频率。1.1.4 稳压部分 尽管经过整流滤波后电压接近于直流电压，但是其电压值的稳定性很差，它受温度、负载、电网电压波动等因素的影响很大，因此还必须有稳压电路，以维持输出直流电压的基本稳定。1.2 整流电路在分析整流电路时为了突出重点，简化分析过程，这里假定负载为纯电阻性；整流二极管为理想二极管，即加正向电压导通，且正向电阻为零，外加反向电压截止，且反向电流为零；变压器无损耗，内部压降为零等。1.2.1 单相桥式整流电路的组成单相桥式整流

6、电路由四只二极管组成，其构成原则就是保证在变压器副边电压的整个周期内，负载上的电压和电流方向始终不变。若达到这一目的，就要在的正、负半周期内正确引导流向负载的电流，使其方向不变。设变压器副边两端分别为和，则为“+”、 为“”时应有电流流出点，为“” 、为“+”时应有电流流入点；相反，为“+” 、为“”时应有电流流入点，为“”、为“+”时应有电流流出点；因而和点均应该分别接两只二极管，以引导电流。如图所示 图 1-2单相桥式整流电路1.2.2 工作原理设变压器副边电压, 为有效值。当为正半周时，电流有点流出，经、流入点，如图所示，因而负载电阻上的电压等于变压器副边电压，即，和管承受的反向压力为。

7、当为负半周时，电流由点流出，经、流入点，如图所示，负载电阻上的电压等于，即，、承受的反向压力为。这样由于、和、两对二极管交替导通，致使负载电阻上在的整个周期内都有电流流过，而且方向不变，输出电压。图所示为单向桥式整流电路各部分的电压和电流的波形。图1-3 单向桥式电路电压和电流的波形1.2.3 输出电压平均值和输出电流平均值根据图所示的波形可知，输出电压的平均值 解得 由于桥式整流电路实现了全波整流电路，它将的负半周也利用起来，所以在变压器副边电压有效值相同的情况下，输出电压的平均值是半波整流的两倍。输出电流的平均值（即负载电阻中的电流平均值） 在变压器副边电压相同、且负载也相同的情况下，输出

8、电流的平均值也是半波整流的两倍。根据谐波分析，桥式整流电路的基波的角频率是的2倍，即，。故脉动系数 与半波整流电路相比，输出电压的脉动减小很多。1.2.4 二极管的选择根据图所示的波形可知，二极管承受的最大反向电压 考虑到电网电压的波动范围为，在实际选用二极管时，应至少有的余量，选择最大整流电流和最高反向工作电压分别为 结 论以单片机系统为基础而设计出来的稳压电源，利用它对采样数据进行各种计算，从而可排除和减少由于干扰信号和模拟电路引起的误差，大大提高稳压电源输出电压和控制电流精度，降低了对模拟电路的要求。本电源以常规稳压电源为基础电源，以高性能单片机和数模转换器为控制电路，在控制和检测软件支

9、持下，把预先给定值通过单片机的的输出口送至相应的的转换器转换为相应的给定模拟电压，以替代常规稳压电源中的比较参考电压，使输出电压或电流随着参考电压的变化而变化。参考文献1 清华大学电子教研组 编，童诗白 华成英 主编：模拟电子技术基础（第三版），北京：高等教育出版社，年2 康华光 主编：电子技术基础（模拟部分）（第四版），高等教育出版社3 清华大学电子教研组 编，阎 石 主编：数字电子技术基础（第四版），北京：高等教育出版社，年4 臧春华 主编：电子线路设计与应用，北京：高等教育出版社，年月5 华永平 陈 松 编著：电子线路课程设计，南京，东南大学出版社, 年月6 李维祥 主编： 单片机原理与应用,天津,天津大学出版社, 年月7 李 芷 主编：微机原理与接口技术,北京，电子工业出版, 年月致 谢通过本次毕业设计，在指导教师的精心指导和严格要求下，获得了丰富的理论知识，极大地提高了实践能力，并对当前电子领域的研究状况和发展方向有了一定的了解，本次设计对我今后进一步学习电子方面的知识以及在今后工作中处理问题都有极大的帮助。另外,此次毕业设计还得到了各位领导和老师的大力支持,以及同学的帮助,在此，我忠心感谢老师以及同学的帮助和支持。在将来的学习和工作中，我将以更好的成绩来回报各位领导和老师。