-9V串联型直流稳压电源设计报告

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2013级

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模拟电子技术课程设计 ※

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-9V串联型直流稳压电源设计

姓 名 学 号 院、系、部 班 号 完成时间

摘 要

本文通过用单端集成稳压器设计一个 -9v的直流稳压电源，在一定的分析之后，来了解三端集成稳压器的工作原理。主要介绍了变压器、整流二极管的选取，以及过流保护的应用。同时进行了仿真分析与调试保证设计的正确。

关键词：三端集成稳压器 直流稳压电源 整流 滤波 过流保护

目 录

第1章 设计任务及要求 .............................................................. 1 第2章 设计步骤及原理说明 .......................................................... 1 2.1原理说明 ....................................................................... 1 2.2电路框图 ....................................................................... 1 第3章 电路的设计步骤及各部分的设计说明 ............................................ 2 3.1滤波器的设计电路 ............................................................... 2 3.2整流的电路设计 ................................................................. 2 3.3滤波电路及滤波电容的选择 ....................................................... 3 3.4稳压电路 ....................................................................... 3 3.5保护电路 ....................................................................... 4 第4章 元件参数的计算选择 .......................................................... 4 4.1整流电路的参数 ................................................................. 4 4.2电容电感滤波电路的参数 ......................................................... 5 4.3稳压电路的参数计算 ............................................................. 5 4.4稳压器的电容参数 ............................................................... 5 第5章 仿真分析与调试 .............................................................. 6 5.1电源变压器 ..................................................................... 8 5.2仿真调试 ....................................................................... 9 第6章 结论与心得 ................................................................. 11 参考文献 ........................................................................... 12

第1章 设计任务及要求

采用三端集成稳压器设计一稳压电源，其性能指标如下： (1)输出电压UDO9V，最大输出电流(3)内阻r00.1； (4)工作温度25-44℃；

Imax500mA；

(2)电网电压波动±10%，输出电压相对变化量2%。稳压系数Sr0.05；

(5)有过流保护电路，当负载电流超过1.5IL时过流保护电路工作。

第2章 设计步骤及原理说明

2.1 原理说明：

通过电源变压器将电网220V的交流电压变换成整流电路所需要的交流电压，整流二极管组成单相桥式整流电路将交流电压变成脉动的直流电压，再经过电容滤波，将失真的电压波形滤除，最后再经过稳压管输出直流稳压。

2.2 电路框图：

集成直流稳压电源有四部分组成：电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路。 稳压电源组成如图：

图2-1电路框图

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第3章 电路的设计步骤及单元的设计说明

3.1 变压器的设计电路

电源变压器的效率电源是将220V，50Hz交流电压降压候输出到副边。直流电的输入为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的有效值相差较大，因而需要通过电源变压器降压后，再对电流电压处理。变压器副边电压有效值决定后面电路的需要。=P2/P1（其中：P2是变压器副边的功率, P1是变压器原边的功率）。

因此，当算出副边功率后能算出原边的功率，本次设计电路，副边功率是12W，所以可以得到原边的功率是18W。

图3-1电源变压器

3.2 整流的电路设计

图3-2整流的电路设计

桥式整流电路巧妙地利用了二极管的单向导电性，将四个二极管分为两组，根据变压器副边电压的极性分别导通，将变压器副边电压的正极性端与负载电阻的上端相连，负极性端与负载电阻的下端相连，使负载上始终可以得到一个单方向的脉动电压。分析可得桥式整流工作波形。

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在u2的正半周，二极管VD1、VD2导电，VD3、VD4截止，电流流过RL,在负载上得到的输出电压极性为上正下负。

在u2的负半周，二极管VD1、VD2截止，VD3、VD4导电，电流流过RL,在负载上得到的输出电压极性也为上正下负，因此在负载上得到一个单方向的脉动电压。

3.3 滤波电路及滤波电容的选择

为了得到平滑的负载电压，一般取RlC≥（3~5）T/2； 式子中的T为电源交流电压的周期。 一般选几十到几千微发的电解电容。

图3-3滤波电路

整流后的输出电压虽然是单一方向的，但是含有较大的交流成分，会影响电路的正常工作。一般在整流后，还需要利用滤波电路将脉动的直流电压变为平滑的直流电压。所以需通过低通滤波电路，使输出电压平滑。理想情况下，应将交流分量全部滤掉，使输出电压仅为直流电压。

3.4 稳压电路

由于稳压电路发生波动、负载和温度发生变化，滤波电路输出的直流电压会随着变化。因此，为了维持输出电压稳定不变，还需加一级稳压管。稳压电路的作用是当外界因素（电网电压、负载、环境温度）等发生变化时，使输出直流电压不受影响，而维持稳定的输出。稳定电路一般采用集成稳压器和一些外围元件的组成。采用集成稳压器设计的电源具有性能稳定、结构简单等优点。

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图3-4稳压电路

3.5 保护电路

在集成稳压器电路内部含有各种保护电路，使集成稳压器在出现不正常情况时不至于损坏。因为串联型稳压电路的调整管是其核心器件，它流过的电路近似等于负载电流，且电网电压波动或输出电压调节时管压降将产生相应的变化，所以这些保护电路都与调整管紧密相关。过流保护电路能够在稳压管输出电流超过额定值时，限制调整管发射极电流在某一数值或使之迅速减少，从而保护调整管不会因电流过大而烧坏。

限流型保护电路如图，主要元件是串接在调整管发射极回路中的检测电阻R4和保护三极管VT2。

稳压电路正常工作时，负载电流IL不超过额定值，电流在R4上的压降很小，故三极管VT2截止，保护电路不起作用。当负载电流超过临界值后，R4上压降增大，使VT2导通，将调整管VT1的基极电流分流掉一部分，于是限制了VT1中电流的增长，保护了调整管。

第4章 元件参数的计算选择

4.1 整流电路的参数

输出直流电压UO(AV)=0.9U2

二极管正向平均电流ID(AV)=1/2IO(AV) 二极管最大反向峰值电压URM=2U2 整流后输出电流平均值

IL(AV)：负载电阻上电路的平均值：

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IL(AV)=UO(AV)≈0.9U2

RLRL整流输出电压的脉动系数S：整流输出电压的基波峰值

UUOLM与输出电压平均值

O(AV)之比，因而S越大，脉动越大。

根据性能指标要求：Uo=-9V，滤波后经过比较实验，在电网电压波动±10%时，只有UO(AV)=1.2U2=-12.726V，即U2≈-10V时波动系数最小。所以，匝数比=U1÷U2=22。即可设定变压器主边的匝数N1=220，副边匝数N2=10。

4.2 电容电感滤波电路的参数

Rl=Uo/Io=18

若要求脉动系数S=1000，应满足 RlC>5T/2

C>(5T/2)/Rl=2777F；

可选电容量是 2800F，耐压12V的电解电容器。

4.3 稳压电路的参数计算

内阻RO=UO/IO()

RO=rz<0.1

稳压系数Sr=(UO/UO)/(UI/UI) Sr=(rz/R)( UI/ UO)

则R≥3.2

4.4 稳压器的电容参数

图中输入电容C2用于抵消输入线较长时的电感效应，以防止电路产生的自激震荡，容量较小，常取0.33F；输出电容C3用于消除输出电压中的高频噪声，常取0.1F。

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第5章 仿真分析与调试

图5-1电路图

图5-2输出电压

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图5-3初始输入交流电压-波形图

图5-4稳压前电路输出电压-波形图

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图5-5最终输出电压-波形图

5.1 电源变压器

在变压器的初级接入220V/50HZ的交流电，用示波器观察变压器的输入、输出电压

Vi、Vo的波形。

仿真的输出结果如图所示，其中幅度大的输入Vi的波形，度小的为经电源变压器以 以后的输出电压Vo的波形。可见经变压器后220V的正弦信号变为所需电压值。

图5-6电源变压器

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5.2 仿真调试：

图5-1电路图

图5-7改变输入电压后电路图

图5-8输出电压

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图5-9初始输入交流电压-波形图

图5-10稳压前电路输出电压-波形图

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图5-11最终输出电压-波形图

第6章 结论与心得

通过一周的忙碌，课程设计终于到了尾声，让我们感触最深的就是。理论与实践确

实相差很多，我们在理论上呱呱奇谈，说的如何完美，虽然把单个的、孤立的知识点搞清楚了，但是当我们拿到题时，要求自己用所学的知识去分析题目、然后设计电路。这时候，我们才知道，自己原来学的不够好，基础还不扎实。在上课时，虽然听懂了，某些知识点，但没有系统的去学习、复习。

通过此次模电大型试验的设计及调试，掌握了集成稳压电源的基本设计和调试的经验也体现出了自己单独设计的能力以及综合运用知识的能力，使我对三端集成稳压器LW7909T的稳压功能有了进一步的认识，同时学会了稳压电路、滤波电路的设计，对二极管和电容的作用有了更加深刻的了解，同时，使我所学的理论知识和实践相结合，在实践中得到了充分的应用，尤其是在实物的制作和报告的撰写过程中，我学到了很多以前不知道但是很重要的必备知识，更重要的是让我领悟到做事一定要认真仔细的去体会

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每一个要求，要做到稳扎稳打勤恳务实。这才是求学应有的态度。并且也将会是作为我们将来的行为学习的准则之一，这让我深刻的意识到了对于知识各个方面的掌握是多么的重要，对于知识的灵活运用也是必不可少的。

参考文献

[1] 杨素行. 模拟电子技术基础.[M] 高等教育出版社.

[2] 谢自美. 电子线路设计·实验·测试.[M] 华中科技大学出版社.

[3] 梁宗善. 新型集成电路的应用—电子技术基础课程设计.[M] 华中科技大学出版社. [4] 康光华. 电子技术基础课程设计.[M] 高等教育出版社.

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