课程设计标准格式

2013 ~2014 学年第 2 学期。

课程设计报告。

题目：半导体直流稳压电源设计。

专业： 12 自动化。

班级：一班。

姓名丁超，朱冕，章瑶，徐达，龙磊，隗辉，曹锐。

指导教师：江春红。

电气工程系。

2023年3月18日。

1、任务书。

在电子技术日新月异的形势下，为了培养面向21世纪的电子技术人才，学习与应用电子技术已成为时代的趋势。鉴于此，开展课程设计对我们学习电子技术有莫大帮助！因为是第一次写课程设计，所以选了与大家密切相关的直流稳压电源。

本课程设计的编写是以实验研究为主线，以科学实验研究所运用的实验技术为主要内容，按照实验是什么，为什么，干什么，怎么干的逻辑思维体系和实验的构成要素（主体，手段，对象和目的）为教材内容展开。

通过本课题的设计，培养学生掌握电子技术的科学实验规律，实验技术，测量技术等实验研究方法，使其具有独立实验研究的能力，以便在未来的工作中开拓创新。

为了全面介绍科学实验研究的技术方法，在加强的直接实验方法的同时，力求使学生尽快掌握当前先进科学技术，用multisim**制图。

本课题的设计达到的目的：除了使没有真正进行过电子技术实验的学生，通过课程设计，能够加深对电路理论知识的理解和掌握，更主要的是学习和掌握科学实验研究方法。学会运用理论和实验两种研究方法，解决实际问题能力。

关键词：直流稳压电源、multisim**

目录。第1章方案选择及论证。

第2章总电路设计及原理分析。

2.1 总电路设计。

2.1.1 设计流程。

2.1.2 设计概述。

2.2 原理分析。

2.2.1 电源变压器。

2.2.2 整流滤波电路。

2.2.3 稳压电路。

第3章单元电路设计。

3.1 整流电路。

3.2 滤波电路。

3.3 稳压电路。

3.4元器件选择及参数计算说明。

3.4.1 变压器的选择。

3.4.2 选择整流电路中的二极管………

3.4.3 选择滤波电路中的滤波电容………

3.4.4 选择集成稳压器确定电路………

第4章**与测试。

4.1 **电路的建立。

4.2 电路测试………

4.2.1 测量稳压系数。

4.2.2 测量内阻。

4.2.3 纹波电压测量。

4.2.4 电路的改进。

第5章设计总结及结论。

附录。参考文献。

第1章方案选择及论证。

直流稳压电源主要由滤波电路、稳压电路决定，采用不同的滤波电路、稳压电路可以设计出不同的设计方案。

方案一：简单的并联型稳压电源。

并联型稳压电源的调整元件与负载并联，因而具有极低的输出电阻，动态特性好，电路简单，并具有自动保护功能；负载短路时调整管截止，可靠性高，但效率低，尤其是在小电流时调整管需承受很大的电流，损耗过大，因此在本实验中此方案不适合。

方案二：输出可调的开关电源；

开关电源的功能元件工作在开关状态，因而效率高，输出功率大；且容易实现短路保护与过流保护，但是电路比较复杂，设计繁琐，在低输出电压时开关频率低，纹波大，稳定度极差，因此在本实验中此方案不适合。

案三：由固定式三端稳压器）组成。

由固定式三端稳压器）输出脚v0、输入脚vi和接地脚gnd组成，它的稳压值为+12v和-12v，它属于cw78**和cw79**系列的稳压器，输入端接电容可以进一步滤波，输出端接电容可以改善负载的瞬间影响，此电路比较稳定。

根据实验设计要求，本实验采用方案三。

任务书要求输入220伏的交流电，输出为正负12v、9v、5v的稳压直流电，则首先应该进行降压处理，然后要对降压后的交流电进行整流，再其次是对含有交流成分的脉动直流电进行滤波处理，最后对直流点进行最后的稳压处理。

一）降压的过程，直接选用实物降压器进行降压，并且要根据电路中所需的合适电压适当选择降压器，具体情况根据实际需求而定。在此次我们选用的是5v变压器。

二）整流过程，自然而然选择了优点突出的桥式整流电路，它由4只二极管构成，连接方法此不做说明，在以后的原理图中将做详细的说明。

三）对于滤波过程，我们用电容滤波电路来实现，它的方法是在桥式整流电路输出端并联一个较大的电容c来构成一个电容滤波电路。

四）稳压器选择，我们选择了集成电路，又根据任务书中的提示，选择了三端可调输出集成稳压器，它主要由lm317芯片和两个电解电容以及两个二极管和若干电阻和电容构成，具体不再介绍，后面的原理图将会给出三端可调输出集成电路的构成图。

方案中各个电路的具体设计在后面的章节中会做详细的介绍。

第2章总电路设计及原理分析。

2.1 总电路设计。

2.1.1设计流程。

设计流程框图如下。

图3-1 设计流程图。

图3-2 整流与稳压过程。

2.1.2设计概述。

220v经电源变压器降为约+24v的交流电，先经过d1整流桥和电容c1进行整流后分别经过稳压芯片u1、u2分别得到+15v和-15v的一个相对稳定的直流电压。

为提高输出电压的稳定系数，对电子滤波器的性能进行了改善，电源调整管采用复合管的形式。分别在镇流滤波和稳压后加电容c2、c3、c4、c5防止高频自激抑制高频干扰。为了抑制低频干扰分别加电容c6、c7。

当vi=0时，为保护稳压芯片加d2、d3，加d4、d5为保护当只有单项输入时稳压不被损坏。经过一系列的改善如：减小输出电压纹波系数，达到优良的滤波效果等，是最终电路达到了设计要求。

2.2 原理分析。

直流稳压电源由电源变压器，整流滤波电路及稳压电路组成，各部分电路的作用在后面小节中介绍。

2.2.1电源变压器

电源变压器的作用是将电网220v的交流电压v1变换成整流滤波电路所需要的交流电压v2。变压器副边与原边的功率比p1/p2=n 式中n为变压器的效率。一般小型变压器的效率如表所示。

表3-1 小型变压器效率。

2.2.2整流滤波电路。

整流桥将交流电压u2变成脉动的直流电压，再经滤波电容c滤波纹波，输出直流电压vi。vi与交流电压v2的有效值v2的关系为。

vi=（1.1-1.2）v2

每只整流二极管承受的最大的方向电压vrm=1.414v2

通过每只二极管的平均电流i=0.5ir=0.45v2/r

式中，r 为整流电路的负载电阻。它为电容c提供放电回路，rc放电时间常数应满足rc≥(3-5)t/2

式中，t为50hz交流电压的周期，即20ms.

2.2.3稳压电路。

由于输入电压u1发生波动、负载和温度发生变化时，滤波电路输出的直流电压ui会随着变化。因此，为了维持输出电压ui稳定不变，还需加一级稳压电路。稳压电路的作用是当外界因素（电网电压、负载、环境温度）发生变化时，能使输出直流电压不受影响，而维持稳定的输出。

稳压电路一般采用集成稳压器和一些外围元件所组成。采用集成稳压器设计的稳压电源具有性能稳定、结构简单等优点。

第3章单元电路设计。

3.1 整流电路。

桥式整流电路。

常采用桥式整流电路，如下图所示，图中v1、v2、v3、v4四只整流二极管接成电桥形式，故称为桥式整流。

1．工作原理和输出波形。

设变压器二次电压u2=21/2u2sinωt，波形如电压、电流波形图(a)所示。在u2的正半周，即a点为正，b点为负时，v1、v3承受正向电压而导通，此时有电流流过rl，电流路径为a→v1→rl→v3→b，此时v2、v4因反偏而截止，负载rl上得到一个半波电压，如电压、电流波形图(b)中的0～π段所示。若略去二极管的正向压降，则uo≈u2。

电压、电流波形在u2的负半周，即a点为负b点为正时，v1、v3因反偏而截止，v2、v4正偏而导通，此时有电流流过rl，电流路径为b→v2→rl→v4→a。这时rl上得到一个与0～π段相同的半波电压如电压、电流波形图(b)中的π～2π段所示，若略去二极管的正向压降，uｏ≈－u2。

由此可见，在交流电压u2的整个周期始终有同方向的电流流过负载电阻rl，故rl上得到单方向全波脉动的直流电压。可见，桥式整流电路输出电压为半波整流电路输出电压的两倍，所以桥式整流电路输出电压平均值为uｏ=2×0.45u2=0.

9u2。桥式整流电路中，由于每两只二极管只导通半个周期，故流过每只二极管的平均电流仅为负载电流的一半，在u2的正半周，v1、v3导通时，可将它们看成短路，这样v2、v4就并联在u2上，其承受的反向峰值电压为urｍ=21/2u2。同理，v2、v4导通时，v1、v3截止，其承受的反向峰值电压也为urｍ=21/2u2。

二极管承受电压的波形如电压、电流波形图4-1在中的(d)所示。

由此图可见，在交流电压u2的整个周期始终有同方向的电流流过负载电阻rl，故rl上得到单方向全波脉动的直流电压。可见，桥式整流电路输出电压为半波整流电路输出电压的两倍。桥式整流电路与半波整流电路相比较，其输出电压uo提高，脉动成分减小了。

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