半导体直流稳压电源的设计和测试

中北大学

电子技术课程设计

课程设计任务书

半导体直流稳压电源的设计和测试

（一）设计目的

1、学习直流稳压电源的设计方法；

2、研究直流稳压电源的设计方案；

3、掌握直流稳压电源的稳压系数和内阻测试方法；

（二）设计要求和技术指标

1、技术指标：要求电源输出电压为5V，输入电压为交流220V，最大输出电流为Iomax=500mA。

2、 设计基本要求

（1） 设计一个能输出5V的直流稳压电源；

（2） 拟定设计步骤和测试方案；

（3） 根据设计要求和技术指标设计好电路，选好元件及参数；

（4） 撰写设计报告。

（三）设计报告要求

1、选定设计方案；

2、拟出设计步骤，画出电路，分析并计算主要元件参数值；

3、列出测试数据表格。

4、总结。

目 录

1 引言 4

1.1 制作串联直流稳压电源的目的要求 4

1.2基本知识介绍 4 2 半导体直流稳压电源电路的设计 8

2.1 设计方案（总体框图设计） 8

2.2电源变压器单元电路的设计 9

2.3 整流单元电路的设计 9

2.4 滤波单元电路的设计 11

2.5 稳压单元电路的设计 12

2.6 整体电路的参数确定及元件选择 15 3 仿真与制作 17

3.1 multisim仿真软件的简介 17

3. 2 半导体直流稳压电源仿真电路 17

3.3 仿真结果及其分析 18 4总结 20 附录A 元件清单 21 附录B 电路图 21 参考文献 23

1 引言

直流稳压电源应用广泛，几乎所有电器、电力或电子设备都毫不例外地需要稳定的直流电压（电流）供电，它是电子电路工作的“能源”和“动力”。不同的电路对电源的要求是不同的。在很多电子设备和电路中需要一种当电网电压波动或负载发生变化时，输出电压仍能基本保持不变的电源。电子设备中的电源一般由交流电网提供，如何将交流电压（电流）变为直流电压（电流）供电？又如何使直流电压（电流）稳定？这是电子技术的一个基本问题。解决这个问题的方案很多，归纳起来大致可分为线性电子稳压电源和开关稳压电源两类，它们又各自可以用集成电路或分立元件构成。

半导体二极管和晶体管是电子电路中常用的半导体器件，也是构成集成电路的基本单元。本工程训练主要利用这两种元器件设计制作一个分立式元器件串联反馈型稳压电源。直流稳压电源由交流电网经变压、整流、滤波、和稳压四个主要部分构成。本次设计的主要内容是围绕着如何使分立式元器件串联可调直流稳压电源输出直流电压稳定、脉动成分减小而展开的。首先介绍了全波整流电路的工作原理，接着介绍了电容滤波电路的性能特点，然后引入了具有放大环节和辅助电源的串联可调式稳压电源，并在电路中采用了提高稳定度，提高温度稳定性及限流型过流保护电路的具体措施，以确保电路安全稳定的工作。

关键字：串联稳压直流可调电源原理，Multisim软件

1.1 制作串联直流稳压电源的目的要求

（1）、设计一个串联直流稳压电源。要求输入交流电压：U=220V，f=50Hz，输出直流电压：U=5V，输出直流电流：I＜1A。提示：小功率直流电源一般由交流电源、变压器、整流、滤波和稳压电路几个部分组成。

（2）、所设计的电路在Multisim仿真软件中，进行测试。

1.1.1基本目的

此次课程设计选择使用分立式元器件构成串联直流稳压电源。通过本次学习了解相关分立式元器件的基本结构、工作原理、特性和参数以及由它们构成的串联型直流稳压电源的工作原理、原理图的设计和参数的计算、元器件的选用、计算机软件实现硬件的仿真。

1.1.2基本要求

（1）、设计一个串联直流稳压电源。要求输入交流电压：U=220V，f=50Hz，输出直流电压：U=5V，输出直流电流：I＜1A。提示：小功率直流电源一般由交流电源、变压器、整流、滤波和稳压电路几个部分组成。

（2）、所设计的电路在Multisim仿真软件中，进行测试。

1.2 基本知识介绍

1.2.1电源变压器知识

1． 初级(Primary Winding)：是指电源变压器的电源输入端。

2． 次级(Secondary Winding)：是指电源变压器的输出端。

3．额定输入电压U：是指电源变压器的初级所接上的电压，也就是电源变压器的工作电压。对GS变压器来说，U＝230V；对BS变压器来说，U＝240V。

4．空载电流I：是指电源变压器的初级接上额定输入电压U而次级不带负载（即开路）时，流过初级的电流。I与变压器的设计有关，即使是两个不同厂家生产的

相同规格的电源变压器，其I也可能不同。

5． 空载电压U：是指变压器初级接受上额定输入电压U次级不带负载（即开路）时，次级两端的电压。U与变压器的设计有关，即使是两个不同厂家生产的相同规格的电源变压器，其U也可能不同。

6． 负载电流I：是指变压器初级接上额定输入电压U，次级接上额定负载时，流过负载的电流。

7． 负载电压U：是指变压器初级接上额定输入电压U，次级接上额定负载时，负载两端的电压。

8． 定输出功率P：是指变压器在额定输入电压U时的输出功率，它表示变压器传送能量的大小。一般来说，在相同频率下，P越大，变压器的尺寸越大；P相同，即使输出电压U不同，变压器的尺寸也相同，即变压器的价格也应相差无几。

由公式P=U*I可知若输出功率P一定，若输出电压U越高，则输出电流I越低。举例来说，一个输出功率P=10VA的变压器，若输出电压U=24V，则输出电流I= P/U=10VA/24V＝ 0.416A；若U=12V， 则输出电流I=0.833A。

电源变压器：将电网交流电压变为整流电路所需的交流电压，一般次级电压u2较小。

变压器副边与原边的功率比为P2/ P1=η，式中η是变压器的效率。

。

1.2.2整流电路

1、半波整流电路

图1.1半波整流电路

由以上图可知，半波整流电路的利用率低，一般不采用。

2、全波整流电路

图1.2 全波整流电路

由于变压器副线圈的接线较复杂，在实际中叶一般不采用。

3、桥式整流电路

图1.4 桥式整流电路

电路工作原理:利用二极管正向导通反向截止的工作原理,当U2为正半周时二极管D1、D3导通,D2\D4截止当U2为负半周时二极管D2、D4导通, D1、D3截止。而流过负载的电流的方向是一致的,在负载形成单方向的全波脉动电压。.从而实现将交流的电压变为直流电压.主要参数：Uo=0.9*Ui ，绝大多数整流电路采用桥式整流电路，所以本设计采用桥式整流。

1.2.3滤波电路

滤波电路主要有：电容滤波、RC-∏型滤波、LV-∏型滤波、L滤波，LC滤波，其中LC滤波电路在负载电流较大或较小时，均有较佳的滤波特性，故LC滤波对负载的适应性最强，整流管的冲击电流小，特别适用在电流变化较大的场合， 所以本电路采用LC滤波电路， LC 滤波电路 LC 滤波 …… 此处隐藏：2401字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……