1、本科毕业论文（20 届）直流稳压电源设计所在学院 专业班级 电子信息工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 目录摘要 .IIIAbstract.IV第一章 绪论 .11.1 课题现状及背景介绍 .11.2 课题的研究目的和意义 .11.3 生产需求状况分析 .2第二章 方案论证 .42.1 总体设计思路 .42.1.1 直流稳压电源的设计思路 .42.1.2 直流稳压电源基本原理 .42.2.3 整流环节 .52.3 整流电路的选择方案和论证 .52.4 整流电路最终方案决定 .72.4.1 滤波环节 .72.4.2 稳压环节 .7第三章 单元电路设计与参数计算 .83.1 单
2、原电路设计 .83.2 选择集成三端稳压器 .103.3 LM317 与 LM337 集成稳压器的特性简介 .113.4 稳压电源的技术指标 .133.5 选择电源变压器 .153.6 选用整流二极管和滤波电容 .153.7 滤波电容 .15第四章 总原理图、PCB 图 .17第五章 安装与调试 .18第六章 性能测试与分析 .20第七章 心得与体会 .24参考文献 .25致谢 .26直流电源稳压设计摘要随着科技的发展，电气、电子设备已经广泛的应用于日常、科研、学习等各个方面。电源作为电气、电子设备必不可少的能源供应部件，需求日益增加，而且对电源的功能、稳定性等各项指标也提出了更高的要求。对电
3、源的研究和开发已经成为新技术、新设备开发的重要环节，在推动科技发展中起着重要作用。本设计主要用串联型稳压电路设计直流稳压电源，通过相关知识计算出各电路中各个器件的参数，使电路性能达到设计要求中的电压调整率，电流调整率，负载调整率，纹波电压等各项指标。直流稳压电源一般由电源变压器，整流滤波电路及稳压电路所组成。变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电。整流器把交流电变为直流。经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。本设计只要采用直流稳压构成集成稳压电路，通过变压，整流，滤波，稳压过程将 220V 交流电，变为稳定的直流电，并实现电压在 3-9V 可调。关键字：整流电路；稳压
4、电源；multisimDc power supply voltage stabilizer designAbstractWith the development of science and technology, electrical and electronic equipment has been widely used in daily, scientific research, learning, etc. Power as electrical, electronic equipment necessary energy supply parts, requirement incr
5、easingly, and the function, stability of power the indicators of also put forward higher request. The research and development has become the new technology, new equipment development the important link in promoting science and technology development, and plays an important role. This design main ty
6、pe with series voltage circuit design dc manostat, calculated through relevant knowledge of each circuit of various devices, the circuit performance parameters to meet the design requirements of voltage and current adjust rate adjust rate, load adjusting rate, the ripple voltage and so on each index
7、.Dc manostat generally by power transformer, rectifier voltage filter circuits and composed circuits. The ac voltage transformer captures a need low voltage ac. The alternating current into a dc rectifiers. After by filtering, regulators put unstable dc voltage into stable dc voltage output. This de
8、sign as long as adopts dc voltage circuit, constitutes a integrated voltage variable pressure, rectifier, by filtering process would be 220V voltage ac, dc, a stable and realize voltage in 3-9V adjustable. Keywords:Rectifier circuit，Manostat，Multisim第 1 章 绪论1.1 课题现状及背景介绍从上世纪九十年代末起，随着对系统更高效率和更低功耗的需求，
9、电信与数据通讯设备的技术更新推动电源行业中直流/直流电源转换器向更高灵活性和智能化方向发展。在 80 年代的第一代分布式供电系统开始转向到 20 世纪末更为先进的第四代分布式供电结构以及中间母线结构，直流/直流电源行业正面临着新的挑战，即如何在现有系统加入嵌入式电源智能系统和数字控制。早在 90 年代中，半导体生产商们就开发出了数控电源管理技术，而在当时，这种方案的性价比与当时广泛使用的模拟控制方案相比处与劣势，因而无法被广泛采用。由于板载电源管理的更广泛应用和行业能源节约和运行最优化的关注，电源行业和半导体生产商们便开始共同开发这种名为“数控电源” 的新产品。 现今随着直流电源技术的飞跃发展
10、, 整流系统由以前的分立元件和集成电路控制发展为微机控制, 从而使直流电源智能化, 具有遥测、遥信、遥控的三遥功能, 基本实现了直流电源的无人值守。直 流 稳 压 电 源 是 电 子 技 术 领 域 不 可 缺 少 的 设 备 。 传 统 的 直 流 稳 压 电 源 ,一 般 由电 源 变 压 器 T、 整 流 滤 波 电 路 以 及 稳 压 电 路 组 成 。 虽 说 这 样 的 串 联 式 稳 压 电 源 具 有较 宽 的 输 出 电 压 调 节 范 围 ， 并 且 通 过 合 理 的 选 择 元 器 件 可 以 达 到 较 高 的 性 能 指 标 ，如 ： 电 压 调 整 率 ， 负 载
11、 调 整 率 ， 纹 波 电 压 等 。 但 由 于 效 率 较 低 ,使 普 通 直 流 稳 压 电源 难 以 实 现 输 出 电 压 的 精 确 调 整 。 而 且 还 需 增 设 保 护 电 路 以 使 调 整 管 在 输 出 过 流 或短 路 时 不 致 损 坏 ， 致 使 电 路 变 得 复 杂 难 以 实 现 。目 前 ,直 流 稳 压 电 源 正 朝 着 多 功 能 和 数 字 化 的 方 向 发 展 ,通 过 数 字 反 馈 控 制 模 式来 进 行 稳 压 从 而 提 高 了 稳 压 的 可 靠 性 和 精 度 ;而 采 用 A/D 转 换 模 块 ， 并 用 LED 显 示
12、输 入 ， 则 提 高 了 稳 压 的 可 靠 性 和 直 观 显 示 能 力 ， 彻 底 的 体 现 了 采 用 数 字 控 制 实 现 稳压 电 源 的 优 越 性 。1.2 课题的研究目的和意义现 代 社 会 越 来 越 注 重 仪 器 的 数 字 化 和 智 能 化 ,传 统 的 直 流 电 源 中 电 压 的 调 节 方 式既 麻 烦 又 对 电 路 的 性 能 造 成 影 响 。 直 流 稳 压 电 源 是 一 种 常 见 的 电 子 仪 器 ， 广 泛 地应 用 于 电 子 电 路 、 教 学 实 验 和 科 学 研 究 等 领 域 1。 设 计 出 一 种 输 出 电 压 在
13、012V之 间 并 以 0.5V 为 步 进 值 进 行 电 压 精 确 调 整 的 数 控 直 流 稳 压 电 源 电 路 ， 并 且 在 数 控 直流 稳 压 电 源 的 实 现 方 案 中 使 用 了 模 数 或 数 模 转 换 芯 片 ,提 高 了 稳 压 的 可 靠 性 。直流稳压电源是指能为负载提供稳定直流电源的电子装置。它的供电电源大都是交流电源，当交流供电电源的电压或负载电阻变化时，稳压器的直流输出电压都会保持稳定。 直流稳压电源随着电子设备向高精度、高稳定性和高可靠性的方向发展，对电子设备的供电电源提出了高的要求。由于电子技术的特性，电子设备对电源电路的要求就是能够提供持续稳
14、定、满足负载要求的电能，而且通常情况下都要求提供稳定的直流电能。提供这种稳定的直流电能的电源就是直流稳压电源。直流稳压电源在电源技术中占有十分重要的地位。以柏克 BK-WYK 系列线性直流稳压稳流电源来谈谈直流稳压电源的性能特点及主要技术指标。柏克 BK-WYK 系列稳压稳流电源大功率型由一次开关、二次线性构成，大大提高了效率，动态响应快，节能，省电。普通小功率由变压器降压、整流滤波、三极管调整及基准取样放大等线路组成，双路电源可独立输出，也可串联或并联使用。串联时从路输出电压跟踪主路输出电压，并联时最大输出电流可达到两路独立输出电流之和，是柏克针对中国市场推出的力作。主要应用于大专院校、科研
15、、实验室、工矿企业、电解、电镀、充电设备及相关领域。1.3 生产需求状况分析传统的多功能直流稳压电源功能简单、难控制、可靠性低、干扰大、精度低且面积大、复杂度高。普通直流稳压电源品种很多, 但均存在以下几个问题:（1）输出电压是通过粗调(波段开关) 及细调(电位器)来调节。这样, 当输出电压需要精确输出, 或需要在一个小范围内改变时(如 1. 051. 07V ) ,困难就较大。另外, 随着使用时间的增加, 波段开关及电位器难免接触不良, 对输出会有影响。（2）稳压方式大多是采用串联型稳压电路, 对过载进行限流或截流型保护, 电路构成复杂,稳压精度也不高。不能满足特定电压的要求。（3）输出不够
16、稳定，纹波电流过大。（4）普遍采用电压调节或者稳压电路调节，输出电压稳定，电源供电不稳定。（5）传统的直流稳压电源通常采用电位器和波段开关来实现电压的调节,并由电压表指示电压值的大小。解决这个不稳定因素的办法是在电子设备的前段进行稳压 2。第二章 方案论证2.1 总体设计思路2.1.1 直流稳压电源的设计思路电子电路及设备中一般都需要稳定的直流电源供电。这次设计的直流电源为单相小功率电源，它将频率为 50Hz、有效值为 220V 的单向交流电压转换为幅值稳压、输出电流为几十安以下的直流电压。单相交流电经过电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路转换成稳定的直流电压。其基本设计思路如下：（1）电
17、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。稳压电路滤波电路整流电路变压器交流电源按、图 2.1 基本流程图 32.1.2 直流稳压电源基本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压的装置，它需要变压、整流、滤波
18、、稳压四个环节才能完成。2.1.3 变压环节 图 2.2 原理图由于直流电压源输入电压为 220V 电网电压，一般情况下，所需直流电压的数值远小于电网电压，因此需通过电源变压器降压后，再对小幅交流电压进行处理。变压器的电压比及副边电压有效值取决于电路设计和实际需要。 2.2.3 整流环节变压器变压器副边电压通过整流电路从交流电压转换为直流电压，即将正弦波电压转换为单一方向的脉动电压，半波整流电路和全波整流电路的输出波形如上图所画。可以看出，他们均含有较大的交流分量，会影响负载电路的正常工作；例如，交流分量将混入输入信号被放大电路放电，甚至在放大电路的输出端所混入的电源交流分量大于有用信号；因而
19、不能直接作为电子电路的供电电源。应当指出，图中整流电路输出端所画波形是未接滤波电路时的波形，接入滤波电路后波形将有所变化 4。2.3 整流电路的选择方案和论证稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成，如图 2.3所示。整流和滤波电路：整流作用是将交流电压 U2 变换成脉动电压 U3。滤波电路一般由电容组成，其作用是脉动电压 U3 中的大部分纹波加以滤除，以得到较平滑的直流电压 U4。滤波电路常用于滤去整流输出电压中的交流分量，即纹波，一般由电抗元件组成，如在负载电阻两端并联电容器 C，或与负载串联电感器 L，以及由电容，电感组成而成的各种复式滤波电路。由于电抗元件在电路中有储能作用，并联的电容器 C 在电源供给的电压升高时，能把部分能量储存起来，而当电源电压降低时，就把能量释放出来，使负载电压比较平滑，即电容 C 具有平波的作用；与负载串联的电感 L,当电源供给的电流增加（由电源电压增加引起）时，它把能量储存起来，而当电流减小时，又把能量释放出来，使
