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1、-模拟电子技术直流稳压电源设计报告目录一设计任务3二设计流程图3三设计原理4四设计原理图10五元件型号及参数确定10六仿真结果13七、设计过程总结17八参考文献18九、附录18一【设计任务】利用78097909设计一个输出9V1A的直流稳压电源。要求：1画出系统电路图，并画出变压器输出滤波电路输出及稳压输出的电压波形；画出变压器副边电流的波形。 2输入工频为220V交流电的情况下，确定变压器变比；3在满载情况下选择滤波电容的大小取5倍工频半周期；4求滤波电路的输出电压；5说明三端稳压器输入输出端电容的作用及选取的容值。二【设计流程图】利用交流电源变换成直流稳压电源的组成方框图如1所示：图1 直
2、流电源的组成方框图电源变压器的作用是把220V的电网电压变换成所需要的交流电压。整流电路的作用是利用二极管的单向导电特性，将正负交替的正弦交流电压变换成单一方向的直流脉动电压。滤波电路的作用是将脉动电压中的脉动成分即纹波滤掉，是输出电压成为比拟平滑的直流电压。由于该电压随着电网的波动负载的变化而变化，因此后面还需要接稳压电路。稳压电路的作用是使输出的直流电压保持稳定。三【设计原理】1单相桥式整流电路图2 a单相桥式整流电路b简化画法在输入电压的正半周期，其极性为上正下负二极管D1和D3导通，D2和D4截止，在负载电阻RL上得到一个半波电压，UL=U2。在输入电压的负半周，其极性为上负下正，二极
3、管D1和D4导通，D1和D3截止，在负载电阻RL上得到一个半波电压，UL=-U2。故在一个周期，负载电阻RL上得到单一方向的脉动的直流电压，其整流波形如图3所示。图3 单相桥式整流电路整流波形图负载电压的平均值UL为流过负载电阻的平均电流IL为整流输出电压中除了直流分量外，还包括2，4，6偶次谐波分量，总称为纹波。纹波的大小常用纹波系数K来表示，它定义为谐波电压总的有效值UL与平均直流电压UL的比值，即为了得到平滑的直流电压，需用滤波电路滤除这些纹波电压。2电容滤波电路在尽量降低输出电压中的纹波的同时，还要尽量保存其中的直流成分，使输出电压更加平滑，接近直流电压。图4 桥式整流、电容滤波电路空
4、载开关S断开情况：设空载时电容C两端的初始电压Uc为零。接入交流电源后，当U2正半周时，D1、D3导通,U2通过D1、D3对电容充电.U2负半周时,D2、D4导通,U2通过D1、D3对电容C充电。由于充电电路等效电阻很小，所以充电很快，电容C被迅速充电到交流电压U2的峰值。当U2通过峰点之后迅速下降，电容电压Uc仍为1.4U2，因此二极管承受反压而截止，电容C无放电回路不可能放电，故输出电压uL恒为1.4U2。波形如图5a所示。 带负载电阻开关S闭合情况：图5b所示波形表示了电容滤波在带负载电阻后的工作情况。图5 电容滤波波形a空载；b带负载电阻；c二极管电流波形(3) 输出固定的稳压电路输出
5、固定的稳压电路如图6所示。对于78系列的三端稳压器均可以这样连接，对于79系列的三端稳压器，注意三个端子的功能，保证正确连接。 图6 输出固定正压的稳压电路稳压电路的技术指标主要有以下几项： 稳压系数 负载不变时，输出电压相对变化量与输入电压相对变化量之比称为稳压系数。式中为输入电压变化量，为输出电压变化量，C为常数。 电压调整率 工程上把电网电压波动10作为极限条件，将输出电压的相对变化作为衡量指标，称为电压调整率。 输出电阻 输入电压不变而负载变化时，稳压电路保持稳定的能力。 电流调整率工程上把输出电流从零变化到额定输出值时，输出电压的相对变化称为电流调整率。 纹波系数稳压电路输入电压中的
6、交流分量和输出电压中的交流分量之比为纹波系数。三端稳压器输入端电容的作用及选取的容值：为了防止自己振荡，在输入端一般要接一个0.10.33uF的电容CI。三端稳压器输出端电容的作用及选取的容值：为了消除高频噪声和改善输出的瞬态特性，即在负载电流变化不大时不致引起UO有较大波动，输出端要接一个1uF以上的电容CO。需要注意的是，为了保证输出电压的稳定，输入输出间的电压差应大于2V。但也不应太大，带大会引起三端稳压器功耗增大而发热，一般取35V。四【设计原理图】通过对设计任务要求以及各局部电路原理的讨论分析，设计出以下的电路原理图：五【元件型号及参数确定】稳压直流电源的元件型号及参数确定可以分为以
7、下三个步骤：（1） 根据稳压电源的输出电压UO最大输出电流Ioma*,确定稳压器的型号。输出+9V的稳压器选用MC7809CT，其输出电压UO为+9v,最大输出电流Ioma*为1A。它不仅具有固定式三端稳压电路的最简单形式，还具有稳压性能好噪声低纹波抑制比高等优点。由于仿真软件Multisim的元件库中输出9V的稳压器型号只有LM7909CT，故只能选此型号的稳压器，其最大输出电流Ioma*为0.1A。使用时需注意以下几点：三端稳压器输入端电容的作用及选取的容值：为了防止自激振荡，在输入端一般要接一个0.10.33uF的电容CI。三端稳压器输出端电容的作用及选取的容值：为了消除高频噪声和改善输
8、出的瞬态特性，即在负载电流变化不大时不致引起UO有较大波动，输出端要接一个1uF以上的电容CO。为了保证输出电压的稳定，输入输出间的电压差应大于2V。但也不应太大，带大会引起三端稳压器功耗增大而发热，一般取35V。1电压器变比确实定输出电压为9V，电压差约为35V，本设计中取4V，UL=13V又因为UL=(1.11.2)U2所以U2= UL/1.1=11.8V所以变压器的变比为k=220/11.8;2滤波电容的选择等效电阻RL=UL /IL=13/1=13为了得到平滑的直流电压，一般选择有极性的大电解电容，并取=(35)T/2本设计要求取T=5,所以=2.5T=0.05s又因为= RLC，所以
9、，滤波电容的大小为C=/RL=0.05/13=3.8mF假设考虑电网电压波动10%，加在电容两端的电压最大为Um=1.12U2=16.9V所以选用标称值为3.8mF/50V的电容器。3整流二极管的选择流过二极管的电流ID=0.5IL=0.5A二极管所承受的最高反向电压为URM=2U2=211.8=15.4V因此，可以选用二极管3N246, 其最大整流电流为1.5A，反向工作峰值电压为50V。六、【仿真结果】变压器副边电压输出波形:2变压器副边电流输出波形：由于二极管不是理想的器件，有一段死区，所以当其两端加正向电压时，不会出现大的电流。当正向电压大于死区的时候，电流才会很快的增加。因此会出现交
10、越失真。3整流电路输出波形:4滤波电路输出波形:a 空载时b. 带负载电阻时(5)稳压输出的波形用万用表测得其示数为：c.电压示数d.电流示数七、【设计过程体会及总结】我们的设计任务是利用7809、7909设计一个输出9V、1A的直流稳压电源。通过自学理论知识、小组讨论、请教教师等努力后最终到达设计目的。这虽然这不是一个很高深很困难的课题，而且我们目的也不是要证明我们在科研学术上有更高深的见解，只是抱着一个动手实践的心态， 在这近半月的时间里，通过理论学习及实践，使我们学到了很多。在教师和同学们的帮助下，在我们小组自己的努力下，我们坚持并最终走到了最后。 在这次设计中，我们对“目标这个词有了深
11、入的了解。对于整个设计来说，目标一定要明确，这样才能一步一步拿出整个的设计方案。在每一个实验步骤中，我们更应该明确这一步的目标是什么。只有知道我们的目标在哪儿，我们才能对我们在实验中出现的偏差及时作出调整。 设计过程是枯燥的，在开场的新鲜感过去之后，设计变得毫无乐趣。每天都是花大量的时间重复想同的事，渐渐的心也就不耐烦了，而且设计结果总是多变的，也许*个不知道的小错误，就会导致结果的偏离，甚至可能导致整个设计的失败。所以在设计过程中中，我们不仅要学会坚持不懈和持之以恒，每一步都要尽可能按标准操作，还要意识到小组分工及团结协作的重要性。八、【参考文献】润华.模拟电子技术根底.中国石油大学，200
12、8周开邻.模拟电路实验.国防工业，2009九、【附录】稳压器外形管脚图稳压器测试电路Electrical Characteristics MC7809LM7809Huj838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用-根本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号-各Huj838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用-根本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号-各种图纸Parameter 参数 Symbol 符号 Huj838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用-根本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号-各种图纸Conditions 条件 Huj838电子-技术资料-
13、电子元件-电路图-技术应用-根本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号-各种图纸MC7809 LM7809Huj838电子-技术资料-电子元件-电路图-技术应用-根本知识-原理-维修-作用-参数-电子元器件符号-各种图纸单位最小 典型 最大 Output Voltage 输出电压 VO TJ =+258.65 9 9.35 V5.0mA IO 1.0A, PO 15W VI=11.5V to 24V 8.6 9 9.4Line Regulation 线性调整率 (Note1) Regline TJ=+25VI =11.5V to 25V -6 180 mV VI =12V to 17V
14、-2 90 Load Regulation 负载调整率 (Note1) Regload TJ=+25IO =5mA to 1.5A -12 180 mV IO =250mA to 750mA -4 90 Quiescent Current 静态电流 IQ TJ=+25-5.0 8.0 mA Quiescent Current Change 静态电流变化 IQ IO =5mA to 1.0A -0.5 mA VI =11.5V to 26V -1.3 Output Voltage Drift 输出电压漂移 VO/T IO =5mA -1 -mV/ Output Noise Voltage 输出噪声电压 VN f =10Hz to 100KHz, TA =+25 -58 -V/Vo Ripple Rejection 纹波抑制 RR f =120Hz VI =13V to 23V 56 71 -dB Dropout Voltage 电压差 VDrop IO =1A, TJ=+25-2 -V Output Resistance 输出电阻 rO f =1KHz -17 -m Short Circuit Current 短路电流 ISC VI=35V, TA =+25-250 -mA Peak Current 峰值电流 IPK TJ=+25-2.2 -A . z.
