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直流稳定电源的设计报告.docx
摘 要
1.课题要求
2.电路设计分析
2.1稳压电源
2.1.1电路方案选择
2.1.2三端稳压器工作原理
2.1.3原件参数选择
2.2直流稳流电源
2.2.1电路方案选择
2.3 DC-DC变换电路
2.3.1电路方案分析
2.3.2电路原理分析
3.仿真分析
3.1直流稳压电源方针分析
3.2直流稳流电源仿真分析
3.3 DC-DC变换仿真分析
参考资料
课程设计任务书
学生姓名：
指导教师：
专业班级：
工作单位：
题 目:
直流稳定电源的设计
初始条件：
模拟电子技术基础知识、电子技术实验室，晶体管和运放等元器件
要求完成的主要任务:
1. 电路的理论设计
2. 电路的安装、调试
3. 设计报告的撰写
时间安排：
序号
阶段内容
所需时间
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2
3
4
方案设计
电路安装调试
撰写报告
答辩
合
计
1 天
2 天
1 天
1 天
5 天
指导教师签名：
系主任（或责任老师）签名：
2011 年 1 月
日
2011 年 1 月 日
1
《模拟电子技术基础》课程设计
目 录
摘 要............................................................................................................................................................I
1.课题要求....................................................................................................................................................1
1.1 基本要求 .................................................................................................................................................. 1
1.2 发挥部分 .................................................................................................................................................. 1
2.电路设计分析............................................................................................................................................2
2.1 稳压电源 .................................................................................................................................................. 2
2.1.1 电路方案选择..............................................................................................................................2
2.1.2 三端稳压器工作原理..................................................................................................................4
2.1.3 原件参数选择..............................................................................................................................6
2.2 直流稳流电源 .......................................................................................................................................... 6
2.2.1 电路方案选择..............................................................................................................................6
2.3 DC-DC 变换电路 .....................................................................................................................................9
2.3.1 电路方案分析..............................................................................................................................9
2.3.2 电路原理分析..............................................................................................................................9
3.仿真分析..................................................................................................................................................10
3.1 直流稳压电源方针分析 ........................................................................................................................ 10
3.2 直流稳流电源仿真分析 ........................................................................................................................ 12
3.3 DC-DC 变换仿真分析 ...........................................................................................................................13
参考资料.....................................................................................................................................................14
2
《模拟电子技术基础》课程设计
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。本设计分别用串联型线性稳压电路，串
联调整式稳流电路和反馈式逆变电路设计直流稳压电源，直流稳流电源和 DC-DC 变换器。
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。
关键词：电源；串联型线性稳压；串联调整式稳流；反馈式逆变电路
Abstract: Along with technical development, the electricity and electronic in
struments have already been widespread applied in daily, scientific research, study
and so on each aspect. Since the power supply takes the essential energy-suppl
y part of electrical and electronic instruments, its demand increases day by day, a
nd also been set a higher request to function, stability and so on each target. Th
e power supply research has already become the important link to the developme
nt of the new technology and the new equipment. It’s playing the vital role in the
impetus of science and technology development. This design separately uses seri
es linear constant voltage circuit, series regulate constant current circuit and the f
eedback type contravariant circuit to design direct current constant voltage power
supply, direct current constant current power supply and DC-DC converter. We mu
st calculate various each component parameter in the circuits by correlated knowl
edge and enable the circuit performance to meet in the design requirements such
as the voltage regulation rate, the current regulation rate, load regulation rate, rip
ple voltage and so on.
Key Words: Power Supply; Series Linear Constant Voltage; Series Regulate
Constant Current; Feedback Type Contravariant Circuit.
I
《模拟电子技术基础》课程设计
1.课题要求
1.1 基本要求
（1）稳压电源 在输入电压 220V、50Hz、电压变化范围＋15%～－20%条件下：
a．输出电压可调范围为+9V～+12V
b．最大输出电流为 1.5A
c．电压调整率≤0.2%（输入电压 220V 变化范围＋15%～－20%下，空载到满载）
d．负载调整率≤1%（最低输入电压下，满载）
e．纹波电压（峰-峰值）≤5mV（最低输入电压下，满载）
f．效率≥40%（输出电压 9V、输入电压 220V 下，满载）
g．具有过流及短路保护功能
（2）稳流电源 在输入电压固定为＋12V 的条件下：
a．输出电流：4～20mA 可调
b．负载调整率≤1%（输入电压＋12V、负载电阻由 200Ω～300Ω变化时，输出电流为
20mA 时的相对变化率）
（3）DC-DC 变换器 在输入电压为+9V～+12V 条件下：
a．输出电压为+100V，输出电流为 10mA
b．电压调整率≤1%（输入电压变化范围+9V～+12V）
c．负载调整率≤1%（输入电压+12V 下，空载到满载）
d．纹波电压（峰-峰值）≤100mV （输入电压+9V 下，满载）
1.2 发挥部分
（1）扩充功能
a．排除短路故障后，自动恢复为正常状态
b．过热保护
c．防止开、关机时产生的“过冲”
（2）提高稳压电源的技术指标
a．提高电压调整率和负载调整率
b．扩大输出电压调节范围和提高最大输出电流值
（3）改善 DC-DC 变换器
a．提高效率（在 100V、100mA 下）
b．提高输出电压
（4）用数字显示输出电压和输出电流
1
武汉理工大学《模拟电子技术基础》课程设计
2.电路设计分析
2.1 稳压电源
2.1.1 电路方案选择
方案一：采用由运放构成的线性调压电路。此电路原理是信号经整流滤波后直接进入线性
稳压电路，由运放构成深度度负反馈电路，通过调节负反馈电阻的大小来调节输出电压。
选择合适的电阻和可变电阻，即可实现+9~+12V 输出。电路原理图如下图所示：
图 2-1 线性稳压器
电容 C1 为滤波电容，由负载电压为 12V，电流最大为 1.5A 可知最小负载为 8 欧。根
据公式 RC≧（3-5）T/2 即可求出 C≈4000uF。电路中 D5,R1,Q2 构成启动电路当输入电压
高于 12V 时。D5 击穿导通，为 Q2 建立稳定的静态工作点，进而确定了运放 1 端的电位十
点 如 正 常 工 作 。 复 合 管 构 成 调 整 管 ， 调 整 管 的 极 限 参 数 为
V （ cemax ）
P(cm)≥I(imax)*(V(imax)-V(omin)。D6
=V(imax)-V(omin)=9V，故 V(BR)Z(ceo)≥9V,
作为基准电源。选择为 6V。故输出电压的最大值为
V=（R3+R4+R5）/R4*V（D6），最
小输出电压为 V=（R3+R4+R5）/(R4+R5) *（D6）。
为使输出电压可在+9~+12V 范围内可调，电阻 R3，R4 选择为 470 欧。经计算电阻
R5 可选择为 500 欧。其最大静态功耗约 Pmax=12*12/R0+6*6/R1+P(cm)+6*6/R2+12*12/
（R3+R4+R5）。
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武汉理工大学《模拟电子技术基础》课程设计
方案二：采用开关电源电路，直接将 220V 电压经整流后送入单级开关电源电路，通
过调节开关管的占空比来调节输出电压的大小。电路图如下所示：
图 2-2 振铃式开关电源
电路包括整流滤波电路、开关变压器、开关管、次级整流电路、取样放大电路、控制
电路等，其特征在于将普通开关电源的开关变压器的初级线圈分成两个绕组Ｌ↓〔１〕和
Ｌ↓〔２〕，每个绕组串接一只二极管，然后再把这两部分串接起来，接点为Ａ，剩下的两
个端点，一端与电源相接，另一端通过开关管与地相接此外在接点Ａ与电源之间跨接一只
电容Ｃ↓〔１〕，在接点Ａ与地之间再跨接另一只电容Ｃ↓〔２〕，其最佳值是使Ｃ↓〔１〕、
Ｃ↓〔２〕的大小与对应绕组Ｌ↓〔１〕、Ｌ↓〔２〕的匝数Ｎ↓〔１〕、Ｎ ↓〔２〕成反比，
即Ｃ↓〔１〕∶Ｃ↓〔２〕＝Ｎ↓〔２〕∶ Ｎ↓〔１〕。在 VT2 的基极支路上增加 RA 和 RB。
由于 C3 上的电压是与输入电压成正比的正极性电压，一旦输人电压 Ui 升高，电阻 RA 流
过的电流就增加，加速 VT2 导通，起到限流的作用。因此，输出电压 Uo 和 C2 的电压 Uc2
就会降低，故流过 RB 的负电流减少，VT2 基极电压升高，VT2 深度饱和导通，于是起到
减小输出电流的作用
方案三：使用三端稳压器 LM317 作基准电压源构成稳压电路。经变压器降压后送入
稳压电路。其稳压电路如图所示：
3
武汉理工大学《模拟电子技术基础》课程设计
图 2-3 三端稳压器式稳压电路
其 稳 压 性 能 良 好 。 5 、 6 之 间 有 非 常 精 准 的 电 压 差 。 其 输 出 电 压 为
V=(R1+R3+R4)/R1*1.25V。
比较三个方案，方案一电路结构比较简单，容易调试，但是电路损耗较大，效率较低。
方案二虽然效率高，但是杂波会很大，难以控制在要求范围内。方案三电路简单，静态电
流小，功耗较低，在极限状态下可达到 1.5A 电流输出。
经比较选择方案一。
2.1.2 三端稳压器工作原理
三端集成稳压稳压器由启动电路，基准电压电路，取样比较放大电路，调整电路和过
流、短路保护电路等部分组成。其结构如图：
4
武汉理工大学《模拟电子技术基础》课程设计
稳压器的主要参数
(1)输出电压 V。
输出电压是指稳压器的各工作参数符合规定时的输出电压值。对于固定输出稳压器，
它是常数;对于可调式输出稳压器，它是输出电压范围。
(2)输出电压偏差
对于固定输出稳压器，实际输出的电压值和规定的输出电压 Vo 之间往往有一定的偏
差。这个偏差值一般用百分比表示，也可以用电压值表示。
(3)最大输出电压 ICM
最大输出电流指稳压器能够保持输出电压不变的最大电流。
(4)最小输入电压 Vimi
n
输人电压值在低于最小输入电压值时，稳压器将不能正常工作。
(5)最大输人电压 Vimax
最大输入电压是指稳压器安全工作时允许外加的最大电压值。
说明（4)、(5)两项也常用输人电压的范围来表示。
(6)最小输入、输出电压差(Vi-Vo)
它是指稳压器能正常工作时的输入电压 U 与输出电压八是最小电压差值。
(7)电压调整率 SV
电压调整率是指当稳压器负载不变而输入的直流电压变化时，所引起的输出电压的相
对变化量。SV 常用下式表示:
式中:△Avo——输出电压变化量;
△Ai——输入电压变化量。
电压调整率有时也用某一输入电压变化范围内的输出电压变化量表示。
电压调整车用来表征稳压器维持输出电压不变的能力。
(8)电流调整率 SI
电流调整车是指，当输入电压保持不变而输出电流在规定范围内变化时，稳压器输出
电压相对变化的百分比，可用下式表示:
电流调整率有时也用负载电流变化时输出电压的变化量来表示。
(9)输出电压温漂 ST
输出电压温漂也称输出电压的温度系数。其定义为，在规定的温度范围内，当输入电压
和输出电流不变时，单位温度变化引起的输出电压变化量，用公式表达为:
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