基于EWB的串联型直流稳压电源的设计

Question

如题所述

Answer 1

EWB的串联型直流稳压电源的实验报告

班级： 学号：
姓名：
实习地点：C1
指导老师：

目 录

1）简介………………………………………………………………………………3
2）设计目的、任务…………………………………………………………………3
3）总体设计…………………………………………………………………………3
4）电路剖析…………………………………………………………………………3
4.1变压电路…………………………………………………………………3
4.2整流电路…………………………………………………………………4
4.3滤波电路…………………………………………………………………4
5）计算分析…………………………………………………………………………4
6）调节输出电压……………………………………………………………………5
7）原理分析…………………………………………………………………………5
8）电路分析…………………………………………………………………………7
9）设计心得…………………………………………………………………………8
10）参考文献…………………………………………………………………………9

一．简介：
报告中介绍了串联型晶体管稳压电源的设计方法，具备有有可调性、稳定性。主要设计部分包括：变压、整流、滤波、整流、比较放大电路，基本实现了作为一个稳压电源的要求。设计过程中利用了EWB软件进行仿真。作为一个直流电源一般具备有稳定、带载能力和保护等特征。其中最关键的是带载能力。本实验设计电路要求用串联型稳压电路来实现。
二．设计目的 任务
　　（1）、设计用晶体管和集成运算放大器组成的串联型直流稳压电源。
　　（2）、学习使用EWB软件并对串联型直流稳压电源进行仿真验证。
　　 2.设计技术指标与要求
　　（1）、基本要求
　　 A、电路能输出直流5V与7V两档电压；
　　 B、拟定测试方案和设计步骤；
　　 C、根据性能指标，计算元件参数，选好元件，并画出电路图；
　　 D、仿真验证输出信号；
　　 E、写出设计性报告。
（2）、技术指标：
　 A、输出5V与9V两档电压。
B、输出额定电流250mA最大电流650mA；
C、在最大输出电流时纹波电压峰值
三．总体设计
作为一个电源一般具备有可调、稳定、带载能力和保护等特征。其中最关键的是带载能力。本实验设计电路要求用串联型稳压电路来实现，根据题目设计要求我提出了两套设计方案。

四．电路剖析
变压电路：
我国市电电压为220V，频率为50Hz，为了保证后面可调范围为6~12V还有使调整元件提到调整作用，则保证其压降>5V，则Vi必须大于17V，所以选择变压器的初次级线圈的匝数比为10：1为宜，根据EWB中提供的变压器，我选中了型号为pq4-10的变压器，其初次级线圈匝数比为11.5。

整流电路：
整流电路经理论知识得知用桥式整流电路，并适当的选择桥堆元件，本实验选择桥堆的型号为BYM10-1000，其每个二极管的压降为0.75V。

滤波电路:
因为市电频率是50Hz为低频电路，所滤波电路选择RC电路就可保证滤波效果不错。本实验选择的电容为大电容：2200μF+470μF（但也不能去太大，不然等待电路稳定的时间将很长，不利于调试）。 整流滤波电路通常有电容、电感和RC等滤波电路。电感滤波是利用电感对脉动电流产生反电动势，阻碍电流变化来实现的，电感越大，滤波效果越好。它一般用于负载电流大、对滤波要求不高的场台。RC滤波电路是电阻和电容连接使用的滤波电路，由于电阻会降低一部分直流电压，直流输出电压会减小，因此只适用于小电流电路。电容滤波是利用电容的充放电作用使整流输出电压变得平稳，而且电压幅值升高，滤波效果好，适于各种整流电路。滤波电容的选择主要是种类和容量、耐压值的确定。

五．计算分析：
这个调整过程可以使用下面的变化关系图表示：
在实验中用到了诸多器材：
电阻：8个； 变压器：2个； 运算放大器：2个； 电容：2个；
电压表，电流表，二极管，三极管 等；

当输出电压升高时整个变化过程与上面完全相反。
六，调节输出电压：

负载电阻的计算：R（L）=U/ I =9V/650mA=13.85（欧）；

在整流电路中，每只二极管所承受的最大反向电压为：

流过每只二极管的平均电流为：

当输出为9V时 R=13.85欧；
当输出为5V时 R=7.69 欧；
电容的计算： ； C=（2200--300）（uF）；
采样电路的比例计算：U。=(R1+R2) /R2*Uz; R1/R2=0.91;
基准电路的计算：R=(U – Uz) / 0.06=195.7 （欧）；
同理，可得到您一个电路的值为：
R（L）= 7.69 (欧); C = (3900—6500); R1/R2=0.064; R =177(欧)
七．原理分析：
根据滤波电路最后得到的滤波图形为：
如图所示,是一个串联稳压电源的仿真电路,通过仿真分析可知,输出电压波形已变成一条直线,进一步减小了输出电压中的脉冲成分。并且向上,向下调节滑动变阻器时可调节输出电压值,与理论值基本一致。

滤波电路坐标图

滤波电路波形图

最后输出的直流电压

七．电路分析：
直流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1所示。

+ 电 源 + 整 流 + 滤 波 + 稳 压 +
u1 u2 u3 uI U0
_ 变压器 _ 电 路 _ 电 路 _ 电 路 _

（a）稳压电源的组成框图
u1 u2 u3 uI U0

0 t 0 t 0 t 0 t 0 t

（b）整流与稳压过程

八．设计心得：
在本次试验中体会到了EWB的串联型直流稳压电源的设计的难度。
因为老师之前就没有介绍过稳压电路，要对该电路的各个功能均要有全面的掌握才能设计出各电路，还有各功能块的参数。而且这个实验花了我很多的时间。通过采用EWB电子仿真软件对串联型支流稳压电源各部分进行仿真研究,可以直接从仿真软件中观察串联型稳压电源各个不同部分的输入输出波形,读出输入输出电压值,输入输出电流值等等。对于进行电路设计和分析的人员,特别是维修电子设备的人员是一个很大帮助。通过EWB可以很方便的查找故障并进行排除,非常的简单省时。对于学习的人来讲也是很好的,既方便又直观,能够很清晰的了解电路的内部各个结构。EWB软件功能齐全,元器件充足,是一个很好的仿真软件。学会使用EWB也是现在学习电子电路的学生和进行电路分析的技术人员必备的一个技能!

参考文献：

电路与电子技术 主编：杨建良 李芝成 朱志强
EWB 电路设计入门与应用 主编：钟文耀 段玉生 何丽静
电力电子装置的计算机辅助分析 主编：黄进
直流稳压电源技术 主编：Pecker术

致敬！