模拟电子技术直流稳压电源设计报告利用78097909设计一个输出9V1A的直流稳压电源.doc
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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
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