交流穩(wěn)壓電源

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交流穩(wěn)壓電源范文第1篇

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目化；整流；濾波；穩(wěn)壓

1.制作要求

1.1任務(wù)

設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源，電源輸出電壓1.25~30V可調(diào)，最大輸出電流為1.5A，輸出紋波電壓小于5mV，穩(wěn)壓系數(shù)小于5×10-3；輸出電阻小于0.1Ω。

1.2要求

①選擇電路形式，畫出電路原理圖；②合理選擇電路元器件的型號(hào)及參數(shù)，并列出材料清單；③畫出安裝布線圖；④進(jìn)行電路安裝；⑤進(jìn)行電路調(diào)試與測(cè)試，擬定調(diào)試測(cè)試內(nèi)容、步驟、記錄表格，畫出測(cè)試電路。

1.3裝配電路板

在通用電路板上進(jìn)行電路布局圖的安裝，電路裝配的工藝流程說(shuō)明，調(diào)整測(cè)試內(nèi)容與步驟，數(shù)據(jù)記錄，測(cè)試結(jié)果分析等。

2.學(xué)習(xí)要求

1、了解直流電源的基本組成和性能指標(biāo)。2、掌握線性直流電源中整流、濾波、穩(wěn)壓電路的選擇、電路元件的參數(shù)計(jì)算、選擇等。3、掌握線性直流電源設(shè)計(jì)的方法和步驟。4、掌握直流電源的裝配、調(diào)試和測(cè)試的操作技能。5、具有安全生產(chǎn)意識(shí)和預(yù)防措施。6、能與他人合作、交流，完成電路的設(shè)計(jì)、電路的組裝與測(cè)試等任務(wù)，具有團(tuán)結(jié)協(xié)作、敢于創(chuàng)新的精神和解決問(wèn)題的能力。

3.分析過(guò)程

3.1電路原理圖

如圖1所示，T1為自耦變壓器，T2為電源變壓器，V1～V4為整流二極管，C1為濾波電容，CW7812為三端穩(wěn)壓器，R和RP組成負(fù)載RL，兩塊電壓表分別接在整流濾波電路的輸出端及穩(wěn)壓電路的輸出端。

3.2操作過(guò)程及數(shù)據(jù)分析

1、按圖示電路先連接變壓器和整流電路，T2用18V，用示波器觀察輸入、輸出端的波形，并用萬(wàn)用表測(cè)試輸入、輸出電壓的值（注意輸入是交流，輸出是脈動(dòng)直流），并作好記錄。變壓器輸入電壓Ui整流后輸出電壓Uo118V16.2V

2、在第1步的基礎(chǔ)上，接入濾波電容，用示波器觀察濾波后輸出的波形，并用萬(wàn)用表測(cè)試輸出電壓，作好記錄。變壓器輸入電壓Ui整流后輸出電壓Uo1濾波后輸出電壓Uo218V16.2V21.6V

可以看出經(jīng)過(guò)整流濾波后，交流變成平滑的直流電，輸出電壓值得到提高，變?yōu)?.2Ui。

3、完全按圖1接好電路，再按以下操作測(cè)試和觀察。

①負(fù)載電阻RL保持不變，調(diào)節(jié)自耦變壓器在一定范圍內(nèi)220(1±10%)V變化，觀察整流濾波電路輸出端的電壓表及負(fù)載兩端的電壓表的變化，會(huì)發(fā)現(xiàn)濾波電路輸出端的電壓表指針發(fā)生了變化，而負(fù)載兩端的電壓表讀數(shù)12V卻不變。

②輸入電壓（自耦變壓器調(diào)到AC220V）不變，調(diào)節(jié)RP，觀察負(fù)載兩端的電壓表，讀數(shù)12V仍不變。

可以看出:該電路在電源電壓及負(fù)載RL變化時(shí)，負(fù)載兩端電壓值均不變，即實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)壓功能。

由以上演示看出：直流穩(wěn)壓電源就是一種把交流電變?yōu)橹绷麟?，能輸出穩(wěn)定直流的一種電子設(shè)備。它一般由變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四部分組成，其框圖如圖2所示：圖2直流穩(wěn)壓電路框圖

圖中，電源變壓器的作用是為電設(shè)備提供所需的交流電壓，主要起降壓的作用；整流器的作用是實(shí)現(xiàn)交流電變成脈動(dòng)直流電；濾波器的作用是將整流后的脈動(dòng)直流變換成平滑的直流電；穩(wěn)壓器的作用是克服電網(wǎng)電壓、負(fù)載及溫度變化所引起的輸出電壓的變化，提高輸出電壓的穩(wěn)定性。

根據(jù)以上內(nèi)容，學(xué)生通過(guò)制作項(xiàng)目電路既加深了對(duì)電路結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，又增添了學(xué)習(xí)興趣。使這部分枯燥的理論轉(zhuǎn)化為先觀察現(xiàn)象，再通過(guò)測(cè)試的數(shù)據(jù)，反推各部分?jǐn)?shù)據(jù)之間的關(guān)系。簡(jiǎn)化了理論數(shù)據(jù)的推導(dǎo)過(guò)程，學(xué)生學(xué)起來(lái)更加容易，這一點(diǎn)在我系學(xué)生學(xué)習(xí)的過(guò)程中得到普遍的認(rèn)可。（作者單位：瀘州職業(yè)技術(shù)學(xué)院）

參考文獻(xiàn)

［1］《電子技術(shù)》;編著者,付植桐;高等教育出版社;2000年第1版

交流穩(wěn)壓電源范文第2篇

直流穩(wěn)壓電源包括變壓器部分、整流濾波部分、穩(wěn)壓部分，主要技術(shù)指標(biāo)為電壓參數(shù)（如果可調(diào)節(jié)，則為電壓范圍）、紋波系數(shù)（紋波電壓）、輸出電壓調(diào)整率、額定輸出電流。

直流穩(wěn)壓電源是能為負(fù)載提供穩(wěn)定直流電源的電子裝置。直流穩(wěn)壓電源的供電電源大都是交流電源，當(dāng)交流供電電源的電壓或負(fù)載電阻變化時(shí)，穩(wěn)壓器的直流輸出電壓都會(huì)保持穩(wěn)定。 直流穩(wěn)壓電源隨著電子設(shè)備向高精度、高穩(wěn)定性和高可靠性的方向發(fā)展，對(duì)電子設(shè)備的供電電源提出了高的要求。

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交流穩(wěn)壓電源范文第3篇

【關(guān)鍵詞】DX系列中波發(fā)射機(jī)；開關(guān)電源；+24V非穩(wěn)壓電源組件

1.引言

電源是各種電子設(shè)備必不可少的重要組成部分，其性能優(yōu)劣直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的安全性和可靠性指標(biāo)。而開關(guān)電源是目前應(yīng)用最為廣泛地一種電源裝置，開關(guān)電源以其損耗低、效率高、電路簡(jiǎn)潔顯著優(yōu)點(diǎn)而受到人們的青睞，并廣泛地應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、電子設(shè)備、儀器儀表、通信設(shè)備和家用電器中。

輸出穩(wěn)定性決定電源成敗。電源除了我們最關(guān)心的額定功率，以及可直接感觸到的靜音、散熱等外部特征因素外，轉(zhuǎn)換效率也越來(lái)越備受重視，但是，電壓穩(wěn)定性和輸出紋波更能反應(yīng)一個(gè)電源的品質(zhì)。

2.開關(guān)電源基本原理

2.1 開關(guān)電源的工作原理

開關(guān)電源的工作原理可以簡(jiǎn)單的用圖1進(jìn)行說(shuō)明。圖1中輸入的直流不穩(wěn)定電壓經(jīng)開關(guān)S加至輸出端，S為受控開關(guān)，是一個(gè)受開關(guān)脈沖控制的開關(guān)調(diào)整管，若使開關(guān)S按要求改變導(dǎo)通或者斷開時(shí)間，就能把輸入的直流電壓變成矩形脈沖電壓。這個(gè)脈沖電壓經(jīng)濾波電路進(jìn)行平滑濾波后就可得到穩(wěn)定的直流輸出電壓。

為了便于分析，定義脈沖占空比如下：

式中，T表示開關(guān)S的開關(guān)重復(fù)周期；表示開關(guān)S在一個(gè)開關(guān)周期中的導(dǎo)通時(shí)間。開關(guān)電源直流輸出電壓與輸入電壓之間有如下關(guān)系式：

由上面兩個(gè)關(guān)系式可以看出，若開關(guān)周期T一定，改變開關(guān)S的導(dǎo)通時(shí)間，即可改變脈沖占空比D，從而達(dá)到調(diào)節(jié)輸出電壓的目的。T不變，只改變來(lái)實(shí)現(xiàn)占空比調(diào)節(jié)的穩(wěn)壓方式叫做脈沖寬度調(diào)制（PWM）。由于PWM式的開關(guān)頻率固定，輸出濾波電路比較容易設(shè)計(jì)，易實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化，因此PWM式開關(guān)電源用的較多，本文中所提到的開關(guān)電源就屬于PWM式開關(guān)電源。

2.2 開關(guān)電源的組成

開關(guān)電源的組成圖2所示。其中DC/DC變換器用以進(jìn)行功率變換，它是開關(guān)電源的核心部分；驅(qū)動(dòng)器是開關(guān)信號(hào)的放大部分，對(duì)來(lái)自信號(hào)源的開關(guān)信號(hào)進(jìn)行放大和整形，以適應(yīng)開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)要求；信號(hào)源產(chǎn)生控制信號(hào)，該信號(hào)由它激或者自激電路產(chǎn)生，可以使PWM信號(hào)、PFM信號(hào)或者其它信號(hào)；比較放大器對(duì)給定信號(hào)和輸出反饋信號(hào)進(jìn)行比較運(yùn)算，控制開關(guān)信號(hào)的幅值、頻率、波形等，通過(guò)驅(qū)動(dòng)器控制開關(guān)器件的占空比，已達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。除此之外，開關(guān)電源還有輔助電路，包括啟動(dòng)、過(guò)流過(guò)壓保護(hù)、輸入濾波、輸出采樣、功能指示等電路。

3.分立的+24V非穩(wěn)壓電源組件

電源性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到電子設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)及能否安全可靠地工作，傳統(tǒng)的電源主要以線性電源為主，其工作過(guò)程為：將工頻電網(wǎng)電壓經(jīng)過(guò)線性變壓器降壓以后，再經(jīng)過(guò)整流、濾波和線性穩(wěn)壓，最后輸出一組紋波電壓和穩(wěn)定度均符合要求的直流電壓。這種電源的優(yōu)點(diǎn)是：⑴電源穩(wěn)定度和負(fù)載穩(wěn)定度較高；⑵輸出紋波電壓較??；⑶瞬態(tài)響應(yīng)速度快；⑷線路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。這種電源的缺點(diǎn)是：⑴功耗非常大、效率比較低，效率一般只有45%左右；⑵重量非常重、體積龐大；⑶必須使用較大容量的濾波電容；⑷輸入電壓動(dòng)態(tài)范圍??；⑸輸出電壓調(diào)整麻煩，并且通過(guò)改變線性變壓器初級(jí)線圈匝數(shù)，僅能步進(jìn)調(diào)整輸出電壓。

DX系列中波發(fā)射機(jī)中使用了一種分立的+24V非穩(wěn)壓電源組件，它僅由一個(gè)美國(guó)Acme電氣公司線性變壓器（500B24HA）、一個(gè)橋式整流器（GBPC5002）及一只濾波電解電容器（33000μF/50VDC）組成。該電源組件的輸入端為工頻電網(wǎng)220V電壓，輸出端為標(biāo)稱的+24V非穩(wěn)壓電源，通過(guò)改變輸入端的連接抽頭，可以適當(dāng)改變輸出端的非穩(wěn)壓電壓范圍。在DX系列發(fā)射機(jī)單個(gè)功放單元（簡(jiǎn)稱PB）中，這種+24V非穩(wěn)壓電源組件的輸出送至低壓電源板，經(jīng)低壓電源板穩(wěn)壓后提供給發(fā)射機(jī)可編程邏輯控制器（簡(jiǎn)稱為PLC）、緩沖放大器、大部分板卡+18V/-18V/+8V的工作電源；在DX系列發(fā)射機(jī)并機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，這種+24V非穩(wěn)壓電源組件的輸出分別送至低壓電源板，經(jīng)低壓電源板穩(wěn)壓后提供給發(fā)射機(jī)合成器單元觸摸屏（簡(jiǎn)稱為MMI）、PLC、所有模式/輔助接觸器、大部分板卡的工作電源。其供電情況圖如圖3所示。

在實(shí)際應(yīng)用中，除了線性電源固有的缺點(diǎn)外，美國(guó)哈里斯公司設(shè)計(jì)人員未認(rèn)真考慮每一部分所需要電源的實(shí)際額定功率情況，而是統(tǒng)一采用這種+24V非穩(wěn)壓電源組件；并且對(duì)于一些關(guān)鍵部位仍然采用+24V非穩(wěn)壓供電，不利于其穩(wěn)定可靠運(yùn)行；這種分立元件組成的非穩(wěn)壓電源，由于元器件老化或變質(zhì)，極易出現(xiàn)噪聲大、輸出直流電壓不穩(wěn)定等毛病。鑒于以上不足，筆者提出利用目前市場(chǎng)上廣泛使用的開關(guān)電源代替?zhèn)鹘y(tǒng)的線性非穩(wěn)壓電源的技改方案。

4.技改及應(yīng)用情況

開關(guān)電源是近代普遍推廣的穩(wěn)壓電源，其主要特點(diǎn)有：⑴內(nèi)部功率損耗小，轉(zhuǎn)換效率高，一般可達(dá)90%以上；⑵體積小，重量輕；⑶穩(wěn)壓范圍寬，輸出電壓在一定范圍連續(xù)可調(diào)；⑷濾波效率大為提高；⑸安全可靠，內(nèi)部具有各種形式的保護(hù)電路，當(dāng)電源負(fù)載出現(xiàn)故障時(shí)，能自動(dòng)切斷電源，保障其功能可靠。

4.1 開關(guān)電源的選型

首先，確定選擇專業(yè)電源供應(yīng)商的臺(tái)灣明緯公司的開關(guān)電源。其次，根據(jù)電壓和電流范圍，進(jìn)一步確定所需開關(guān)電源的額定功率。下面以DX系列中波發(fā)射機(jī)并機(jī)合成器控制單元和發(fā)射機(jī)控制單元的開關(guān)電源選型為例進(jìn)行說(shuō)明。根據(jù)實(shí)際電路，通過(guò)測(cè)試，得到各自+24V非穩(wěn)壓電源組件輸出的總功率如表1所示。由表1可以看出，發(fā)射機(jī)并機(jī)發(fā)射機(jī)控制單元最大總輸出功率為69.96W，發(fā)射機(jī)并機(jī)合成器控制單元最大總輸出功率為42.408W，因?yàn)殚_關(guān)電源的功率比較足，但是為了延長(zhǎng)開關(guān)電源的使用壽命，一般要選擇多30%以上輸出功率的開關(guān)電源。查詢臺(tái)灣明緯公司的開關(guān)電源產(chǎn)品，根據(jù)實(shí)際冗余量的需要，最終選擇SDR-120-24開關(guān)電源代替發(fā)射機(jī)并機(jī)合成器控制單元中+24V非穩(wěn)壓電源組件，選擇SDR-240-24開關(guān)電源代替發(fā)射機(jī)并機(jī)發(fā)射機(jī)控制單元中+24V非穩(wěn)壓電源組件。

這兩款開關(guān)電源均是單組輸出導(dǎo)軌型具功率因素校正（簡(jiǎn)稱為PFC）功能的開關(guān)電源，它們內(nèi)部原理方框圖如圖4所示。該系列開關(guān)電源峰值功率可達(dá)150%額定輸出功率，輸出電壓連續(xù)可調(diào)且調(diào)整范圍寬，同時(shí)內(nèi)部含低壓保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)等多種保護(hù)電路。

4.2 開關(guān)電源的安裝

由于相比+24V非穩(wěn)壓電源組件而言，開關(guān)電源的體積大大減小、重量大大減輕，所以在拆除+24V非穩(wěn)壓電源組件之后，再安裝開關(guān)電源及其簡(jiǎn)便。安裝時(shí)，事先將標(biāo)準(zhǔn)的35mm鋁合金外卡導(dǎo)軌固定在機(jī)箱殼體上，然后將這種導(dǎo)軌型開關(guān)電源安裝在導(dǎo)軌上即可。這種導(dǎo)軌型開關(guān)電源與普通的開關(guān)電源相比，除了安裝方式不同之外，沒有任何區(qū)別。

為了達(dá)到充分散熱的目的，一般開關(guān)電源宜安裝在空氣對(duì)流條件較好的位置或者安裝在機(jī)箱殼體上，通過(guò)機(jī)箱殼體將熱傳達(dá)出去。由于設(shè)計(jì)中僅通過(guò)自然風(fēng)冷卻，為了進(jìn)一步提高冷卻效果，筆者還自行加裝了一個(gè)40W的排風(fēng)扇，以利開關(guān)電源散熱，延長(zhǎng)其使用壽命。改造前后的安裝效果圖如圖5所示。

4.3 開關(guān)電源的應(yīng)用效果

在DX系列中波發(fā)射機(jī)中，+24V非穩(wěn)壓電源組件的地位非常重要，它幾乎提供了所有板卡的工作電源，以及PLC工作電源、觸摸屏工作電源、模式/輔助接觸器直流馬達(dá)工作電源等等。這個(gè)+24V電源輸出電壓的不穩(wěn)定，必將造成對(duì)發(fā)射機(jī)設(shè)備或者器件或大或小的影響。比如，對(duì)于直流+24V供電的PLC而言，原則上應(yīng)采用直流穩(wěn)壓電源供電。因?yàn)槠胀ǖ恼鳛V波電源，由于紋波的影響，容易使PLC接收到錯(cuò)誤信息。一般不能使用僅通過(guò)單相式橋式整流的直流電源直接對(duì)PLC進(jìn)行供電。在系統(tǒng)組成較復(fù)雜時(shí)，應(yīng)使用獨(dú)立的穩(wěn)壓電源單獨(dú)對(duì)PLC供電。然后，DX系列中波發(fā)射機(jī)原設(shè)計(jì)直流+24V供電的PLC電源卻為單相式橋式整流的非穩(wěn)壓電源，設(shè)計(jì)中存在明顯缺陷。經(jīng)過(guò)技術(shù)改造之后，電源系統(tǒng)的質(zhì)量得以明顯改善，可以從以下兩個(gè)方面進(jìn)行說(shuō)明：

⑴輸出紋波。電源輸出的直流電壓是通過(guò)將交流電壓整流濾波轉(zhuǎn)換而來(lái)，那么在直流輸出中就不可避免地含有交流成分或者周期性的雜波信號(hào)，這就是我們所說(shuō)的輸出紋波，紋波越小，電源品質(zhì)越優(yōu)秀。紋波是非常難以遏制的，電流越大，產(chǎn)生的紋波越大。紋波會(huì)帶來(lái)的危害有：降低轉(zhuǎn)換效率；形成浪涌；帶來(lái)紋波噪音。而采用含功率因素校正功能的開關(guān)電源，紋波極小，明顯好于普通電源。圖6所示為+24V非穩(wěn)壓電源組件和開關(guān)電源空載時(shí)輸出電壓波形，從圖6中明顯看出開關(guān)電源產(chǎn)生的紋波遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于+24V非穩(wěn)壓電源組件。

⑵電壓穩(wěn)定性。電壓穩(wěn)定性是電源最重要的品質(zhì)之一，很多燒毀硬件的事故都是由于電壓穩(wěn)定性差（電壓偏移幅度過(guò)大）造成的。實(shí)際電壓與標(biāo)準(zhǔn)電壓的偏移值越小，表示電壓穩(wěn)定性越好。電壓穩(wěn)定性的問(wèn)題其實(shí)就是交叉負(fù)載能力，交叉負(fù)載表征的是電源在各種負(fù)載配比下各路電壓能否保持穩(wěn)定的能力。經(jīng)出廠測(cè)試，+24V非穩(wěn)壓電源組件空載輸出電壓為31.0V，半載輸出電壓為28.4V，滿載輸出電壓為26.7V，可知其電壓穩(wěn)定性較差。表2所示為+24V非穩(wěn)壓電源組件和開關(guān)電源分別在兩種不同狀態(tài)時(shí)電壓偏移情況，從表中明顯看出開關(guān)電源的電壓穩(wěn)定性遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于+24V非穩(wěn)壓電源組件。

5.結(jié)束語(yǔ)

開關(guān)電源具有高效、穩(wěn)定、可靠的特點(diǎn)，并且屬于免維護(hù)器件，在實(shí)際應(yīng)用中，取得了良好的效果。經(jīng)過(guò)改造后，也節(jié)省了安裝空間，根據(jù)需要還可以設(shè)計(jì)備份冗余+24V開關(guān)電源，實(shí)現(xiàn)雙電源并聯(lián)供電，提高發(fā)射機(jī)供電的可靠性。

參考文獻(xiàn)

交流穩(wěn)壓電源范文第4篇

關(guān)鍵詞：電子技術(shù) Proteus仿真 高等職業(yè)教育

中圖分類號(hào)：G71 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）02（b）-0014-02

《電子技術(shù)基礎(chǔ)》是高職電子類專業(yè)的核心課程之一，也是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，它包括了模擬電路和數(shù)字電路兩部分的內(nèi)容，在教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解比較困難。如何針對(duì)職業(yè)教育的特點(diǎn)和人才培養(yǎng)目標(biāo)，深入淺出地講解內(nèi)容，使學(xué)生熟練掌握電子技術(shù)方面的知識(shí)，是電子技術(shù)課程教學(xué)需要解決的重要問(wèn)題。基于高職電子技術(shù)教學(xué)中存在的問(wèn)題，教學(xué)與Proteus仿真方法結(jié)合起來(lái)，可有效提高教學(xué)效果。

1 Proteus仿真軟件介紹

Proteus軟件是英國(guó)Labcenter Electronics公司研發(fā)的EAD工具軟件。它是一個(gè)集模擬電路、數(shù)字電路、模/數(shù)混合電路以及多種微控制器系統(tǒng)為一體的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真平臺(tái)。是目前同類軟件中最先進(jìn)、最完整的電子類仿真平臺(tái)之一。它真正實(shí)現(xiàn)了在計(jì)算機(jī)上完成從原理圖、電路分析與仿真、單片機(jī)代碼調(diào)試與仿真、系統(tǒng)測(cè)試與功能驗(yàn)證到PCB板生成的完整的電子產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程。Proteus的功能特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)。

（1）智能原理布圖。

（2）混合電路仿真與精確分析。

（3）單片機(jī)軟件調(diào)試。

（4）單片機(jī)與電路的協(xié)同仿真。

（5）PCB自動(dòng)布局與布線。

2 直流穩(wěn)壓電源的原理

直流穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流、濾波和穩(wěn)壓電路四部分組成，其原理框圖如圖1所示。

（1）電網(wǎng)供電電壓交流220 V（有效值）50 Hz，要獲得低壓直流輸出，首先必須采用電源變壓器將電網(wǎng)電壓降低獲得所需要交流電壓。

（2）降壓后的交流電壓，通過(guò)整流電路變換成方向不變、大小隨時(shí)間變化的脈動(dòng)電壓，但其幅度變化大。

（3）脈動(dòng)大的直流電壓須經(jīng)過(guò)濾波電路去除它的交流分量，變成比較平直，脈動(dòng)小的直流電壓，即將交流成份濾掉，保留其直流成份。

（4）濾波后的直流電壓，會(huì)隨著交流電網(wǎng)電壓的波動(dòng)或負(fù)載的變動(dòng)而變化。再通過(guò)穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓，便可得到基本不受外界影響的穩(wěn)定直流電壓輸出。

3 Proteus仿真在直流穩(wěn)壓電源教學(xué)中的應(yīng)用

從上面直流穩(wěn)壓電源的工作原理上可以看出，這部分的教學(xué)比較抽象，學(xué)生對(duì)各部分產(chǎn)生的波形只是停留在理論的理解上，不夠直觀。利用Proteus仿真對(duì)這部分進(jìn)行講解，由利于學(xué)生能夠直觀的感受波形的變化過(guò)程。

圖2所示電路是由分立元件組成的串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的電路圖。其整流部分包括單相橋式整流電路、電容濾波電路。穩(wěn)壓部分為串聯(lián)型穩(wěn)壓電路，主要組成部分包括：調(diào)整元件Q1，比較放大器Q2、R1、R2、RW、組成的取樣電路，DW、R3、組成的基準(zhǔn)電壓控制電路和Q3、R4、R5、R6組成的過(guò)流保護(hù)電路。整個(gè)穩(wěn)壓電路是一個(gè)具有電壓串聯(lián)負(fù)反饋的閉環(huán)系統(tǒng)，其穩(wěn)壓過(guò)程為：當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)或負(fù)載變動(dòng)引起輸出直流電壓發(fā)生變化時(shí)，取樣電路取出輸出電壓的一部分送入調(diào)整管Q1的基極，使調(diào)整管改變其管壓降，以補(bǔ)償輸出電壓的變化，從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。

在電路（圖2）中接示波器的四個(gè)接線端A、B、C、D應(yīng)分別接四路輸入信號(hào)，信號(hào)的另一端應(yīng)接地。該虛擬示波器能同時(shí)觀看四路信號(hào)的波形。

在該電路中定義了一個(gè)有效值為220 V，

頻率為50 Hz的正弦波激勵(lì)源。同時(shí)，在需要顯示波形的幾處接上了示波器的引腳，用來(lái)顯示輸入波形、輸出波形以及一些中間波形。

直接單擊仿真軟件中的仿真開始按鈕，可以開始全速仿真，此時(shí)，點(diǎn)擊Proteus軟件中的Debug下拉菜單中的3.Digital Oscilloscope命令，就會(huì)出現(xiàn)虛擬示波器以及輸入波形、輸出波形、以及中間波形。如圖3所示。

如圖3所示，自上至下各波形所表示的含義依次為，最上面的波形表示5∶1變壓后的波形；第二個(gè)波形表示橋式整流后的脈動(dòng)波形；第三個(gè)波形表示經(jīng)過(guò)濾波過(guò)后的波形；最下面的波形表示經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓過(guò)后的波形。

從仿真波形上可以看出，通過(guò)這個(gè)波形顯示器顯示仿真后的一系列的波形得到一個(gè)相當(dāng)穩(wěn)定的低壓直流信號(hào)。

4 結(jié)語(yǔ)

從直流穩(wěn)壓電源的教學(xué)中可以發(fā)現(xiàn)，Proteus軟件在教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)，它能把比較抽象的知識(shí)點(diǎn)通過(guò)仿真結(jié)果直觀的展示在學(xué)生面前，取得比較好的效果。Proteus仿真還可在電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)中得到應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 范貽潘.電子EAD（Proteus）[M].中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社.

[2] 蘇麗萍.電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].西安電子科技大學(xué)出版社.

交流穩(wěn)壓電源范文第5篇

電源是一切電子設(shè)備的基礎(chǔ)，沒有電源就不會(huì)有如此種類繁多的電子設(shè)備。中職學(xué)校電工電子專業(yè)的同學(xué)作為初學(xué)者首先遇到的就是要解決電源問(wèn)題，否則電路無(wú)法工作、電子制作無(wú)法進(jìn)行，學(xué)習(xí)就無(wú)從談起。

【關(guān)鍵詞】

直流穩(wěn)壓電源 設(shè)計(jì) 優(yōu)化 測(cè)評(píng)

【正文】

電子設(shè)備對(duì)電源電路的要求就是能夠提供持續(xù)穩(wěn)定、滿足負(fù)載要求的電能，而且通常情況下都要求提供穩(wěn)定的直流電能。另外，很多中職學(xué)校的電工電子專業(yè)初學(xué)階段首先遇到的就是要解決電源問(wèn)題，否則電路無(wú)法工作、電子制作無(wú)法進(jìn)行，學(xué)習(xí)就無(wú)從談起。下面我們就直流電源的基本設(shè)計(jì)問(wèn)題進(jìn)行探索。根據(jù)中職學(xué)生在校學(xué)習(xí)階段的實(shí)際需要，提出以下的設(shè)計(jì)任務(wù)和要求：

一、設(shè)計(jì)要求

1．輸出電壓可調(diào)：Uo= +3V ～ +9V

2．最大輸出電流：Io max= 800mA

3．輸出電壓變化量：ΔVop_p≤5mV

4. 穩(wěn)壓系數(shù)：SV≤3×10-3

二、設(shè)計(jì)方案和論證

穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四個(gè)部分組成，基本設(shè)計(jì)：

方案一：?jiǎn)蜗喟氩ㄕ麟娐?/p>

傳統(tǒng)單相半波整流簡(jiǎn)單，使用元件少，它只對(duì)交流電的一半波形整流，只要橫軸上面的半波或者只要下面的半波，所以整流效率不高，而且整流電壓的脈動(dòng)較大，無(wú)濾波電路時(shí)，整流電壓的直流分量較小，Vo=0.45Vi，變壓器的利用率低。

方案二：?jiǎn)蜗鄻蚴秸麟娐?/p>

使用的整流元件較全波整流時(shí)多一倍，整流電壓脈動(dòng)與全波整流相同，每個(gè)元件所承受的反向電壓為電源電壓峰值。根據(jù)實(shí)際情況，綜合3種方案的優(yōu)缺點(diǎn):決定選用方案二。

三、各電路設(shè)計(jì)和參數(shù)估算

整流電路采用橋式整流電路，電路所示。在u2的正半周內(nèi)，二極管D1、D2導(dǎo)通，D3、D4截止；u2的負(fù)半周內(nèi)，D3、D4導(dǎo)通，D1、D2截止。

在設(shè)計(jì)時(shí)，常利用電容器兩端的電壓不能突變和流過(guò)電感器的電流不能突變的特點(diǎn)，將電容器和負(fù)載電容并聯(lián)或電容器與負(fù)載電阻串聯(lián)，以達(dá)到使輸出波形基本平滑的目的。選擇電容濾波電路后，直流輸出電壓：Uo1=(1.1～1.2)U2，直流輸出電流：

（I2是變壓器副邊電流的有效值。），穩(wěn)壓電路可選集成三端穩(wěn)壓器電路。

3．1集成三端穩(wěn)壓器的選擇

三端可調(diào)式集成穩(wěn)壓器內(nèi)部含有過(guò)流、過(guò)熱保護(hù)電路，具有安全可靠，性能優(yōu)良、不易損壞、等優(yōu)點(diǎn)。其電壓調(diào)整率和電流調(diào)整率均優(yōu)于固定式集成穩(wěn)壓構(gòu)成的可調(diào)電壓穩(wěn)壓電源。LM317系列和lM337系列的引腳功能相同。

輸出電壓表達(dá)式為:

在式中，1.25是集成穩(wěn)壓塊輸出端與調(diào)整端之間的固有參考電壓 ，此電壓加于給定電阻 兩端，將產(chǎn)生一個(gè)恒定電流通過(guò)輸出電壓調(diào)節(jié)電位器 ，電阻 常取值 。電路加入了二極管D，用于防止輸出端短路時(shí)10µF大電容放電倒灌入三端穩(wěn)壓器而被損壞。

LM317其特性參數(shù)：

輸出電壓可調(diào)范圍：1.2V～37V

輸出負(fù)載電流：1.5A

輸入與輸出工作壓差ΔU=Ui-Uo：3～40V

能滿足設(shè)計(jì)要求,故選用LM317組成穩(wěn)壓電路。

3．2電源變壓器的選擇

電源變壓器的作用是將來(lái)自電網(wǎng)的220V交流電壓u1變換為整流電路所需要的交流電壓u2。電源變壓器的效率為：

由于LM317的輸入電壓與輸出電壓差的最小值 ，輸入電壓與輸出電壓差的最大值 ，故LM317的輸入電壓范圍為：

即

，取

變壓器副邊電流： ，取 ，

因此，變壓器副邊輸出功率：

由于變壓器的效率 ，所以變壓器原邊輸入功率 ，為留有余地，選用功率為 的變壓器。

3．3整流二極管和濾波電容的選用

由于： ， 。

IN4001的反向擊穿電壓 ，額定工作電流 ，故整流二極管

選用IN4001。

3．4濾波電容

根據(jù)，

和公式

可求得：

所以，濾波電容：

電容的耐壓要大于 ，故濾波電容C取容量為 ，耐壓為 的電解電容。

四、 原理圖和元件清單

1． 使用DXP2004設(shè)計(jì)總原理圖，然后由軟件自動(dòng)生成的元件清單。

2． 元件需要三極管、二極管、電解電容、電阻、穩(wěn)壓管、電位器若干。

五、安裝與調(diào)試(使用Multisim10調(diào)試)

按PCB圖，制作好電路板。安裝時(shí)，先安裝小元件，這樣方便元件的擺放，因此先安裝整流電路，再安裝穩(wěn)壓電路，最后再裝上濾波電路。軟件如果沒有LM317元件，用LM117代替。模擬實(shí)驗(yàn)中：

1. 電位器R2取最大值時(shí)，Uo=9.088V

2. 同理電位器R2取最小值時(shí),Uo=2.983V

3. 電位器在0到10K之間，輸出電壓連續(xù)可調(diào)：約為3V~9V。

六、測(cè)試性能與分析

1．輸出電壓與最大輸出電流的測(cè)試

一般情況下，穩(wěn)壓器正常工作時(shí)，其輸出電流I0要小于最大輸出電流，Iomax，取 ，可算出RL=20Ω，工作時(shí) 上消耗的功率為：

故 取額定功率為10W，阻值為20 Ω的電位器。

測(cè)試時(shí)，先使 ，交流輸入電壓為220V，用數(shù)字電壓表測(cè)量的電壓值就是Uo。然后慢慢調(diào)小 ，直到Uo的值下降5%，此時(shí)流經(jīng) 的電流就是 ，記下 后，要馬上調(diào)大 的值，以減小穩(wěn)壓器的功耗。當(dāng)R5（RL）=20歐姆，Uo=8.78V, Io=438.979mA，同理Uo下降5%（8.332V）時(shí)，Io=846.644mA,即Iomax=Io.

2．紋波電壓的測(cè)試

用示波器觀察Uo的峰值，（此時(shí)Y通道輸入信號(hào)采用交流耦合AC），測(cè)量ΔUop-p

的值（約幾mV）。由示波器得出：ΔUop-p=106。845uV

3．穩(wěn)壓系數(shù)的測(cè)量

按實(shí)際連接電路， 在 時(shí)，測(cè)出穩(wěn)壓電源的輸出電壓Uo。然后調(diào)節(jié)自耦變壓器使輸入電壓 ，測(cè)出穩(wěn)壓電源對(duì)應(yīng)的輸出電壓Uo1 ；再調(diào)節(jié)自耦變壓器使輸入電壓 ，測(cè)出穩(wěn)壓電源的輸出電壓Uo2。則穩(wěn)壓系數(shù)為：

因?yàn)椋谡{(diào)試中，無(wú)法得到自耦變壓器，所以只能把電壓歸算到降壓器的輸出電壓(Ui):

U1=198V,Ui=10.8V,U1=220V,Ui=12.0V,U1=242V,Ui=13.2V

Ui=10.8V時(shí)，Uo=8.72V Ui=13.2V時(shí)，Uo=8.740V

所以，穩(wěn)壓系數(shù)： =0.0022

結(jié)論：誤差在允許的范圍內(nèi)，本設(shè)計(jì)已達(dá)到要求。