一、直流穩壓電源設計目的

1．學習基本理論在實踐中綜合運用的初步經驗，掌握模擬電路設計的基本方法、設計步驟，培養綜合設計與調試能力。

2．學會直流穩壓電源的設計方法和性能指標測試方法。

3．培養實踐技能，提高分析和解決實際問題的能力。

1．設計并制作一個連續可調直流穩壓電源，主要技術指標要求：

① 輸出電壓可調：U_o=+3V～+9V

② 最大輸出電流：I_omax=800mA

③ 輸出電壓變化量：ΔU_o≤15mV

④ 穩壓系數：S_V≤0.003

2．設計電路結構，選擇電路元件，計算確定元件參數，畫出實用原理電路圖。

3．自擬實驗方法、步驟及數據表格，提出測試所需儀器及元器件的規格、數量，交指導教師審核。

4.批準后，進實驗室進行組裝、調試，并測試其主要性能參數。

1．電路圖設計

（1）確定目標：設計整個系統是由那些模塊組成，各個模塊之間的信號傳輸，并畫出直流穩壓電源方框圖。

（2）系統分析：根據系統功能，選擇各模塊所用電路形式。

（3）參數選擇：根據系統指標的要求，確定各模塊電路中元件的參數。

（4）總電路圖：連接各模塊電路。

2．電路安裝、調試

（1）為提高學生的動手能力，學生自行設計印刷電路板，并焊接。

（2）在每個模塊電路的輸入端加一信號，測試輸出端信號，以驗證每個模塊能否達到所規定的指標。

（3）重點測試穩壓電路的穩壓系數。

（4）將各模塊電路連起來，整機調試，并測量該系統的各項指標。

1．直流穩壓電源設計思路

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

（2）降壓后的交流電壓，通過整流電路變成單向直流電，但其幅度變化大（即脈動大）。

（3）脈動大的直流電壓須經過濾波電路變成平滑，脈動小的直流電，即將交流成份濾掉，保留其直流成份。

（4）濾波后的直流電壓，再通過穩壓電路穩壓，便可得到基本不受外界影響的穩定直流電壓輸出，供給負載RL。

2．直流穩壓電源原理

直流穩壓電源是一種將220V工頻交流電轉換成穩壓輸出的直流電壓的裝置，它需要變壓、整流、濾波、穩壓四個環節才能完成

其中：

（1）電源變壓器：是降壓變壓器，它將電網220V交流電壓變換成符合需要的交流電壓，并送給整流電路，變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定。

（2）整流電路：利用單向導電元件，把50Hz的正弦交流電變換成脈動的直流電

（3）濾波電路：可以將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分加以濾除，從而得到比較平滑的直流電壓。

（4）穩壓電路：穩壓電路的功能是使輸出的直流電壓穩定，不隨交流電網電壓和負載的變化而變化。

整流電路常采用二極管單相全波整流電路，電路如圖2所示。在u2的正半周內，二極管D1、D2導通，D3、D4截止；u2的負半周內，D3、D4導通，D1、D2截止。正負半周內部都有電流流過的負載電阻R_L，且方向是一致的。電路的輸出波形如圖3所示。式整流電路中，每個二極管都只在半個周期內導電，所以流過每個二極管的平均電流等于輸出電流的平均值的一半，即 。電路中的每只二極管承受的最大反向電壓為 (U₂是變壓器副邊電壓有效值)。

在設計中，常利用電容器兩端的電壓不能突變和流過電感器的電流不能突變的特點，將電容器和負載電容并聯或電容器與負載電阻串聯，以達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：U_o1=(1.1～1.2)U₂，直流輸出電流： （I₂是變壓器副邊電流的有效值。），穩壓電路可選集成三端穩壓器電路。