电子电路CAD课程设计基于protues的可调直流稳压电源设计..docVIP

电控学院 电子电路CAD课程设计 题 目： 利用Proteus实现直流稳压电源仿真 院 （系）： 电气与控制工程学院 专业班级： 12级测控技术与仪器02班 姓 名： 梁培煜 学 号： 1206070216 指导教师： 昝宏洋 彭倩 2015 年 1月 9 日 利用Proteus实现直流稳压电源仿真 功能要求与技术指标 1.1功能要求 直流稳压电源的作用是通过把50Hz的交流电变压、整流、滤波和稳压从而使电路变成恒定的直流电压，供给负载，设计出的直流稳压电源应不以电网电压的波动和负载的变换而改变。所以本设计应包含电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路四个部分组成。 1.2技术指标 基本要求：短路保护，电压可调。若用集成电路制作，要求具有扩流电路。 输出电压调节范围：0-29V可调； 最大输出电流：1.5A； 输出电阻Ro：小于1欧姆。 其他：纹波系数越小越好（ 5%Vo ），电网电压允许波动范围（ 10% ） 工作原理 直流稳压电源是将频率为50Hz、有效值为220V的单相交流电压转换为幅值稳定、输出电流为几十安以下的直流电源，其基本组成 直流稳压电源的输入为220V的电网电压，一般情况下，所需直流电压的数值和电网电压的有效值相差较大，因而需要通过电源变压器降压后，再对交流电压进行处理。变压器副边电压有效值决定于后面电路的需要。 变压器副边电压通过整流电路从交流电压转换为直流电压，即正弦波电压转换为单一方向的脉动电压，半波整流电路和全波整流电路的输出波形如图所示。可以看出，他们均含有较大的交流分量，会影响负载电路的正常工作。 为了减小电压的脉动，需通过低通滤波电路滤波，使输出电压平滑。理想情况下，应将交流分量全部滤掉，使滤波电路的输出电压仅为直流电压。然而，由于滤波电路为无源电路，所以接入负载后势必影响其滤波效果。对于稳定性要求不高的电子电路，整流、滤波后的直流电压可以作为供电电源。 交流电压通过整流、滤波后虽然变为交流分量较小的直流电压，但是当电网电压波动或者负载变化时，其平均值也将随之变化。稳压电路的功能是使输出直流电压基本不受电网电压波动和负载电阻变化的影响，从而获得足够高的稳定性。 方案选择 图3-1 直流稳压电源的组成 3.1 变压器的选择 在变压电路中，变压器把220V、50Hz的单相交流电先降压，变成所需的交流电。然后经整流电路、整流电路、滤波电路、稳压电路得到稳定的输出(如图3-1所示)。根据桥式整流电路和电容滤波电路的输出与输入电压的比例关系，从输出电压的最大值41V倒推，可以算出所使用的降压变压器的副边电压有效值应为29V左右。故原、副边电感比值为1:0.033。 3.2整流电路的选择 整流桥作为一种功率元器件，非常广泛。应用于各种电源设备整流。 全波整流桥的内部主要是由四个二极管组成的桥路来实现把输入的交流电压转化为输出的直流电压。在整流桥的每个工作周期内，同一时间只有两个二极管进行工作，通过二极管的单向导通功能，把交流电转换成单向的直流脉动电压。 二极管的最大整流电流必须大于实际流过二极管平均电流，即 b）二极管的最大反向工作电压UR必须大于二极管实际所承受的最大反向峰值电压URM，即 单相半波整流电路简单易行，所用二极管数量少。但是由于它只是利用了交流电压的半个周期，所以输出电压低，交流分量大，效率低。因此，这种电路仅适用于整流电流较小，对脉动要求不高的场合。 综合分析，选择单相半波整流更为适宜。 3.3可调式稳压器件LM317 集成稳压器与简单稳压电路相比其电路结构简单，它可以通过外接元件使输出电压得到很宽的调节范围。并且内部有过热保护、过流保护等保护电路，可以很安全的保护电路的正常工作。由LM317组成的基准电压源电路，电容Co用于消除输出电压中的高频噪音，可取小于1μF的电容。输入端和调整端之间的电压时非常稳定的电压，其值为1.25V。输出电流可达1.5A。LM317 的输出电压范围是1.25V至37V，负载电流最大为1.5A。它的使用非常简单，仅需两个外接电阻来设置输出电压。 一般设R2为100~200Ω，典型值为120Ω，这里设为200Ω。在实际接线时，这个电阻应尽可能地靠近LM317元件来接，因为本应是LM317内部电阻。 由上面的公式算出滑动变阻器的最大值为4.92kΩ，取典型值4.1kΩ，这样最大值达不到37V，理论上只有32V左右，仿真时显示为33.5V，有些误差，并且最小值也比1.25V小。 电容C2和C3分别为去抖