模拟电子技术课程实践项目报告-直流稳压电源

'SHANGHAIUNIVERSITY模拟电子技术课程实践项目报告课程名称：模拟电子技术（A）课程号:授课教师：学号:--------姓名：西木小卒所属：电器气工程及其自动化 直流稳压电源电子器件特点：直流稳压电源即可以自动调整电压的稳压电源，其功能特点是可以自动保持输出电压的稳定，这里的稳定是指电压的变化比较小，小到可以允许的变化，并非绝对不变。稳压电源本身对于输入电源有相应的要求，只是要求相对较低。直流稳压电源电源输入的电能能量可以是交流电也可以是直流电。输入为交流电时，直流稳压电源起整流器的作用；输入为直流电时，直流稳压电源起直流转换作用。一般来说，整流器和直流变换器通常都有稳定输出电压或者稳定输出电流的功能。不同的电能输入，直流稳压电源电路是不同的。输入为交流电时，需要有二极管和滤波电路将其转化为直流电，但是无论其输入为直流或者交流，其稳压的主体电路是基本相同的，功能都为实现直流—直流转换并稳定输出电压，主体电路的组成多以晶体管为核心，如晶体三极管、晶闸管、功率场效应晶体管及绝缘栅双极型晶体管等。以晶体管为核心的稳压电源，按照工作原理可以分为参数稳定型和反馈调整型两类；按照控制方式可以分为功率管为三极管的串联调整型、功率管为晶闸管的相控型以及功率管为全控型元件的开关型等三类；按照稳压电路与负载的连接方式可分为并联调整型和串联调整型两类。技术性能指标：输入技术指标：1.输入电源相数：指输入到电源装置内的馈电线的相数。一般采用单相双线式或三相三线式，也有采用単相三线式或三相四线式的。2.额定输入电压及电压变动范围：瞬时跌落或瞬时断电时，在额定输出电压与电流条件下规定的输入电压。中国为AC220V和AC380V，变动范围通常为±10％。3.输入频率：中国市电为50赫兹。4.输入电流：包括最大输入电流、额定输入电流、输入谷值及瞬间停电、冲击电流和泄露电流等。最大输入电流为输入电压为下限值、输出电压及电流为上限值时的输入电流；额定输入电流为输入电压、输出电压及电流为额定时的输入电流；输入谷值及瞬间停电表示电源工作过程中，所有的输出电路均维持在额定电压的精度内，可允许瞬间输入电压至下限时的输入电压与持续时间；冲击电流指在规定时间间隔内对输入电压进行通断，而输入电流达到稳定状态之前流经的最大瞬时电流，亦称浪涌电流或峰值电流；泄漏电流是指流经输入侧地线的电流，一般规定在0.5mA~1mA之间。5.效率：在输入、输出为额定值时，其输出功率与输入有效功率之比 值。输出技术指标：6.输出电压：输出端直流电压的公称值。对于公称电压有精度和纹波系数等。7.额定输出电流：输出端供给负载的最大平均电流。8.稳压精度：亦称输出电压精度或电压调整率，指当电源的工作条件发生改变时，输出电压的变化值与额定电压值之比的百分数。稳压精度可以反映电源产品的的性能和质量，直流稳定电源常用的精度一般为≤±1％。9.输出电压可调范围：在保证电压稳定精度条件下，由外部可调整的输出电压范围。一般为±5％或±10％。条件为输入电压为下限时输出电压取最大值，以及输入电压为上限时输出电压取最小值。10.输出电流变动范围：根据设备的结构决定负载电流时，一般负载下其输出电流的变化应该很小，如果是感性负载等冲击电流较大的冲击电流较大的冲击负载时，就要限定输出电流变动范围。11.纹波与噪声：纹波是直流稳压电源输出端呈现交流成分的分量，用峰-峰值表示，一般为输出电压的0.5％以内。噪声时输出端呈现的除纹波以外频率的分量，通常也是峰-峰值表示，一般为输出电压的1％左右。当噪声与纹波没有明确区分时，应规定纹波与噪声的总合成值。多数场合中规定纹波与噪声的总合成值为输出电压的2％以内。12.线路调整率：输入电压的波动范围与输出电压的波动范围之比。功能指标：1.过电流保护：当负载电流超过设定值或发生短路时对电源或负载进行的保护。其设定值一般为额定电流的110％~130％。但在不损坏电源与负载的前提下，不规定短路保护时的电流值得情况也很多，这种情况下电路一般为自动恢复型。2.过电压保护：指当电源本身失控或其它原因出现输出电压高于允许额定值时，为防止负载损坏而进行的保护。过电压保护值一般规定为额定输出电压的130％~150％。发生过电压时应使电源停止工作，并断开输出。一般可通过再接入电源或者复位信号的方法使电源恢复正常工作状态。3.欠电压保护：当输出电压低于规定值时，为保护负载及防止负载误动作，电压监测电路发出电源停止工作信号，并发出报警信号。4.过热保护：因电源内部异常货使用方法不当而使电源温升超过规定 值时，使电源停止工作，并发出报警信号，同时进行强制风冷。当冷却功能异常，部件温度超过规定使用部件最高温度时，电源自动关闭。5.远程通/断控制：规定由外部信号控制通/断电源的输出所采用的装置。如采用TTL等半导体器件或继电器与开关等开环通/断控制。这种控制还要规定采用继电器与开关时的机械振荡持续时间。6.远程控制：用输出端到电压监测点的输出引线的电压降对电压降进行补偿。但该功能对大电流与高精度输出的电源不太适用。其补偿电压降一般为额定电压的5％，在输出电压可调范围内。补偿时要根据负载条件而定，以免引起振荡等故障。7.接口：规定输入、输出信号等的端子。除标记端子形状、配列形式与接插件的名称以外，还要标记使用端子的编号，使输入与输出及信号端子很好地分离开。有接插件时还要标记好对方的编号。工作电路原理图：直流稳压电源系统原理设计图：线性稳定电源是一种发展比较成熟、稳压性能好、应用广泛的直流稳定电源，保证其输出稳定直流电压而进行调整的关键元器件——调整三极管工作在线性放大状态。下面以线性直流稳压电源为例介绍直流稳压电源：1.工作原理图： 1.输入工频变压器：输入工频变压器实质上是个工频降压变压器，它由一次绕组、二次绕组和铁芯组成。交流输入电压加在一次绕组两段，则在其中产生交流电流，并由此电流产生交变磁通；交变磁通通过闭合的铁芯耦合到二次绕组，于是在二次绕组中产生的感应电动势为E2=U1n2/n1其中n1，n2——一次绕组和二次绕组的匝数；U1——加在一次绕组两端的电压。2.整流电路：整流电路时利用二极管的单向导电性将正负变化的交流电变为单向脉动的直流电的电路线性稳定电源中常用的整流电路有单相半波、单相全波以及单相桥式等。示例电路图如下：单相半波整理器原理图单相全波整流器原理图 单相桥式整流电路原理图1.滤波电路：滤波电路的作用是滤除整流电路中的脉动分量。滤波电路一般由电感、电容元件组合而成，恰当地利用电感、电容对交流电路域直流电路起到不同的导通作用，与负载配合，滤除整流电路中的脉动交流成分。示例电路图如下：电容式整流滤波电路图2.稳定电路：稳定电路的作用是对输出电压进行稳定。稳定电路一般由电压取样电路、基准电路、比较放大电路和调整电路等几部分组成。示例电路图如下：集成稳压器电路图存在问题及发展方向：线性稳压电源具有技术成熟、原理简单、动态响应和稳压效果好等突出优点，但整个电路的体积大、重量功率比低、效率低，在输出输入电压差较大的情况下，如果输出电流也较大，会有明显发热现象，甚至可能烧坏稳压器，因此多应用在小功率场合。 随着电子设备向高精度、高稳定性和高可靠性的方向发展，对稳压电源提出了更高的要求。由于电子技术的特性，电子设备对电源电路的要求就是能够提供持续稳定、满足负载要求的电能，而且通常情况下都要求提供稳定的直流电能，提供这种稳定的直流电能的直流稳压电源就会在电源技术中占有越来越重要的地位。'