半导体直流稳压电源的设计和测试.doc

课程设计说明书课题名称：半导体直流稳压电源专业：自动化班级：姓名：学号：指导老师：模拟电子技术课程设计任务书系：电气与信息工程系年级：专业：指导教师姓名学生姓名课题名称半导体直流稳压电源的设计和测试内容及任务一、设计任务和要求设计一个能输出+12V/+5V的直流稳压电源；拟定测试方案和设计步骤；根据设计要求和技术指标设计好电路，选好元件及参数；绘出原理图和印制板图；在万能板上连接电路；测量直流稳压电源的内阻；测量直流稳压电源的稳压系数、纹波电压；撰写设计性报告。二、设计内容选择设计方案，进行设计仿真；计算并选择电路元件，进行实物设计；调试并检测电路三、技术指标电源输出电压为+12V，+5V；输入电压220V,最大输出电流为Iom=500mA；纹波电压小于等于5mA；稳压系数Sr小于等于5.进度安排起止日期设计内容布置设计任务，查阅资料设计方案论证，进行电路设计仿真计算并选择电路元件，进行实物设计电路调试与检测主要参考资料康华光主编，电子技术基础，模拟部分谢自美主编，电子线路设计、实验、测试答辩成绩指导教师评阅意见目录第1章设计内容1.1设计内容1.2设计要求与技术指标1.3设计流程第2章设计方案2.1方案的总体分析2.2方案的确定第3章电路图3.1直流稳压电源原理3.2PCB印制版图第4章电路的调试与检测4.1调试前的检测4.2调试4.3技术指标的测量第5章误差分析5.1测量数据5.2计算误差5.3误差分析第6章心得体会元件清单参考文献第一章设计内容1第一章设计内容1.1设计目的（1）、学习直流稳压电源的设计方法；（2）、研究直流稳压电源的设计方案；（3）、掌握直流稳压电源的稳压系数和内阻测试方法；1.2设计要求和技术指标1.2.1设计要求：1)、设计一个能输出正负12V的直流稳压电源；2)、拟定测试方案和设计步骤；3)、根据设计要求和技术指标设计好电路，选好元件及参数；4)、绘出原理图和印制板图；5)、在万能板上连接电路。6)、测量直流稳压电源的内阻；7)、测量直流稳压电源的稳压系数、纹波电压；8)、撰写设计性报告。1.2.2技术指标：、电源输出电压为+12V，+5V；、输入电压220V、最大输出电流为Iom=500mA；、纹波电压小于等于5mV；、稳压系数Sr小于等于5.1.3设计流程:1.3.1设计电路框图如图所示:1uto交流电网电压t2uotoRutoFutooU变压电路整流电路滤波电路稳压电路直流电压图1-1第二章设计方案2第二章设计方案2.1方案的总体分析在电子电路中，通常都需要电压稳定的直流电源供电。小功率稳压电路的组成是由变压器，整流，滤波和稳压电路等四部分组成。电源变压器将交流电网220V的电压变为所需要的电压值，然后通过整流电路将电压变为脉动的直流电压。由于此脉动的直流电压还含有较大的波纹，必须加以滤波电路滤除，从而得到平滑的直流电压。这样就可以在电网电压波动，负载和温度变化的时候，维持输出直流电压稳定。2.2方案的确定2.2.1电源变压器：电源变压器的作用是将220V的交流电压V1变换成整流滤波电路所需要的交流电压V2。变压器副边与原边的功率比为P2/P1=式中，为变压器的效率。一般小型变压器的效率如表所示。小型号变压器的效率表2-1副边功率AVP2101030308080200效率0.60.70.80.852.2.2整流电路的确定：整流电路将交流电压变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压。常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。图2.1第二章设计方案46如图2.1所示，整流二极管D1D4组成单相桥式电路,将交流电压V2变成脉动的直流电压，再经过滤波电容C滤除纹波电压Vi。Vi与交流电压V2的有效值V,2的关系为22.11.1VVi（2.1）每只二极管承受的最大反向电压22VvRM通过每只二极管的平均电流(2.2)式中,R为整流滤波电路的负载电阻。单相桥式整流电路电路图如下所示：桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形RVIIRD245.021u1u2+TD4D2D1D3RLu0第二章设计方案472.2.3滤波电路的确定：通常认为：滤波电容越大越好。这是因为整流特性与时间常数RL*C的值有关，它的数值越大，电容放电越慢，滤波效果越好。它为电容C提供放电回路，RC放电时间常数应满足:2/53,TRC(2.3)式中T为50Hz的交流电压的周期，即20ms。由式2.3可知，滤波电容C1（35）T/2R，T=1/50=0.02s,RLV2/Iomax=15/0.5=30，所以C11667uF,取C1=2200uF。为了防止稳压器产生高频自激振荡和抑制电路引入的高电频，电路中接入C2=0.1uF，C3=470uF电容的作用是瞬时增减负载电流时不会引起输出电压有较大的波动。滤波原理:交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直流，其中既有直流成分又有交流成份。滤波电路利用储能元件电容两端的电压(或通过电感中的电流)不能突变的特性,将电容与负载RL并联(或将电感与负载RL串联)，滤掉整流电路输出电压中的交流成份，保留其直流成份，达到平滑输出电压波形的目的。图2.3.1滤波电路