模电课程设计报告---串联直流稳压电源的设计.doc

模拟电子线路基础课程设计报告专业 电子信息工程 班级 0901班设计题目 串联直流稳压电源的设计设计人姓名 秦亚楠 学号 2009001236同组人 穆天圆 余道军2011/6/20 直流稳压电源的设计和测试（一）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；(二)设计要求和技术指标1、技术指标：要求电源输出电压为12v，输入电压为交流220v，最大输出电流为iomax=1.5a。2、 设计基本要求（1） 设计一个能输出12v的直流稳压电源；（2） 拟定设计步骤和测试方案； （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） 进行仿真；（5） 实验室内实际操作，测量数据，与理论值比较分析； （6） 撰写设计报告。（三）设计报告要求1、选定设计方案；2、拟出设计步骤，画出电路，分析并计算主要元件参数值；3、列出测试数据表格。4、调试总结。（四）设计总结1、总结直流稳压电源的设计方法和运用到的主要知识点，对设计方案进行比较。2、 总结直流稳压电源主要参数的测试方法。第一章 前沿 电子技术是当今高新技术的“龙头”，各先进国家无不把它放在优先的发展的地位。电子技术是电类专业的一门重要的技术基础课，课程地显著特点之一是它的实践性。要想很好的掌握电子技术，除了掌握基本器件的原理，电子电路的基本组成及分析方法外，还要掌握电子器件及基本电路的应用技术，课程设计就是电子技术教学中的重要环节。本课程设计就是针对模拟电子技术这门课程的要求所做的，同时也将学到的理论与实践紧密结合。 电源技术是一门实践性很强的工程技术，服务于各行各业。电源在使用时会造成很多不良后果，世界各国纷纷对电源产品提出了不同要求并制定了一系列的产品精度标准。只有满足产品标准，才能够进入市场。随着经济全球化的发展，满足国际标准的产品才能获得进出的通行证。电源可分为交流电源和直流电源，它是任何电子设备都不可缺少的组成部分。交流电源一般为220v、50hz电源，但许多家用电器设备的内部电路都要采用直流电源作为供电能源。现在所使用的大多数电子设备中，几乎都必须用到直流稳压电源来使其正常工作，而最常用的是能将交流电网电压转换为稳定直流电压的直流电源，可见直流稳压电源在电子设备中起着主要作用，为设备能够稳定工作提供保证。 本设计是设计的直流稳压电源，是一种将220v交流电转换为稳压输出的直流电源装置，主要是采用一些简单的电子元件即可，它是有电源变压器，整流电路，滤波电路和稳压电路四个部分组成。 通过本次设计能使我们对电子工艺的理论有了更进一步的系统了解。我们了解到了设计小电子产品的一些常规方法，以及培养了我们团队合作的能力，在讨论设计方案，计算元件参数，购买元件，制作电路板，安装调试方面都体会到了团队的力量。第2章 系统设计方案论证及分析 2.1 概 述220v经电源变压器降压后，先经过整流桥整流和电容滤波后，在经过调整管和采样电阻后，最后形成一个12v的相对稳定的直流电压。2.2设计目的1、 学习小功率直流稳压电源的设计与调试方法。2、 掌握小功率直流稳压电源有关参数的测试方法。3、通过集成直流稳压电源的设计、安装和调试，要求学会： (1)选择变压器、整流二极管、滤波电容、稳压管及三极管来设计直流稳压电源； (2)掌握直流稳压电路的调试及主要技术指标的测试方法。(3)通过电路的设计可以加深对该课程知识的理解以及对知识的综合运用。2.3设计任务设计一直流稳压电源，满足：当输入电压在220v时，输出直流电压为12v，输出直流电流的最大为1.5a；2.4设计要求直流稳压电源的基本要求：(1)合理的选择电源变压器；(2)合理选择各种元器件；(3)完成全电路理论设计、计算机辅助分析与仿真、安装调试；(4)稳压电源在输入电压为220，50hz条件下： a. 输出直流电压为+12v； b.最大输出电流为:iomax1.5a； c. 画出总体设计框图，以说明直流稳压电源有哪些相对独立的功能模块组成，标出各个模块之间的联系、变化，并以文字对原理作辅助说明。设计各个功能模块的电路图，加上原理说明。选择合适的元器件，接线验证、调试各个功能模块的电路，在接线验证时设计、选择合适的输入信号和输出方式，在充分电路正确性同时，输入信号和输出方式要便于电路的测试和故障排除。2.5设计方案的选择与论证小功率稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成，如图2.1所示。负载稳压电路滤波电路整流电路变压器 （a） u1 u2 u3 ui （b）整流与稳压过程。2.6电路原理分析直流稳压电源一般由电源变压器t、整流、滤波电路及稳压电路所组成，基本框图如图2.2所示。各部分的作用： 图2.2（1）电源变压器t的作用是将电网220v的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压u2。变压器副边与原边的功率比为p2/ p1=，式中是变压器的效率。（2）整流滤波电路：整流电路将交流电压u1变换成脉动的直流电压。常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等，如图2.3所示。 图2.3 整流桥将交流电压u2变成脉动的直流电压，再经滤波电容c滤波纹波，输出直流电压u0。u0与交流电压u2的有效值u2的关系为u0=（1.1-1.2）u2每只整流二极管承受的最大的方向电压vrm=u2通过每只二极管的平均电流i=0.5ir=0.45u2/r式中,r 为整流电路的负载电阻.它为电容c提供放电回路,rc放电时间常数应满足rlc(3-5)t/2式中,t为50hz交流电压的周期,即20ms.（3）电压输出稳压器由于输入电压u1发生波动、负载和温度发生变化时，滤波电路输出的直流电压ui会随着变化。因此，为了维持输出电压ui稳定不变，还需加一级稳压电路。稳压电路的作用是当外界因素（电网电压、负载、环境温度）发生变化时，能使输出直流电压不受影响，而维持稳定的输出。 2.7直流稳压电源的参数设计方法稳压电源的设计，是根据稳压电源的输出电压uo、输出电流io等性能指标要求，正确地确定出变压器、稳压电路、整流桥和滤波电路中所用元器件的性能参数，从而合理的选择这些器件。设计参数如下： 稳压电路的直流输入电压 由设计指标有 取则变压器二次电压的有效值为 选择电源变压器 电源变压器有很多种：有降压的、有升压的，在这次的设计中用的是降压变压器，它的作用是将来自电网的220v交流电压u1变为整流电路所需要的交流电压u2。则变压器初级与次级线圈匝数比选用整流桥和滤波电容整流桥：整流输出电压平值 =19.8v 二极管平均电流 =1.125a二极管最大反向压 =34.2v滤波电容：rlc(3-5)t/2,则为滤波电容的放电电流，一般可取最大负载电流为滤波电容上电压在平均值上下的波动量 由于电网电压的上下浮动，所以 由电容滤波电路知 t为电容放电时间，因用桥式电路，最大放电时间可取交流电源的半周期（10ms）。 选择耐压值应考虑电网电压最高，负载电流最小的不利情况，即(4).调整管的选取考虑到电网电压波动到最高值，负载短路时，蒸馏滤波电路输出电压全部加在调整管两端，则调整管赢满足下列要求： ,可取29v (5).确定基准环节选, 取的工作电流为20ma，则(6).确定取样电阻取流过取样电阻的电流为20ma，则 由两式相除的再代入第一个式子 第3章 单元电路设计3.1 电源变压器过整流电路将交流变为脉动的直流电压。由于此脉动的直流压含有较的纹波，必须通过滤波电路加以滤波，从而得到平滑的直流电压。电源变压器的作用是将交流220v的电压变为所需的电压值，然后通过的电压还随电网电压波动、负载何温度的变化而变化。3.2稳压电路稳压电路的作用是当电网电压波动、负载何温度变化时，维持输出直流电压稳定。第4章 进实验室连电路4.1安装 对电路进行组装：按照自己设计的电路。对安装完成的电路板的参数及工作状态进行测量，以便提供调整电路的依据。经过反复的调整和测量，使电路的性能达到要求。安装前应检查元器件的质量，安装是特别要注意电解电容、三极管等主要器件的引脚和极性，不能接错。从输入级开始向后级安装。 检查元器件看是否有损坏，或者不符合规格的，要及时更换。应避免元器件损坏的发生，插元器件时候要垂直插拔以免行成不必要的损坏。4.2测试电路中要用的元器件 a. 电阻：直接用数字万用表将万用表拨到电阻档，将两个表笔分别接到电阻的两个引脚上，看显示屏上的读数，如果显示屏上显示一个1，则是这个档小了，应拨到大一点的档位上；如果显示的是0，则是这个档大了，应拨到小一点的档位上，直道显示出电阻的阻值。因为这样测带有一点盲目性，最好是可以通过读色环，先大致判断出它的阻值，然后再将万用表拨到相应的档位，最后再测量阻值。读色环法电阻阻值=基数环10乘数环三色环的电阻，第一、二环是基数环，第三环是乘数环；四色环的电阻，第一、二环是基数环，第三环是乘数环，第四环是误差环；五色环的电阻，第一、二、三环是基数环，第四环是乘数环，第五环是误差环；六色环的电阻，第一、二、三环是基数环，第四环是乘数环，第五环是误差环，第六环是温度系数环。 b.可调电阻：先将万用拨到电阻档，然后将两个表笔接到可调电阻的最外边的两个引脚上，看万用表显示屏上显示的是否是这个可调电阻的标称值（允许有一点误差）。然后再将万用表的一个表笔接到可调电阻的最边上的一个引脚上，另一个表笔接到中间的引脚上，再旋动可调电阻的中间旋钮，看显示屏上显示的数据有没有变化，若有变化，则这个可调电阻是可以使用的；若没有变化，则这个可调电阻已经坏了，不能使用了。（不过，可调电阻一般是不会坏的）c.二极管：将数字万用表拨到二极管档，将两个表笔分别接到二极管的两个引脚上，如果万用表的显示屏上显示1，将两个表笔反接，显示屏上显示一个600700之间的一个数，则红表笔接的那个引脚是二极管的正极，黑表笔接的那个引脚是二极管的负极。如果将万用表的两个表笔正接和反接，显示屏上显示的都是600700之间的一个数时，说明这个二极管被击穿了，已经坏掉了。d.电容：将万用表拨到电容档（和标称值相对应的档位），将电容的两个引脚插到测电容的两个孔里，然后读数就可以了。e.三极管：先将万用表拨到二极管档，将两个表笔放到任意的两个引脚上，如果不显示具体数值，只有一个1，再将两个表笔反接，显示一个具体的数据，则这时红表笔接的是p，黑表笔接的是n；再将黑表笔接到另外一个引脚上，如果显示的是一个具体数据，则这个三极管是npn的，如果不是显示具体数据，这时将黑表笔还是接到之前接的那个引脚上，把红表笔接到另外一个引脚上，显示屏上显示一个具体的数据，则这个三极管是pnp的，这时就可以判断出三极管的基极b了，然后再根据rberbc，就可以判断出三极管的e，b，c了，最后将万用表拨到三极管档，将你判断好的三极管插到对应的插孔里，就可以测出三极管的放大倍数。2.各元器件的型号或参数整流二极管的型号：1n4002调整三极管的型号： 3dd15放大三极管的型号：c1815滤波电容：c1=220uf稳压管是稳6v的稳压管r1=240 r2=1k r3=100 r4=100 w=470c2=0.1uf rl=44 4.3 稳压电源各项性能指标的测试一、电路的调试与检测1) 静态调试 当连好电路板的线路时，先不要急着通电，而因该从以下几个方面进行检测：a、对照原理图，用万用表一一检查线路的各个接口是否接通，是否有短路、断路或漏接的现象，如果有，因该及时改好电路连线。b、对照原理图，检查各元件是否接正确。2) 动态调试a）接通220v的电源，用数字万用表对所设计的电路实物进行测试，得到正电源输出电压，调节w，测量出 。调节w使，保持w不变，测量其他参数 b）接上负载后，保证w不变，再次测量： 4.4 误差分析误差原因综合分析可以知道在测试电路的过程中可能带来的误差因素有: a)元件本身存在误差； b)实验室提供的元器件与计算值有出入； c)万用表本身的