课程设计报告-稳压电源的设计.doc

课 程 设 计 报 告 题目 稳压电源的设计 2014-2015 第二学期 专业班级 姓 名 学 号 教学单位 电子电气工程 2015 年 7 月 5 日目录一课程设计任务书1课程设计目的2设计任务及要求2设计方案2二程序设计实现思路31.电路的工作原理32.实验步骤43.电路相关分析44.稳压电源65.稳压电源各组成部分的工作原理6三课程设计过程91.稳压电源的性能指标及测试方法 92.实验制作过程 93.设计结果检测 104.产生误差分析105.注意事项10四课程设计体会11一课程任务设计书课程设计目的1掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试电路能力。2学会直流稳压电源的设计和性能指标测试方法。3培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。4. 根据指导老师要求，完成电路设计及对理论转化实际思想体会。设计任务及要求1. 选择适当变压器及所需元器件。2.理解串联调整型直流稳压电源的工作原理3.完成全电路理论设计，安装调试4.掌握串联调整型直流稳压电源的主要技术参数的调整与测试方法5.撰写设计报告，调试总结报告及使用报告书。6设计并制作一个可调直流稳压电源，主要技术指标要求： 输出电压可调：vo=+2v+15v 最大输出电流：iomax=500ma 纹波电压：vopp5mv 稳压系数：sv0.0037设计电路结构，选择电路元件，计算确定元件参数，画出实用原理电路图。设计方案1.设计串联型稳压电源，计算各元件参数2.按照设计电路，选择和测试元件，焊接实验电路3.测试电路，如出现故障，分析原因，排除故障4.测量稳压电源的输出电压和负载电流的大小5.测量稳压电源的稳压系数和输出电阻二程序设计实现思路1. 电路的工作原理图1 proterl 99 se下的稳压电源原理图图2 电路原理图的erc检测图3 稳压电源原理图2.实验步骤 1.线路连接 2.连接电源 3.观察稳压电源的稳压作用 4.实验结果及数据3.电路相关分析 稳压电源由电源变压器，整流电路，滤波电路，和稳压电路四部分组成，如图4所示，其整流与稳压过程的电压输出波形如图5所示图4 稳压电源的组成框图图5 整流与稳压过程波形 电网供电电压交流220v（有效值）50hz,要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大）。脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑、脉动小的直流电，即将交流成分滤掉，保留其直流成分。滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳压直流电压输出，供给负载rl。 1. 交流电压变换部分 把一种形式的交流变成另一种形式交流的电路，得到需要的电压。同时起到直流电源于电网的隔离作用 2.整流部分 “整流电路”（rectifying circuit）是把交流电能转换为直流电能的电路。大多数整流电路由变压器、整流主电路等组成。它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。变压器设置与否视具体情况而定。变压器的作用是实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离。整流电路的作用是将交流降压电路输出的电压较低的交流电转换成单向脉动性直流电，这就是交流电的整流过程，整流电路主要由整流二极管经过整流电路之后的电压已经不是交流电压种含有直流电压的混合电压。习惯上称为单向脉动性直流电压。 3.滤波电路 滤波电路常用于滤去整流输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成，如在负载电阻两端并联电容器c，或与负载串联电感器l，以及由电容，电感组成而成的各种复式滤波电路。滤波是信号处理中的一个重要概念。滤波分经典滤波和现代滤波。经典滤波的概念，是根据傅里叶分析和变换提出的一个工程概念。根据高等数学理论，任何一个满足一定条件的信号，都可以被看成是由无限个正弦波叠加而成。换句话说，就是工程信号是不同频率的正弦波线性叠加而成的，组成信号的不同频率的正弦波叫做信号的频率成分或叫做谐波成分。只允许一定频率范围内的信号成分正常通过，而阻止另一部分频率成分通过的电路，叫做经典滤波器或滤波电路。 4.稳压电路在输入电压、负载、环境温度、电路参数等发生变化时仍能保持输出电压恒定的电路。稳压电源的分类方法繁多，按输出电源的类型分有直流稳压电源和交流稳压电源；按稳压电路与负载的连接方式分有串联稳压电源和并联稳压电源；按调整管的工作状态分有线性稳压电源和开关稳压电源；按电路类型分有简单稳压电源和反馈型稳压电源，等等。 4.稳压电源稳压电源（stabilized voltage supply）是能为负载提供稳定交流电源或直流电源的电子装置。包括交流稳压电源和直流稳压电源两大类。使用稳压电源的必要性：电力输配设施的老化和发展滞后，以及设计不良和供电不足等原因造成末端用户电压的过低，而线头用户则经常电压偏高。对用电设备特别是对电压要求严格的高新科技和精密设备，犹如没有上保险。5.稳压电源各组成部分的工作原理电源变压器工作原理： 电源变压器的作用是降压变压器，将220v的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压。变压器的变比由变压器的副边电压确定。 整流电路工作原理： 单相桥式整流电路由四只二极管组成，接成电桥形式，利用二极管的单向导电性，将正负交替的正弦交流电压整流成为单方向的脉动电压。 当u2为正半周时，电流由a点流出，经d1、rl、d3流入b点，即d1、d3导通，d2、d4截止；当u2为负半周时，电流由b点流出，经d2、rl、d4流入b点，即d2、d4 导通，d2、d4截止。电路及输出波形如图6，图7所示： 电容滤波工作原理： 利用电容元件储能的特性，将整流后输出的电压的能量储存起来，然后缓慢的释放给负载。尽可能地将脉动电压中的脉动成分过滤掉，使输出电压成为比较平滑的直流电压。采用电容滤波时，整流二极管中将流过较大的冲击电流。必须选用较大容量的整流二极管。电容滤波电路及输出波形如图8，图9所示： 稳压电路工作原理： 使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。所需器件 整流二极管：一种将交流电能转变为直流电能的半导体器件，在+5v直流稳压电源电路设计中选in4007即可。 电解电容：滤波耦合的作用。利用电容的充放电作用使输出电压趋于平滑。 led:发光二极管，正向导通，反向截止。 松香：加快热量从烙铁头向焊料和被焊物表面传递，还能使焊点美观。 三极管，变压器，可调电位器，电源线接头。图10 稳压电源元器件清单三课程设计过程 1.稳压电源的性能指标及测试方法 (1)、电压稳定性好，也叫调整率：当接入额定负载后，电压不能有明显的下降，一般不超过5%；【力威lw-wyj cv0.01%】(2)、当负载不超过额定值时，若负载有变化，例如负载是一音频功放，电压不应有明显的变化；(3)、交流成份要低：一般不应大于5%；【力威lw-wyjcc0.01%】(4)、效率要高，即空载时损耗要小。用放大器降压式的稳压电源其效率约为4060%，开关式稳压电源的效率可达8090%。 2.实验制作过程（1）对元器件进行清点与检测。（2）用复写纸在印制板上画上电路图。（3）在画好的电路图表面涂漆。（4）按照指导老师要求，腐蚀电路板。（5）在需要装元器件的地方打孔。（6）在打好孔的板子上涂上松香水。（7）将元器件焊接在对应的位置上。3.设计结果测试 用万用表触碰各节点，看指针偏转幅度有无异常，没有异常后，接通电源，静置一会，待电路稳定后没出现任何故障（如芯片被烧等）再进行测量，如出现类似状况应立即断开直流电源，检查问题所在并及时排除故障再进行测量。对于稳压电路则主要测试集成稳压器是否能正常工作。整流滤波电路主要是检查整流二极管是否接反，安装前用万用表测量其正、反向电阻。接入电源变压器，整流输出电压应为正。断开交流电源，将整流滤波电路与稳压电路相连接，再接通电源，输出电压为+5v，说明各级电路均正常工作。 4.产生误差分析 1、 实验测量仪器万用表本身存在缺陷，不精确，课采用更高精度的仪器去测 量； 2、 实验器材受环境温度的影响。二极管对温度比较敏感，易受温度的影响，使得测量数据有所偏差； 3、 焊接不紧或者虚焊会使得输出数据不稳定，万用表指针不易稳定，偏转较明显，从而导致读数不准； 4、 各导线接触不良，接触点之间的微小电阻造成的误差。 图11 稳压电源成品图 5.注意事项 (1). 检查和修理集成电路前首先要熟悉所用集成电路的功能、内部电路、主要电气参数、各引脚的作用以及引脚的正常电压、波形与外围元件组成电路的工作原理。如果具备以上条件，那么分析和检查会容易许多。 (2). 测试不要造成引脚间短路，电压测量或用示波器探头测试波形时，表笔或探头不要由于滑动而造成集成电路引脚间短路，最好在与引脚直接连通的外围印刷电路上进行测量。任何瞬间的短路都容易损坏集成电路。 (3). 要注意电烙铁的绝缘性能，不允许带电使用烙铁焊接，要确认烙铁不带电，最好把烙铁的外壳接地。四课程设计体会 在这次模拟电子技术基础课程设计中，我在收获知识的同时，还收获了阅历，收获了成熟，在此过程中，我通过查找大量资料，以及不懈的努力，不仅培养了独立思考、设计的能力，在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，在设计，我还学会了很多学习的方法以及相关软件的使用,如protel99se。本设计使用protel99se 来设计电路原理图。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。我将所学知识运用到设计中，按照设计要求设计电路的参数，在按对应的参数选取元器件，通过查找资料了解元器件的主要特性与相关使用注意事项。在电路设计中选取最优元件来满足设计的要求。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。相信以后我会以更加积极地态度对待我