课程设计报告-- 直流稳压电源.doc

题目名称： 直流稳压电源 姓 名： XX 班 级： 测控112 学 号： 2011355953116 日 期： 2013年07月05 日 模拟电子技术课程设计任务书 适用班级：测控技术与仪器、电子信息工程、电气工程及其自动化设计周期：一周一、设计题目：直流稳压电源（二）二、设计目的 1、 研究单相桥式整流、电容滤波电路的特性。 2、 学习稳压电源的设计方法以及主要技术指标的测试方法。 三、设计要求及主要技术指标 设计要求 1、方案论证，确定总体电路原理方框图。 2、单元电路设计，元器件选择。 3、仿真调试及测量结果。 主要技术指标 1、电网供给的交流电压U1为220V，50HZ。 2、变压器输出电压U2为18V20V，50HZ。 3、稳压电源输出直流电压可调，且输出电流可扩展。4、输出纹波电压小于5mv，稳压系数=0.01；四、仿真需要的主要电子元器件 1、电源变压器 2、滑线变阻器 3、三端稳压器或晶体三极管等，如：3DG6（9011），3DG12（9013） 晶体二极管IN4007，稳压管IN4735，电阻器、电容器若干 五、设计报告总结 1、 对所测结果（如：输出电压，最大负载电流，电压输出波形等）进行全面分析，总结桥式整流、电容滤波电路的特点。 2、 根据所测数据，计算稳压电路的稳压系数S和输出电阻R0，并进行分析。 3、 分析讨论仿真测试中出现的故障及其排除方法。 4、 给出完整的电路仿真图 。5、 体会与收获。注：方案都要求同学们适当考虑如何采取短路保护措施。六、参考文献1.彭介华电子技术课程设计指导北京：高等教育出版社，20052.陈大钦主编电子技术基础实验电子电路实验设计仿真北京：高等教育出版社，20003.高吉祥主编电子技术基础实验与课程设计北京：电子工业出版社，20024郑步生. Multisim2001电路设计及仿真入门与应用.电子工业出版社.20025/6/一、方案论证与比较1.1 方案提出方案一：稳压二极管稳压电路方案二：串联调整管稳压电路方案三：开关型稳压电路方案四：三端集成稳压电路1.2设计方案的论证和选择 （1）稳压二极管稳压电路 这种稳压管中利用硅稳压二极管的稳压特性，实现直流工作电压的稳压输 出。这种直流稳压电路的稳压特性一般，往往只用于稳定局部的直流电压。（2） 串联调整管稳压电路 这种稳压管利用三极管集电极与发射极之间阻抗随基极电流大小变化而变化的特性，进行直流电压的自动调整，实现直流电压的稳定，在这种稳压电路的三极管一直处于导通状态。（3） 开关型稳压电路 这是一种高性能的直流稳压电路，稳压原理比较复杂，在这中稳压电路中的三极管处于导通和截止两种状态的转换中，及工作在开关状态。（4） 三端集成稳压电路只是一种集成电路的稳压电路，其功能是输出直流稳定电压。这种集成电路只有三根引脚，价格相对便宜，使用最为广泛。 所以在此，我选择方案四，三端集成稳压电路作为本次的课程设计。 二、系统的功能及设计框图2.1 系统的全部功能、要求及技术指标。 (1).全部功能：a. 电网供电电压交流220V、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的交流电压，通过降压变压器实现。b.降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，其中整流电路为单向导电元件，将正弦交流电变成脉动直流电，但直流电的幅度变化大。c.脉动大的直流电压需经过滤波电路变成平滑，滤波电路可将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤去，从而获得脉动小的比较平缓的直流电压，即将交流电滤掉，保留其直流部分。d.滤波后的直流电压，在通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出，供给负载。(2).要求：经过型号为NLT_PQ_4_10的变压器之后使得输入的220V电压降为18V-20V的电压，经过整流与滤波之后得到波动较小的纹波，最后通过稳压电路使得输出的为稳定的直流电压。(3).主要技术指标： 1、电网供给的交流电压U1为220V，50HZ。 2、变压器输出电压U2为18V20V，50HZ。 3、稳压电源输出直流电压可调，且输出电流可扩展。4、输出纹波电压小于5mv，稳压系数0时，D1、D4导通，D2、D3截止；v20时，D2、D3导通，D1、D4截止。3.滤波电路：C型滤波电路结构。图 6.1 滤波过程工作原理：当负载R1未接入时，电容器两端初识电压为零，接入交流电源后，当v2为正半周时，v2通过D1、D2向电容器C1充电，v2为负半周期时，经过D2、D4向电容器C1充电，由于电容器无放电回路，故输出电压保持在V2，输出一个恒定的直流电压；当接入负载R1时，由于电容器在负载未接入前充了电，故刚接入负载时，v2vc，二极管受反向电压作用而截止，电容器C1经R1放电，故电容两端的电压vc按指数规律慢慢下降，其输出电压vl=vc。4.稳压电路：三端稳压器组成的稳压电路。图7.1 稳压过程三、 系统仿真调试分析3.1软件仿真原理图图 8 仿真直流稳压电路图3.2模拟仿真过程图 4.2 变压结果仿真图图 5.2 整流结果仿真图图 6.2 滤波结果仿真图图 7.2 稳压结果仿真图3.3各项指标测试输入的电压U1用万用表XMM1测得约为220V，输出的电压U2用万用表XMM2测得的数值约为19V在18V-20V，负载两端的电压约为12V。示波器展示的图片中XSC1为最后稳压后的直流电源的图形，XSC2为输入的U1与U2的图形，是正弦波，即在幅值上发生变化。负载直流约为100mA。 图 9 输入交流电压值 图 10 降压后交流电压值 图11 稳压后直流电压值 图 12 负载电流值 四、电路的安装与调试4.1 单元电路的安装与调试1.电源变压器：将输入的220V电压通过变压器转变为18-20V的低电压。2.整流电路的安装与调试：通过XMM1测得输入的电压约220V，XMM2测得输入的电压约19V（在18V-20V之间），用过XSC1表示出整流后波形，为半波整流。3.滤波电路的安装与调试：通过XMM1测得输入电压为U1约为220V，XMM2测得输出电压为U2约为19V，该电路是C形滤波电路，示波器XSC1中为该滤波电路滤波后的图形，相对整流后的半波图形变为纹波。4.稳压电路的安装与调试：以W7812的三端稳压器来稳定滤波后的波形，得到在XSC3中示波器所绘制的直线的波形，达到稳流后的效果。4.2 总电路的安装与调试4.3 电路安装与调试中遇到的问题及分析解决方法（1） .实验过程中，在变压器的选取上出现问题，在仿真实验过程中，由于在选择仿真的变压器时出现差错，是的U2的数值超过了实验所要求的数据，并通过更改和查找，找到适合的变压器。（2） .实验中不能很好的得到较完整的波形图，需要对坐标以及其他数据的调整才能得到较好的波形，波形变化速度快，较难截取。（3）负载数值的选择上出现的问题，大电阻或小电阻的选择，对输出电流的影响以及对v2的影响。五、电路的实验结果5.1 各单元电路的实验结果1. 电源变压器：通过变压器将220V的高电压变成18V-22V的低电压。2、 整流电路：将输入的正弦信号整流成半波信号。3.滤波电路：将整流电路输出的电压中的大部分交流成分滤去，从而得到比较平缓的直流电压。4.稳压电路：功能是使得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。5.2 总电路的实验结果通过电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路，最后将方案一与方案二将220V的正弦波稳定到约为12V的直流电源信号。5.3 实测电路波形、误差分析及改进方法1.实测电路波形分析：v1端的输入波形为正弦波，v2端的输出波形为幅值降低后的正弦波形，整流后的波形变成半波，经过滤波后变成纹波，最后通过稳压电路变成直线波形。2.误差分析：由于线路中一些信号的干扰使得图形存在些偏差，电容滤波器存在输出特性较差的自身缺点。3.改进方法：通过对元件参数的更改以及不同元件的更替来调整以得到最优方案。六、实验总结 经过一段时间的学习与实践，模拟电子技术基础课程设计报告终于完成了。课程设计的过程是艰辛的，但是收获却是巨大的。通过这次学习与实践，我对模电有了更深的了解，尤其是对直流稳压电路这一章所涉及的部分元件有了一定的认识；掌握了选择变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压电源，学会了用Multisim仿真软件对直流稳压电源进行调试几个部件主要技术指标的测试。我将所学的知识运用到设计中，按照设计要求来设计电路参数，通过向老师咨询、查找资料了解元器件的的主要特性与相关使用注意事项。在电路设计中选取最佳元件来满足设计的要求。 相信以后我会更加积极的对待生活和学习上的每一件事。我会努力弥补自身的缺点，发展自身的优点，在完全学好书上的知识前提下，更多的参与实践，将知识灵活的运用到实践中，全面的提升自己的能力。这次的直流稳压电路的课程设计让我受益匪浅。 由于实践能力有限，我的课程设计难免有些误差和不足，还望老师批评指正。七、参考文献1.彭介华电子技术课程设计指导北京：高等教育出版社，20052.陈大钦主编电子技术基础实验电子电路实验设计仿真北京：高等教育出版社，20003.高吉祥主编电子技术基础实验与课程设计北京：电子工业出版社，20024郑步生. Multisim2001电路设计及仿真入门与应用.电子工业出版社.20025/6ht