设计制作一串联型连续可调直流稳压正电源电路.doc

_ -可编辑修改- 课题名称_ 所在院系_ 班 级_ 学 号_ 姓 名_ 指导老师_ 时 间_ 景德镇陶瓷学院 _ -可编辑修改- 模拟电子技术课程设计任务书 班级： 姓名： 指导老师：张 玲 2011年06月12 日 设计题目：设计制作一串联型连续可调直流稳压正电源电路 设 计 任 务 设计任务和要求 输出直流电压1.510V可调； 输出电流IOm=300mA；（有电流扩展功能） 稳压系数Sr0.05； 具有过流保护功能。 设 计 要 求 1.调研、查找并收集资料。 2.总体设计。 3.硬件设计:：用A4纸画出硬件的接线图。 4.撰写设计说明书（字数约2500字左右）。 5.参考资料目录 参 考 资 料 1、电工电子实践指导（第二版），王港元主编，江西科学技术出版社（2005） 2、电子线路设计、实验、测试（第二版），谢自美主编，华中理工大学出版社（2000） 3、电子线路设计应用手册，张友汉主编，福建科学技术出版社（2000） 4、555集成电路实用大全，郝鸿安等主编，上海科学普及出版社 5、电子技术基础实验研究与设计，陈兆仁主编，电子工业出版社（2000） 6、毕满清主编，电子技术实验与课程设计， 机械工业出版社。 7、用万用表检测电子元器件，杜龙林编，辽宁科学技术出版社（2001） 8、新型集成电路的应用，梁宗善，华中理工大学出版社（2001） 9、新颖实用电子设计与制作，杨振江等编，西安电子科大出版社（2000）。 教研室主任签字： 年 月 日 _ -可编辑修改- 目目 录录 摘要摘要、 、 第一章第一章 设计设计任任务务与方案与方案 6 第二章第二章 设计电设计电路路图图 7 第三章第三章 原件及其介原件及其介绍绍 8 第四章第四章 设计设计原理及参数原理及参数计计算算 9 附表附表 元件清元件清单单 16 附附录录 参考文献参考文献 17 摘要 _ -可编辑修改- 随着生活的各式各样，我们生活所需要的产品的品种也越来越多，其中绝大 多数产品为电子产品，不同的产品工作时所需要的电源电压也不同，因而对电源 的性能和参数要求也不同。 目前，各种直流电源产品充斥着市场，电源技术已经比较成熟。然而，基于 成本的考虑，对于电源性能要求不是很高的场合，可采用带有过流保护的集成稳 压电路，同样能满足产品的要求。 本次设计的题目为设计一串联型可调两路直流稳压正电源：先是经过家用交 流电源流过变压器得到一个大约十五伏的电压U1，然后U1经过一个桥堆进行整 流在桥堆的输出端加两个电容C1、C2进行滤波，滤波后再通过LM7812（具体参 数参照手册）输出一个固定的12V电压，这样就可以在一路输出固定的电压。在L M7812的输出端加一个电阻R3，调整端加一个固定电阻R1和一电位器R2，这样 输出的电压就可以在512V范围内可调。 经过自己对试验原理的全面贯彻，以及相关技术的掌握，和反复的调试，经过自 己的不断的努力，老师的耐心的指导，终于把这个串联型两路输出直流稳压输出 正电源电路。 关键词：两路 固定 可调 直流稳压电源 第一章第一章 设计设计任任务务与与设计设计方案方案 设计设计制作一串制作一串联联型可型可调调两路两路输输出直流出直流稳压稳压正正电电源源电电路路 一、一、设计设计任任务务与要求与要求 (1)一路输出直流电压12V；另一路输出512V连续可调直流稳压电源。 _ -可编辑修改- (2)输出电流IOm=300mA； (3)稳压系数Sr0.05； (4)具有具有过过流保流保护护功能功能 二、方案二、方案设计设计与与论证论证 直流稳压电源是电子设备能量的提供者，对直流电源要求是：输出电压的幅 值稳定，平滑，变换频率高，负载能力强，温度稳定性好。 （1） 整流电路：交流电压转变成单向脉动直流电 a、半波整流 其原理是利用半导体的导通性组成的各种整流电路. U0=U2=0.45U2 tdu 0 0 2 1 tdtu 0 2sin 2 2 1 2 b、桥式整流 然而单相桥式整流电路与半波整流电路相比，在相同的变压器副边电压下， 对二极管的参数要求式一样的，并且还具有输出电压高、变压器利用率高、脉动 小、见笑了输出电压的脉动等优点，因此在次设计中我选用单相桥式整流电路。 （2）滤波电路： 经整流后的电压仍具有较大的交流分量，不能直接输出变为直流电源，必须 通过滤波电路将交流分量滤掉。尽量保留其输出中的直流分量，才能获得比较平 _ -可编辑修改- 滑的直流分量，使之波形变得平滑，接近理想的的直流电源。 所以可以利用电容两端电压不能突变或流经电感的电流不能突变的特点，将 电容与负载并联，或将电感与负载串联就能起来滤波作用。 （3）稳压电路： ： 由于滤波后的直流电压Ui受电网电压的波动和负载电流变化的影响（T的影响） 很难保证输出电流电压的稳定。所以必须在滤波电路和负载一直加上稳压电路， 才能保证输出直流电压的进一步稳定。 如图就是由桥堆和电容组成的整流滤波电路 当交流电电流流过桥堆时， ，负方向的电流改变方向，以正方向的形式从桥堆 中流出，从而形成如图中的绿色部分的电流。当这种电流经过电容的滤波效果就 _ -可编辑修改- 形成了较为平滑的直流电流。 第二章第二章 设计电设计电路路图图 设计设计的的实验实验的路的路 _ -可编辑修改- 第三章第三章 元件及其介元件及其介绍绍 （ （1） ）变压变压器：型号器：型号AIR_CORE_XFORMEP。 。 变压器的最基本型式，包括两组绕有导线之线圈，并且彼此以电感方式称 _ -可编辑修改- 合一起。当一交流电 (具有某一已知频率)流于其中之一组线圈时，于另一组线圈中将感应出具有相 同频率之交流电压，而感应的电压大小取决于两线圈耦合及磁交链之程度。 一般指连接交流电源的线圈称之为一次线圈;而跨于此线圈的电压称之为 一次电压.。在二次线圈的感应电压可能大于或小于一次电压，是由一次线圈 与二次线圈间的匝数比所决定的。因此，变压器区分为升压与降压变压器两 种。 在此次实验中我们采用降压变压器，目的是将220V交流电降到我们所需的的范 围。 （ （2） ）桥桥堆：堆： 型号型号 3N247 桥堆是一种电子元件，内部由多个二极管组成.主要作用是整流，调整电流方 向。用桥堆整流是比较好的，首先是很方便，而且它内部的四个管子一般是挑选 配对的，所以其性能较接近，还有就是大功率的整流时，桥堆上都可以装散热块 简化，使工作时性能更稳定，当然使用场合不同也要选择不同的桥堆，不能只看 耐压是否够，比如高频特性等。 在实验中，我们的设计的是直流电源，所以我们需对降压产生的交流进行整 流，故选择此桥堆。 (3)三端三端稳压稳压器：器： 型号型号LM7812 三端稳压器，主要有两种，一种输出电压是固定的，称为固定输出三端稳压器， 另一种输出电压是可调的，称为可调输出三端稳压器，其基本原理相同，均采用 _ -可编辑修改- 串联型稳压电路。在线性集成稳压器中，由于三端稳压器只有三个引出端子，具 有外接元件少，使用方便，性能稳定，价格低廉等优点，因而得到广泛应用。 因为在实验中，我们要产生一固定电压12V，故选择型号为型号LM7812KC的三 端稳压器。 （ （4） ）电电容：容： 2个个0.1uF 1个个uF 1个个470uF。 其中470uF的电容是滤波电容，所以其值要较大。0.1uF和1uF的电容都是用于抵 消长线传输而引起的电感，其容量一般在1uF以下。 （ （5） ）电电阻：阻： 1个个24 1个个64。 。 电电位器位器 34。 根据设计要要求可计算出各个电阻的值。 （ （6）开关：）开关： 单单刀开关刀开关 1个个 第四章第四章 设计设计原理及参数原理及参数计计算算 一、一、电电路工作原理路工作原理 当220 交流电经变压器产生低压交流电时，电流信号经过桥堆时产生单向脉动电压，然 后再经过滤波电路的滤波输出交流成分较少的平滑的直流电压，最后经过LM78 12的稳压作用输出固定的直流电压12V，所以可以借鉴这的电压，产生一组固定 的电压12V，另一组可调式电压可由电阻与电位器组成的电路得到范围为5- 12的电压。 _ -可编辑修改- 二、元件参数的二、元件参数的计计算算 由模拟电路基础教程可知，W7812的输入有效值电压U3=19V，而经过电 容的滤波效应，所以在经过桥堆之前的电压U2=U3/1.2=15.83V，由此可以算出变 压器的匝数比N1:N2约为220/15.83/1.414约为10:1。 电容C1的选择，因为C1为滤波电容，从理论上来讲，滤波电容越大，放电过 程越慢，输出电压越平滑，平均值越高。但在实际上，电容的容量越大，不但体积 越大，而却会使整流二极管流过的冲击电流更大。根据参考文献，可选择电容C1 470uf。电容C2用于抵消长线传输而引起的电感，其容量可选择在1uF以下，故选 择C20.1uF;电容C3改善负载的瞬态响应，其容量可选1uF及以下。但若C3大，则 会在稳压器输入端断开时，C3通过稳压器放电，所以选择C3=0.1uF。同理可选择 C4=1uF。 由于实验要求输出电流IOm=200mA，所亦可根据固定端的电压可确定R3=12/0.2=60 ，根据稳压器输出端与公共端电流恒定不变电流I=12/60=0.2A，设计要求的电压范围，当R 2接入组织为0时，I*R1=5，可以算出R1的阻值，当R2输入最大阻值时，有（R1+R2）=12，以及 根据仿真结果可以精确算出电阻R1=24，以及电位器R2阻值的组织范围为034。 第五章第五章 实验实验仿真仿真结结果果 实验实验仿真仿真电电路路图图如下如下 _ -可编辑修改- (a)图中波形为可调时的最小电压为5V（此时开关不闭合） （b）图中波形为可调时候的最大电压12V（开关不闭合） _ -可编辑修改- （c）图中是固定输出的直流电压为5V（开关闭合） _ -可编辑修改- _ -可编辑修改- 第六章第六章 实验结实验结果及分析果及分析 实验焊实验焊接、接、调试调试及及实验结实验结果分析果分析 在领玩元器件之后，按照画好的电路图，把元器件在PPC板是进行排版，然 后按照元器件从低到高进行焊接。不能靠板上的线路连接的，用到导线连好，完 成一个完整的电路。然后在实验室进行调试。 由于实验限制，我们没有合适的变压器，致使电路测试达不到要求，而且在 实验室给的变压器降得的电压达不到是要求，所以实验结果达不到实验要求，可 调电压也是在一定的范围内的，固定输出电压也是一定的。 在接入输入信号好，用万用表测量输出敌压数值其结果如下： 输入电压U=220V f=50Hz 固定队输出电压 U1=10.3V 可调多输出电压 U2=3.96V9.42V 在此次设计任务中虽然实验结果与理想结果有一定的误差，但是还是满足 设计任务。在现实生活中，精准的直流电源不可能这么简单，要是实现更加接近 理想的情况这需要更多的器件，通过复杂的电路来实现。 _ -可编辑修改- 第七章第七章 实验结论实验结论及体会及体会 结论结论与心得与心得 一个学期结束了，在上了这么久的拟电子技术基础课程，在这个课程设计 中，我发现了许多的问题。发现自己对模拟电子这门课还存在很多的不足之处， 理论知识的理解不是很深。通过对该电路的设计、调试，使我学会运用了用选择 器整流二极管、滤波器、滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压电源。 使我有效的结合所学知识，把理论应用于实际。然而在调试过程我们没有充 分的考虑输入电压达不到要求，从而导致调试结果与理论只有一定差距。盲目地 从电路中找错误，浪费许多时间。这使我懂得要如何分析错误来源，使我更加快 速而精准的找出错误所在的地方。以后要自己更加细心。 在这次课设中充分锻炼了自己的动手能力，熟练掌握了焊接技术。学会了如 何查找资料是自己的设计达到合理的要求。 虽然在在设计过程遇到一些困难，但是经过自己查阅的资料和老师细心的 指导，是我们克服种种困难，终于在最后把这个串联二路输出直流稳压电源设计 _ -可编辑修改- 出来了。并通过此吃课程设计任务是我们加深了对桥堆整流电路，电容滤波电路 的了解。 附表附表 元件清元件清单单 元件名称型号及数量 桥堆 3N247 1个 电容 2个0.1uF 1个1uF 1个