一串联型二路输出直流稳压正电源电路报告.doc

钦 州学院 模拟电子技术课程设计报告 一串联型二路输出直流稳压正电源电路设计 院 系 物理与材料科学学院 专 业 电子信息工程 （通信 学 生 班 级 2010级2班 姓 名 蔡富源 潘圣文 指导教师单位 钦州学院 指导教师姓名 梁韶华 指导教师职称 讲 师 2013年7月一串联型二路输出直流稳压正电源电路设计电子信息工程（通信）专业2010级 蔡富源 潘圣文指导教师 梁韶华 摘要 ：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也可满足要求。本次设计一串联型二路输出直流稳压正电源：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LM7812的输出端加一个电阻R5，调整端加一个固定电阻R2和一电位器R3，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，终于把这个串联型二路输出直流稳压正电源电路制作成功。关键字：滤波、桥堆 设计目的 :（1）进一步掌握模电电子技术课程所学的理论知识。（2）熟悉变压器，桥堆，电容，芯片LM7812的特性并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。（3）掌握稳压电源的主要性能参数及其测试方法。 设计技术指标与要求 :（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；输出电流IOm=200mA；稳压系数Sr0.05；（2）利用Multisim在计算机上完成电路仿真；（3）利用集成芯片、分立元件在实验室完成具体的电路，并能实现基本功能。 目录 前言11 二路直流稳压正电源 11.1 设计思想 11.1.1 设计方案11.1.2 设计所需的元件21.2 设计原理 31.2.1 整流电路部分31.2.2 滤波电路部分41.2.3 稳压电路部分42 电路仿真 43 电路连接测试 53.1 安装焊接 63.2 测试 63.2.1 使用仪器 63.2.2 测试结果 64 设计体会 7参考文献 7 钦州学院本科课程设计前言这次课程设计所做的，就是一个简易的串联型直流电源。它可以直接接在220V的交流电上而输出一稳定的，符合实验要求的直流电压。直流稳压电源一般由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路组成，基本框图如图1所示。在很多场合，都需要具有足够输出电压连续可调；所选器件和电路必须达到在较宽范围内输出电压可调；输出电压应能调压范围和带负载能力的直流稳压电源电路，要求够适应所带负载的启动性能；此外，电路须简单可靠，能够输出较大电流。输出直流512V电容器滤波三端稳压器桥墩整流输入220V交流电压 输出直流12V 图1 一串联型二路输出直流稳压正电源框架图1 一串联型二路输出直流稳压正电源电路1.1 设计思想1.1.1 设计方案方案一 晶体管串联式直流稳压电路。该类电路中，输出电压Uo经取样电路取样后得到取样电压，取样电压与基准电压进行比较得到误差电压，该误差电压对调整管的工作状态进行调整，从而使输出电压发生变化，该变化与由于供电电压uI发生变化引起的输出电压的变化正好相反，从而保证输出电压Uo为恒定值(稳压值)。在基准电压处设计辅助电源，用于控制输出电压能够从0 V开始调节。单纯的串联式直流稳压电源电路很简单，但增加辅助电源后，电路比较复杂，由于都采用分立元件，电路的可靠性难以保证。方案二 开关稳压电源电路。功耗小，效率高，但电路复杂，纹波较大，存在开关干扰，它产生的交流电压和电流通过电路中的其他元器件产生尖峰干扰和谐振干扰，此外由于开关稳压电源振荡器没有工频变压器的隔离，这些干扰就会串入工频电网，使附近的其他电子仪器、设备和家用电器受到干扰。方案三 采用三端集成稳压器电路。一般采用输出电压可调且内部有过载保护的三端集成稳压器，输出电压调整范围较宽，稳定性高，纹波小，可靠性高，易做成多路，且电路所用器件较少，成本低，电路简单，组装方便。综上所述，采用方案三 1.1.2 设计所需的元件AIR_CORE_XFORMEP变压器，三端稳压器LM7812KC，二极管1N4007，0.1uF电容，1uF电容，1000uF电容，电位器100K，电阻（1）变压器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 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）LM7812三端稳压器三端稳压器，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。关于三个管脚功能，正方从左至右一次为输入、接地、输出。（3）桥堆： 型号1N4007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。(4) 电容： 0.1uF , 1 uF , 1000uF其中1000uF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。1.2 设计原理当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LM7812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。1.2.1 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=0.45U2b、桥式整流 图1-1桥堆工作原理图如图1-1所示，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形成了较为平滑的直流电流。综上可知：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、减小了输出电压的脉动等优点。因此在设计中应选用单相桥式整流电路。1.2.2 滤波电路部分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。1.2.3 稳压电路部分 由于滤波后的直流电压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。2电路仿真 在计算机上使用multisim对设计的一串联二路输出直流稳压正电源进行仿真，仿真的结果为能实现最初的设计目标，仿真电路如图2所示。图12 一串联二路输出直流稳压正电源仿真图3 电路连接测试3.1 安装焊接计算机上使用Multisim绘制电路并仿真，在制作好的万用板上按电路图连接好线路，检查电路的电气连通性能正常。设计实物的正、反面图如图13、图14所示。图13 设计实物正面图图14 设计实物反面图3.2 测试3.2.1 使用仪器使用的仪器有：VC9808数字万用表、直流电子负载。3.2.2 测试结果使用数字万用表测量可得+12V档的输出电压为12.012V, 使用直流电子负载测得最大通过电流为200.098mA，5V12V档的输出电压为5V-12V的连续电压, 最大通过电流为200mA ，可调档可调节范围389mV18.5V，最大通过电流为240mA。测试结果均满足设计的基本要求，并略有超出基本部分所要求的数据。4 设计体会 对这次模拟电子技术课程设计，我进一步加深了对模拟电路知识理论的认识与理解，掌握了一串联二路输出直流稳压正电源电路的设计、组装与调试方法。提高了动手能力，独立分析问题、解决问题能力、协调能力和创造性思维能力。在我们组遇到问题时，比如在滤波电容的容量、电阻的阻值选择上，如果没有正确选择阻值会导致电阻烧坏，在仿真过程中上面的图可以完成所要求的功能，但在实践中行不通，于是当我们用10个并联的取代R4进行分流，同时把R1换成2k,才能保证电路的安全大家分工明确；齐头并进，团结协作，最后终于解决了各种各样的困难。同时，指导老师在本次设计中对我们组给予了极大的帮助，对于本次设计的完成老师的功不可没。从这次设计中得到：1提高了电路应用方面的实践技能，树立严谨的科学作风，培养了综合运用理论知识解决实际问题的能力；2通过电路的设计、安装、调试、整理资料等环节，初步掌握工程设计方法和组织实践的基本技能，逐步熟悉开展科学实践的程序和方法；3产生了一定生产观、经济观和全局观；4.提高团结合作的能力，沟通协调能力；5.制作电路板的时，要全面了设计电路的布局，认真对电路焊接，防止虚焊，调试电路要冷静对待，要认真检查电路的焊接，连线问题。通过对这次设计，使我对课本知识的巩固和加强，也使我明白从理论仿真到实际设计操作中会遇