设计制作一串联型二路输出直流稳压正电源电路.doc

1 课程设计说明书课程设计说明书 课程设计名称 课程设计名称 模拟电路模拟电路 课程设计题目 课程设计题目 设计制作一串联型二路输出直流稳压正电源电路设计制作一串联型二路输出直流稳压正电源电路 学院名称 学院名称 信息工程学院信息工程学院 专业 专业 电子信息工程电子信息工程 班级 班级 100411100411 学号 学号 1004112210041122 姓名 姓名 欧阳安欧阳安 评分 评分 教师 教师 2020 1212 年年 3 3 月月 1010 日日 2 模拟电路 课课程程设设计计任任务务书书 2020 1111 2020 1212 学年学年 第第 2 2 学期学期 第第 1 1 周 周 2 2 周周 题目题目设计制作一串联型二路输出直流稳压正电源电路 内容及要求内容及要求 一路输出直流电压 12V 另一路输出 5 12V 连续可调直流稳压电源 输出电流 IOm 200mA 稳压系数 Sr 0 05 进度安排进度安排 1 布置任务 查阅资料 选择方案 领仪器设备 3 天 2 领元器件 制作 焊接 3 天 3 调试 3 5 天 4 验收 0 5 天 学生姓名 欧阳安 蔡报煊 指导时间 2012 2 13指导地点 E 楼 308 室 任务下达2012 年 2 月 13 日任务完成2012 年 2 月 27 日 考核方式1 评阅 2 答辩 3 实际操作 4 其它 指导教师于磊系 部 主任贾杰 3 摘要摘要 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 本次设计的题目为 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 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 5 12V 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 关键字关键字 滤波 桥堆 滤波 4 目录目录 第一章第一章 设计任务与方案设计任务与方案 6 6 第二章第二章 设计电路图设计电路图 7 7 第三章第三章 原件及其介绍原件及其介绍 7 7 第四章第四章 设计原理及参数计算设计原理及参数计算 9 9 第五章第五章 实验仿真结果实验仿真结果 10 10 第六章第六章 电路制作过程电路制作过程 13 13 第七章第七章 实验结果及其分析实验结果及其分析 1313 第八章第八章 实验结论及其体会实验结论及其体会 1313 5 第一章第一章 设计任务及方案设计任务及方案 1 1 设计任务设计任务 设计制作一串联型可调两路输出直流稳压正电源电路 要求 1 一路输出直流电压 12V 另一路输出 5 12V 连续可调直流稳压电源 2 输出电流 IOm 200mA 3 稳压系数 Sr 0 05 2 设计方案设计方案 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 U0 U U2 2 0 45U2 0 45U2 tdu 0 0 2 1 tdtu 0 2sin 2 2 1 2 b 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 6 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 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 第二章第二章 设计电路图设计电路图 1 实验电路原理实验电路原理 2 实验电路图实验电路图 图 2 1 输入 220V 交 流电压 三端稳压器电容器滤波桥墩整流输出直流 5 12V 输出直流 12V 7 第三章第三章 原件及其介绍原件及其介绍 1 变压器 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 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 桥堆 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 三端稳压器 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 4 电容 2 个 0 1uF 1 个 uF 1 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 8 于抵消长线传输而引起的电感 其容量一般在 1uF 以下 5 电阻 1 个 24 1 个 64 电位器 34 根据设计要要求可计算出各个电阻的值 6 开关 单刀开关 1 个 第四章第四章 设计原理及参数计算设计原理及参数计算 一 电路工作原理一 电路工作原理 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 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 二 元件参数的计算二 元件参数的计算 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 C1470uf 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 R2 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 0 34 9 第五章第五章 实验仿真结果实验仿真结果 1 开关断开 输出稳定 12V 仿真图如图 5 1 所示 10 图 5 1 2 开关闭合输出 5v 仿真图如图 5 2 所示 11 图 5 2 3 开关闭合输出 12V 仿真图如图 5 3 所示 12 图 5 3 第六章第六章 电路制作过程电路制作过程 领取元器件 首先进行的工作对各个原器件进行测量 确定元件参数和质量 以及元件引脚功能 之后完成排版工作 走线选择托锡 进行焊接工作 然后在实 验室进行调试 第第 7 章章 实验结果及其分析实验结果及其分析 测量结果如表 7 1 表 7 1 输入电压固定端输出电压可调端输出电压最小值可调端输出电压最大值 13 6V10 5V6 3V10 9V 误差分析 1 电路元件参数存在误差 2 变压器降压达不到要求 3 仪器测量误差 第第 8 章章 实验结论及其体会实验结论及其体会 经过一星期和组员的共同努力及老师的细心指导下终于把电路设计实验完成 但是制作过程遇到了很多问题 比如没有注意电路板隔排有铜片致使整个电路失败 焊接技术不扎实致使电路很不美观 以及管脚功能混淆 从拿到题目开始 着手进行电路设计 由于网上可以找到参考资料所以并没有 花多少时间 但是真正到进行元件排版和焊接时发现这方面的经验真的太少 还需 要花很多时间来提高自己的技术水平 所以不管做什么不能眼高手低 实际操作时 才能学到真正的专业技能 也可以看出电子信息工程是一个知识和实践结合的很紧 密的专业 知识为实践提供设计基础 而实践能辅助加深理解理论意义 实验最后阶段测量得到的结果误差太大 由于事先并没有测量变压的降压效果 花了很长一段时间检查电路本身 最后才思考变压器的问题 这让我明白遇到问题 应该从整体到局部 从源头至末尾开始分析 13 附表附表 元件清单元件清单 元件名称型号及数量 桥堆 3N24