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模拟电子技术课程设计说明书 直流稳压电源 系 、 部： 电气与信息工程系 学生姓名： 指导教师： 贾 雅 琼 专 业： 电气自动化技术 班 级： 电气1001班 完成时间： 2011年12月3日 摘 要直流稳压电源一般由电源变压器，整流滤波电路及稳压电路所组成。变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电。整流器把交流电变为直流电。经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。本设计主要通过变压，整流，滤波，稳压过程将220V交流电，变为稳定的直流电，并实现电压在+3+9V可调。关键字：直流；稳压；变压Abstract DC power supply is generally composed of power transformer,rectifier and filter circuit and voltage regulator.Transformer transforms the mains AC voltage into required AC voltage.The rectifier changes the alternating into direct current.After filtering,the regulator then changes the unstable DC voltage into stable DC voltage and then output the stable DC voltage.This design mainly changes the 220V AC into a stable DC through transformer,rectifier,filter andregulator,and makes sure the voltage can be adjusted from +3V to +9V.Key words: DC; stable voltage; change the voltage 目 录1 设计要求及方案31.1 设计目的 3 1.2 功能要求 31.3 直流稳压电源设计原理 31.4 元器件参数选择 51.5 制作原理图、PCB图62 仿真分析7 2.1 仿真调试 72.2 仿真结果 73 硬件系统的设计9 3.1 硬件系统各模块功能简要介绍 94 设计心得体会 10参考文献11致谢12附录121设计要求及方案1.1 设计目的(1)学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，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能力。(2)学会直流稳压电源的设计方法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。1.2 功能要求1.2.1 设计要求设计一个连续可调直流稳压电源。技术指标要求： 输出电压可调：Uo=+3V+9V 最大输出电流：Iomax=800mA 输出电压变化量：Uo15mV 稳压系数：SV0.0031.2.2 操作步骤（1） 设计整个系统由哪些模块组成，根据系统功能，选择各模块所用电路形式。（2） 根据设计要求计算确定元件参数，确定电路元器件,用Protel99画出原理图并画出封装生成PCB。（3） 在Proteus中画出电路图进行仿真。（4） 清洁单面板，将PCB图油印在单面板上，打孔后腐蚀单面板，最后根据原理图进行元件的焊接。（5） 在实验室进行调试,并测试。1.3 直流稳压电源设计原理1.3.1 基本方案介绍 直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压装置，因此本设计电路分为降压电路、整流电路、滤波电路和调压稳压电路四大部分，见图1.1。 图1.1其中：（1） 降压电路： 选择的变压器是单相交流变压器，它将电网220v交流电压变换成符合需 要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。（2） 整流电路： 利用单向导电元件，把50Hz 的正弦交流电变换成脉动的直流电。整流电 路常采用桥式整流电路，电路如图1.2所示。在U2的正半周内，二极管D1、 D3导通，D2、D4截止：U2的负半周内，D2、D4导通，D1、D3截止。正负半 周内部都有电流流过的负载电阻RL，且方向是一致的。电路的输出波形如图 1.3所示。图1.2 图1.3（3） 滤波电路： 可以将整流电路输出电压中的交 流成分大部分加以滤除，从得到比较平 滑的直流电压。利用电容器两端的电压不能突变和流过电感器的电流不能突 变的特点，将电容器和负载电容并联或电容器与负载电阻串联，以达到使输 出波形基本平滑的目的。（3） 稳压电路： 稳压电路的功能是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。 1.4 元器件选择1.4.1 电源变压器：由于LM317的输入电压与输出电压差的最小值(UI-U0)min=3V，输入电压与输出电压差的最大值(UI-U0)max=40V，故LM317的输入电压范围为：U0max(UI-U0)min UIU0min(UI-U0)max 即 9V3VUI3V40V12VUI43V所以任取： Ui=14V=U0lU0l=(1,11.2)U2可得副边电压： U2=U0l1.15=141.15=12V变压器副边电流： 因为I0l=I0,I2=(1.52)I0l 取I0=I0max=800mA则 I2=1.50.8A=1.2A，因此，变压器副边输出功率： P2I2U2=14.4W1.4.2 整流电路中的二极管： 选择整流电路中的二极管因为变压器的副边电压U2=12V，所以桥式整流电路中的二极管承受的最高反向电压为URMU2=12=17V , IOmax=0,.8A IN4001的反向击穿电压URM50V，额定工作电流ID=1AI0max，故整流二极管选用IN4001。1.4.3 滤波电路中滤波电容：滤波电容的大小可用式C=(1.52.5)TRL 求得求Ui:根据稳压电路的稳压系数的定义：S(%)=UoU0Ui。设计要求：输出电压变化量U015mV, 稳压系数：Sv0.003，输出电压可调：Uo=+3V+9V代人上式，则可求得Ui滤波电容C设定IO = IOmax=0,.8A, t=0.01s则可求得C。 电路中滤波电容承受的最高电压为U2=17V,所以所选的电容器的耐压 应为大于17V。注意：因为大容量电解电容有一定的绕制电感分布电感，易引起自己振荡，形成高频干扰，所以稳压器的输入.输出端常并入瓷介质小容量电容用来抵消电感效应，抑制高频干扰。1.4.4 集成稳压器：因为要求输出电压可调，所以选择三端可调式集成稳压器。可调式集成稳压器选用LM317，LM317芯片内有过渡、过热和安全工作区保护，输出电压的可调范围为Uo=1.2 37V，最大输出电流Iomax =1.5A。输入电压与输出电压差的允许范围为：UI -Uo = 3 40V。其管脚如图1.4所示. 图1.41.5 制作原理图、PCB图用Protel99软件制作原理图，如图1.5 图1.5 再用Protel99软件生成pcb图,如图1.6 图1.62仿真分析2.1 仿真调试用Proteus 经行仿真（如图1.7），变压器的输出端用正弦的交流电代替。总输出端接一个电压表一个电流表，电流表与一个滑动变阻器（充当负载RL）串联进行 图1.7调试。2.2 仿真结果2.1.1 输出电压 图1.8 图1.9当电位器RV1向上调到最大时（如图1.8），电压表显示如图1.9。 图2.0 图2.1当电位器RV1向下调至最小时（如图2.0），电压表显示如图2.1。仿真结果显示1.25Uo16.3，Uo =15.05 基本符合设计要求。2.1.2 输出电流如图2.2所示，当负载调至最小时，输出电流为0.73A=730mA。基本符合设计要求,Io=800mA.图2.23硬件系统的设计3.1 硬件系统各模块功能简要介绍3.1.1 降压电路由单相交流变压器把220V交流电降压为12V的小电压。3.1.2 整流电路 主要由整流桥构成，变压器副边输出正弦交流电经整流桥整流 变成方向一致的半波型脉动直流电。直流电路的任务是将交流电压变为直流电压。完成这一任务主要是靠二极管的单向导电作用。因此二极管是整流电路的关键元件。本设计采用单相桥式整流电路，我们采用的是1N4001整流二集管。3.1.3 滤波电路 由C1 C2和整流电路构成，其作用主要是用于滤去输出电压中的纹波。C1为电极电容，主要是滤去整流后的脉动直流电的低频交流信号并起到过流保护的作用，C2作用主要是滤去脉动直流电的高频交流信号。注意：因为大容量电解电容有一定的绕制电感分布电感，易引起自己振荡，形成高频干扰，所以稳压器的输入.输出端常并入瓷介质小容量电容用来抵消电感效应，抑制高频干扰。3.1.4稳压电路 此电路中LM317芯片输出可调电压， D5是为了防止输入短路时C5上 的存储的电荷产生很大的电流反向流入稳压器蚀之损坏，D6为防止输出短路时C3通过调整端放电而损坏稳压器，C3用于减少输出纹波电压。C4用于消除输出电压中的高频噪音。C5为极性电容起到稳压的作用。4.设计心得体会通过此次课设，我认识到自己还有很多不足，同时也对以前的知识是一个很好的巩固。这次课设不仅使我的动手能力大幅提高，也锻炼我的意志品质，提高了自学能力。尤其是在实物的制作和报告的撰写过程中，我学到了很多以前不知道但是很重要的必备知识，更重要的是让我领悟到做事一定要认真仔细的去体会每一个要求，要做到稳扎稳打勤恳务实。下面我将从以下几点对本次课程设计进行总结：一. PCB图的制作。因为从没有人教过如何制作PCB板，所以在制作前，我从学长那要来了Pretel99的学习视频，按照视频所教，一步一步，先画原理图，再画封装图，最后画PCB图。虽然现在可以用一句话带过， 但在画图的过程中真的碰到了很多困难，如画封装图，封装图画好之后，而且必须创建在封装库页面中原点附近，另外LM317芯片封装图中的焊盘应画在MultiLaver层；原理图导线虚接，导致PCB图中很多引脚没有丝银线，这要检查原理图，重新画PCB图。在这一过程中，画图我整整用了四天，现在想想因该要好好的感谢学长的指导，说声谢谢。二. Proteus仿真调试。这个过程是非常重要的，因为原理图的参数 设计出来后，必须验证最后得出的数据是否符合设计的要求及目标。三. PCB板打孔及腐蚀。这个过程相比制图要简单的多，但由于是第一次，所以还是出现了一点问题，如打孔时由于操作错误，把打孔针给打断了或者打多了一个孔。在打孔完成后我们用油笔把打孔时损坏的线路画好，用FeCl3和热水是1：1进行腐蚀，腐蚀速度很快。另外,腐蚀之前一定要对电路进行仔细的检查,本次实验就是因为检查的不仔细导致了电路板中的地线没有接出来,只能用非线接出。四. 元件的焊接。在前面工作完成后，这个过程本应该很简单，但我们却把两个引脚虚焊了，而且经常把元器件焊错位置。元器件的正负号、管脚号也必须得区分好，对应焊好。通过这次课程设计，使我懂得，做任何做都要持之以恒，再简单的东西都要认真面对，团队合作很重要，正所谓“当局者迷，旁观者清”，有些问题感觉自己写的是时候明明没什么错误，偏偏运行的时候就是有错误，让其同学帮忙看了一下，发现其实是个很小的错误。所以说，相互帮助是很重要的一点。参考文献 1孙余凯模拟电路基础与技能实训教程M北京：电子工业出版社，2006.7； 2杨洋电子电路设计与制作M北京：科学出版社，2005.9；3李万臣模拟电子技术基础实验与课程设计M哈尔滨：哈尔滨工程大学 出版