2013课程设计模板.doc

2009级通信工程专业通信原理课程设计 数字电子技术课程设计报告书课题名称 5v到15v可调稳压电源的设计姓 名胡玲丽学 号 0812401*30院、系、部物理与电信工程系专 业通信工程指导教师张学军 2011年 06 月 28日 一、设计任务及要求：设计任务：设计一个能够在5伏到15伏可调的稳压源。要 求： 1. 设计一个具有足够大的调压范围和带负载能力强的直流稳压电源电路。2. 稳压源的输出电压从5V到15V可调。3. 输出的电流Imax=300mA。4. 设计电路时，要求所选器件和电路必须达到在较宽范围内输出所需电压的要求，并且输出电压应能够在一定范围内可调。此外，电路还必须简单可靠，能够输出足够大的电流。5.采用Multisim10.O进行仿真，验证和完善设计方案。指导教师签名： 2009年12月27 日 二、指导教师评语：指导教师签名： 2010 年 月 日 三、成绩 验收盖章 2010年 月 日 5伏到15伏可调稳压电源的设计1 设计目的（1）掌握稳压电路的调试和主要技术指标的测试方法。（2）了解稳压芯片LM317与LM337的使用方法以及性能指标。（3）了解可调稳压源的组成及工作原理。（4）熟悉可调稳压源的设计与制作。2 设计思路设计一个正负可调稳压源电路:（1） 以稳压芯片LM317与LM337为控制核心，设计符合题目要求的正负5V到正负15V可调稳压电源。（2） 选择最具优势的各部分电路，如整流电路，滤波电路，稳压电路的选择。（3） 将已经选择好的各部分电路组合使之构成完整的电路图。3 设计过程 3.1方案论证该稳压电源由电源变压器、整流滤波电路及稳压电路等所组成，其原理框图如图所示：220V市电市电电源变压器整流电路滤波电路正负稳压电路限流电路输出端保护电路图1 稳压电源原理框图它的工作原理：变压器将电网220伏的交流电U1降压为正负22伏的交流电；再经整流电路变成脉动直流电压，经滤波电路变成平滑直流电压，最后经稳压电路使输出的电压能够在正负5伏到正负15伏的范围内可调。3.2电路设计（1）整流电路的设计与选择整流电路是将变压器变换后的交流电压变为单向的脉动直流电压的电路。设计整流电路有两种设计方案，一种是采用单相全波整流电路；令一种是采用单相桥式全波整流电路。这两种电路的性能是有区别的，在负载得到相同的直流电压的情况下，桥式整流电路的整流二极管所承受的反向电压只有全波整流电路的一半，同时桥式整流电路提高了变压器的效率。所以应该采用单相桥式全波整流电路，如图2所示。 图2 单相桥式全波整流电路图（2）滤波电路的设计与选择滤波电路的作用是把整流出的脉动直流进行平滑处理，使之成为一个含纹波成分很小的直流电压的电路。此电路的设计也有两种方法可跟选择：方法一是电感滤波。方法二是电容滤波。由于电感线圈体积大、成本高，但电容滤波在小电流时滤波效果比电感滤波较好。所以采用方法二。（3）稳压电路的设计与选择 稳压电路是将滤波输出的直流电压进行调节，并且能够保持输出电压基本稳定的电路。在此有两种不同的电路可供选择：方法一是采用晶体管稳压电路。方法二是采用集成稳压器组成稳压电路。由于集成稳压器体积小、可靠性高、使用简单安全。所以采用集成稳压器组成稳压电路。调节输出电压大小有两种方法可以实现：一种是直接用两个滑动变阻器组成分压式电路，移动滑动变阻器，使电阻值改变，从而调节输出电压的大小。另一种是采用一个滑动变阻器与两个集成运算放大器组成反相放大器，从而实现输出电压的可调性。在此采用滑动变阻器组成分压式电路的方法。电路图如图3所示：图3 稳压电路图图中的D6与D7起保护作用，能够防止可调稳压管被损坏而无法正常工作，其中的滑动变阻器能够使输出电压可调，只要改变滑动变阻器的阻值就可以使输出电压在要求的范围内可调，其中值得注意的是输入稳压电路的电压的大小的设置，所以在选择电源以及各电路的仪器时必须使输入稳压电路的电压符合要求，即输入的电压不能小于15伏。由图可知输出为正电压的电压公式为： +V=5R510(R6+R9+R7)；其中R6，R9,R7都是可调的滑动变阻器，所以只要适当调节这三个滑动变阻器就可以使正输出电压在正5伏到正15伏之间。同理，输出为负电压的电压公式为：-V=5R2+10（R4+R8）；其中R4,R8是可调滑动变阻器，只要适当调节这两个滑动变阻器就可以使输出电压在负5伏到负15伏之间。（3）整体电路的设计与分析由上面各部分电路的设计方案的论证以及所选择的电路可设计出如图所示的正负5V到正负15V的可调稳压电源的电路图如下：图4 正负5伏到正负15伏的稳压电源的电路图电源输入部分为常见的变压器降压与桥式整流，加大电容滤波，获得上下对称的直流电压，再经过稳压电路的作用，使输出电压能够稳定，要使输出电压能够调节，在稳压电路中采用三端集成可调稳压器LM317与LM337使输出电压分别为正负，再通过滑动变阻器的调节可以使输出电压具有可调性，输出的电压大小可通过数字万用表显示。1）正输出电路正输出电路是由可调稳压器LM317及相关元器件组成的，接在稳压器LM337的调节端上，电位器另一端是接地的。假如滑动变阻器的电阻调至0值，那么输出电压Vo=1.2V，即电路内部基准电压为1.2V，同时在电阻R上产生10mA恒流，只要改变滑动变阻器的阻值即可改变输出电压。从而能够实现输出电压在5伏到15伏的可调性，但为了能够使输出电压在5伏特到15伏特之间可调，则稳压电路的输入电压必须大于15伏特，所以在仪器的选择上必须要满足这个要求。2)负输出电路负输出电路由可调稳压器LM337及相关元件组成，在 LM337调节端上接滑动变阻器RP，调节滑动变阻器的阻值，同样可以使输出电压具有可调性。3)保护电路电路中二极管用以防止外接负载加大时的电容放电而使三端可调电阻的输出端损坏的情况。4 调试与结果（1）组装可调稳压源电路。（2）可预置稳压电路，并进行组装和调试。当输人变化的电压时，要求电路能够使输出电压稳定，并且能够使输出电压可调。（3）正负5伏到正负15伏的可调稳压源的连接，注意连接好各部分电路。然后检查电路各部分的功能，使其满足设计要求。（4）调试可调稳压源电路。通过数字万用表可以看到输出电压是可调的，只要改变稳压电路中的滑动变阻器的阻值就可以使输出电压在一定的范围内可调。5主要仪器与设备交流电源220V一个,变压器一个，1B4B42 一个；电容：1000UF的电容两个，100mF的电容两个，470UF的电容两个；电阻： 10K的电阻四个，820的电阻两个，420的电阻一个；滑动变阻器 ：500的滑动变阻器三个，20K的滑动变阻器两个；二极管： 稳压管两个，普通二极管四个，特殊二极管两个；可调稳压电源芯片 ： LM317 一片，LM337 一片；数字万用表两个。6设计体会与建议 6.1设计体会对于可调稳压源的设计，开始的时候，我真的感觉无从下手，不知该选用什么样的芯片，没有任何设计思路，虽然对于很多从事科研设计的人来说，这也许很容易，但是对我来说，平时所学的理论知识此刻也起不了什么作用，这使我在这次设计中遇到的难题层出不穷，现在才真的知道了理论与实际的差距，在理论的学习中，觉得很顺手，但在实际应用中就显得那么的无能为力，为了做好这个课程设计，我花了很多时间在方案的讨论与选择，电路的分析与设计中，到最后的电路仿真测试，让我真正的感觉到了自己各方面知识的匮乏以及经验的不足，还有自己平时对细节的忽视，通过这次课程设计也使我学到了很多我平常都不知道的东西，更重要的是我明白了一个道理，许多看上去很难理解的，或者很神秘的东西，当你真正愿意发时间去研究它的时候，它会变得很简单，因此，在以后的学习中，生活中，我会尽量养成勤于思考，勤于动手，不怕困难的好习惯。 6.2对设计的建议在我们初次接触课程设计的时候，由于是第一次接触，老师就是我们的引路人，希望老师多花点时间指导我们一下，让我们能够学到更多的东西，当然空洞的理论是永远也比不上实际技能的掌握的，让我们自己去解决问题，能更好的培养自己独立思考的能力，就像这次设计，我从中学到了很多东西，但开始的时候也不免有点不知所措，要是老师能够多给我们一点指导就能使我们少做点弯路，在这个上面所花的时间就会减少好多，从而效率就能够得到提高，这样我们就会有更充足的时间去学习其他知识，让自己的知识面更广泛。当然一味的把设计思路以及方法告诉我们也是不可取的，这样我们就几乎学不到什么东西，更不要说去开发自己的创新思维了。像这些设计题目都是相当经典的，但也要争取做到不要跟上一届的题目相同，能够在原来的基础上改变一点，这样就能避免有些同学由于懒惰而不愿发时间去思考，但也能顺利完成这个课程设计。其次，我觉得学校要尽量多给我们这样的机会，因为一旦这样的机会多起来，我们学到的就不