模电课程设计仿真与测试报告.doc

模电课程设计直流稳压电源 班级： 学号： 姓名： 日期：目 录一 设计课程名称.3二 课程设计目的及要求.3三 系统知识介绍.3四 单元电路设计与参数计算.6五 总原理图与调试.8六 元器件清单.9七 安装与调试.10八 结论与心得.10九 参考文献.10模电课程设计仿真与测试报告一 设计课程名称 直流稳压电源二 课程设计目的及要求 （输入电压为220V，50Hz市电，输出为直流稳定电压）。技术要求： 1.额定输出电压：12V，10-14V连续可调； 2.额定输出电流1.5A； 3.满载纹波峰峰值小于60mV； 4.稳压系数510-3；主要测量内容：最大输出电流，纹波峰峰值，稳压系数，电压调整率。三 系统知识介绍 在电子电路及设备中，一般都需要稳定的直流电源供电。本次模电课程设计要求的直流电源为单相小功率电源，它将频率为50Hz、有效值为220V的单相交流电压转换为幅值稳定、输出电流为几十安以下的直流电压。1.直流稳压电源设计思路（1）电网供电电压交流220V(有效值)50Hz，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。（2）降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大）。（3）脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成份滤掉，保留其直流成份。（4）滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出，供给负载。2.直流稳压电源原理单相交流电经过电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路转换成稳定的直流电源。如下图。 其中：（1）电源变压器：是降压变压器，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。（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，从而得到比较平滑的直流电压。（4）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。3.直流稳压电源的各方案比较（1） 整流部分 整流电路包括单向半波整流电路和桥式整流电路。半波整流电路结构简单，使用元件少，但整流效率低，输出电压脉动大。因此，它只适用于要求不高的场合。为了克服半波整流的缺点，此次模电课程设计的整流部分主要采用桥式电路，即由四个二极管交叉而成。但使用二极管时应注意以下问题：a.最大整流电路 指二极管长期运行允许通过的最大正向平均电流。若使用时超过此值，有可能烧坏二极管。b.最高反向工作电压指允许施加在二极管两端的最大反向电压。通常为击穿电压的一半。c.反向电流指二极管未击穿时的反向电流值。其值会随温度的升高而急剧增加，其值越小，二极管的单向导电性越好。但是反向电流值会随温度的上升而显著增加。d.最高工作频率指保证二极管单向导电时的最高导电频率。当工作频率超过其限度时，二极管的单向导电性能就会变差。 其实桥式整流电路相当于理想二极管，即正偏时导通，电压降为零，相当于理想开关闭合；反偏时截止，电流为零，相当于理想开关断开。（2） 滤波部分 整流电路将交流电变为脉动直流电，但其中含有大量的交流成分（称为纹波电压）。为了获得平滑的直流电压，应在整流电路的后面加接滤波电路，以滤去交流部分。 此电路采用的是电容滤波电路，即在桥式整流电路输出端与负载之间并联一个大电容。原理如下：在整流电路采用电容滤波后使二极管得到的时间缩短，由于电容C充电的瞬时电流较大，形成了浪涌电流，容易损坏二极管，故在选择二极管时，必须留有足够的电流裕量，以免烧坏。（3） 稳压部分 虽然整流、滤波电路能将正弦交流电压变换成交为平滑的直流电压，但是，一方面，由于输出电压平均值取决于变压器副边电压有效值，所以当电网电压波动时，输出电压平均将随之产生相应的波动；另一方面，由于整流、滤波电路内阻存在，当负载变化时，内阻上的电压将产生变化，于是输出电压平均值也将随之产生相反的变化。为了获得稳定性好的直流电压，必须采取稳压措施。 因为本次课程设计要求不能使用运放，所以在稳压部分采用基本调整管稳压电路。又由于题目中要求的电流范围，该电路中需要加入两个晶体管扩大负载电流。四 单元电路设计与参数计算已知满载纹波峰峰值小于60mv，稳压系数0.005电路参数计算如下：1.整流、滤波电路 ,和公式可求得： 所以，滤波电容： 电容的耐压要大于，故滤波电容C取容量应至少大于，耐压为的电解电容。 在单相桥式整流电路中，因为每只二极管只在变压器副边的半个周期内通过电流，所以每只二极管的平均电流只有负载电阻上电流平均值的一半，即与半波整流电路中二极管的平均电流相同。 二极管能够承受的最大反向电压，与半波整流电路中的最大反向电压也相同。 考虑到电网电压的波动范围为-10+10,在实际选用二极管时，应至少有10的余量，选择最大整流电流和最高反向工作电压分别为A ， =28V所以选择整流部分的二极管时，最大整流电流要大于0.9A，最高反向工作电压应大于28V。2.稳压电路在串联型稳压电路中，调整管是核心，它的安全工作是电路正常工作的保证。调整管常为大功率管，因而选用原则与功率放大电路中的功放管相同，主要考虑其极限参数、和。调整管极限参数的确定，必须考虑到输出电压，由于电网电压波动而产生的变化，以及输出电压的调节和负载电流的变化所产生的影响。 调整管的发射极电流等于采样电阻总电流和负载电流之和，的管压降等于输入电压与输出电压之差，显然，当负载电流最大时，流过管发射极的电流最大，即。通常，上电流可忽略，且，所以通常调整管的最大集电极电流等于发射极电流由此可知，流过基准电压电路的电流大约3A，而稳压部分的输入电压大约为18V,可计算出，。电路导通时，基极电压，因此若给定，可计算出。五 总原理图与调试1.总原理图如下2.仿真与调试用仿真软件proteus按照上述参数进行仿真调试，经调试，得到各个电阻大小分别为：，；电容大小为： , 调试结果如图六 元器件清单元件序号型号主要参数数量备注VSINE 220V 50HZ1个TRAN1TRAN-2P3S匝数比11:11个DF005M反向电压大于28V、最大整流电流大于0.9A1个A700V566M006ATE028容量大于1000uF、耐压值大于25V 1个PN41411个大功率管PN41411个PN2222A1个RES403.3k1个RES402.7k1个RES407801个POT-HG05001个RES401.2k1个RES40101个1N4735A6.2V1个AUDIO10U100uF1个七 安装与调试经一系列计算与仿真之后，在实验室制作电路板并打孔打磨，用电烙铁焊接，成功检测的结果是，电压输出范围为，当输出电压为10V时电流稳定在1.04A，符合要求。八 结论与心得本次模电课程设计是巩固和运用在模拟电子技术中所学的理论知识和实验技能，基本掌握常用模拟电路的一般设计方法，提高设计能力和动手能力，为以后从事电子电路设计、研制电子产品打下基础。在本次实习过程中，因为后期的时间比较紧张，又恰巧遇到了一些事情，让我意识到一些问题。我总是喜欢把什么事情都拖到最后来做，没有提前量，以至于后来出现状况的时候，无法沉着应对；并且在急躁的时候无法静不下心来做某件事以至于把板子焊的非常的丑；在出现了上面的情况下，我没有想着如何把这块板子搞好，而是自作聪明的换了块板子，继续焊接，导致不按照老师要求，老师评分较低。但通过这次的自己焊接进一步巩固了自己在焊接方面的能力。总的说，通过本次直流稳压源的设计，真正体验到了一个设计从前期的找资料到自己设计电路图，自己焊接，自己调试这样一个一个