课设报告模板2范文

课设报告模板课设报告模板2 2范文范文 辽宁工业大学模拟电子技术基础课程设计 论文 题目直流稳压电 源的设计院 系 电气工程学院专业班级自动化104学号100302121 学生姓名侯丹丹指导教师 签字 起止时间xx 07 2 xx 07 13辽宁工业大学课程设计说明书 论文 课程设计 论文 任务及评语院 系 电气工程学院教研室电子信息工程注成绩平时2 0 论文质量60 答辩20 以百分制计算学号100302121学生姓名侯丹丹 专业班级自动化104课程设计题目直流稳压电源设计课程设计 论文 任务设计参数1 设计并制作一台串联型 连续调整式 直流稳压 电源 2 输出直流电压VVo12 3 最大输出电流mAILM500 4 稳压系数05 0 r S 5 具有过流保护功能 设计要求1 分析设计要求 明确性能指标 必须仔细分析课题要求 性能 指标及应用环境等 广开思路 构 思出各种总体方案 绘制结构框图 2 确定合理的总体方案 对各种方案进行比较 以电路的先进性 结构的繁简 成本的高低 及制作的难易等方面作综合比较 并考虑器件的 敲定可行方案 3 设计各单元电路 总体方案化整为零 分解成若干子系统或单元电路 逐个设计 4 组成系统 在一定幅面的图纸上合理布局 通常是按信号的流向 采用左进右 出的规律摆放各电路 并标出必要的说明 进度计划 1 布置任务 查阅资料 理解掌握系统的控制要求 1天 2 确定稳压电路 了解各部分电路作用 设计稳压电路图 2天 3 建立稳压电路各个环节的传递框图 2天 4 绘制稳压电路图 2天 5 对电路进行分析并进行电路参数计算 2天 6 撰写 打印设计说明书 1天 指导教师评语及成绩平时论文质 量答辩总成绩指导教师签字年月日辽宁工业大学课程设计说明书 论文 摘要支流稳压电源是能够保证在电网电压波动或负载发生变 化时 输出稳定的电压的常用电子设备 直流稳压电源的供电大都是交流电源 当交流供电的电源或负载电 阻发生变化时 稳压器的直流输出电压都会保持稳定 直流稳压电源随着电子设备向高精度 高稳定性和高可靠性的方向 发展 对电子设备的供电电源提出了高的要求 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成所需要的低压交流电 整流滤波器把交 流电变成直流电 经滤波后 变压器再把不稳定的直流电压变成稳定的直流电压输出 本设计主要采用直流稳压构成集成稳压电路 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 并实现电压可调 大到超级计算机 小到袖珍计算器 所有的电子设备都必须在电源 电路的支持下才能正常工作 当然这些电源电路的样式 复杂程度千差万别 超级计算机的电源电路本身就是一套复杂的电源系统 通过这套电源系统 超级计算机各部分都能够得到持续稳定 符合 各种复杂规范的电源供应 袖珍计算器则是简单多的电池电源电路 由于电子技术的特性 电子设备对电源电路的要求就是能够提供持 续稳定 满足负载要求的电能 而且通常情况下都要求提供稳定的 直流电能 提供这种稳定的直流电能的电源就是直流稳压电源 直流稳压电源在电源技术中占有十分重要的地位 稳压电源的分类方法繁多 按输出电源的类型分有直流稳压电源和 交流稳压电源 按稳压电路与负载直流稳压电源的连接方式分有串 联稳压电源和并联稳压电源 按调整管的工作状态分有线性稳压电 源和开关稳压电源 按电路类型分有简单稳压电源和反馈型稳压电 源等等 1 根据调整管的工作状态 我们常把直流稳压电源分成两类线性稳压 电源和开关稳压电源 线性稳压直流电源的特点是输出电压比输入电压低 反应速度快 输出纹波较小 工作产生的噪声低 效率较低 现在经常看的LDO就 是为了解决效率问题而出现的 发热量大 尤其是大功率电源 间接地给系统增加热噪声 线性电源产品可广泛应用于科研 大专院校 实验室 工矿企业 电解 电镀 充电设备等 开关电源的工作过程相当容易理解 在线性电源中 让功率晶体管 工作在线性模式 与线形电源不同的是 PWM开关电源是让功率晶体 管工作在导通和关断的状态 在这两种状态中 加在功率晶体管上 的伏 安乘积是很小的 在导通时 电压低 电流大 关断时 电压高 电流小 功率器件上的伏安乘积就是功率半导体器件上所产生的损 耗 开关电源产品广泛应用于工业自动化控制 军工设备 科研设备 L ED照明 工控设备 通讯设备 电力设备 仪器仪表 医疗设备 半导体制冷制热等领域本科生课程设计 论文 2第2章直流稳压电 源设计方案论证2 1直流稳压电源的应用意义当今社会所有电子设备 都有一个共同的组成部分 电源电路 电子电路工作时所需要的电源与工业电器设备的电源不同 工业电 气设备使用交流电源 而电子电路则采用直流电源 直流电源除电池外 还可以使用电源电路来获得 电源 是电子电路和电子电路构成的各种电子设备中的 动力 或者说是 核心 没有它 电子电路及电子设备的功能将无法实现 由于电子技术的特性 电子设备对电源电路的要求就是能够提供持 续稳定 满足负载要求的电能 而且通常情况下都要求提供稳定的 直流电能 提供这种稳定的直流电能的电源就是直流稳压电源 直流稳压电源 在电源技术中占有十分重要的地位 电源是为各种不同功能电路提供工作能量的原件 不同参数的电源有各种不同的用途 例如实验中的不同电源 而种类繁多电源中的直流稳压电源是必不可少的一份子 生活中直流稳压电源可以充电 带动随身听等 实验室中更是有众多实验需要直流电源 所以直流稳压电源在不同的领域都有着非常重要的意义 2 2直流稳压电源设计要求及技术指标1设计并制作一台串联型 连 续调整式 直流稳压电源 2输出直流电压VVo12 3最大输出电流mAILM500 4稳压系数05 0 r S 5具有过流保护功能 2 3设计方案论证方案一串联反馈式稳压电路如图2 1是串联反馈式 稳压电路的一般结构图 图中VI是整流滤波电路的输出本科生课程设计 论文 3电压 T为 调整管 A为比较放大电路 VREF为基准电压 它由稳压管DZ与限流 电阻R串联所构成的简单稳压电路获得 R1 RP与R2组成反馈网络 是用来反映输出电压变化的取样环节 这种稳压电路的主回路是其调整作用的BJT T与负载串联 故称为串联式稳压电路 输出电压的变化量由反馈网络取样经过比较放大电路 A 放大后去 控制调整管T的c e极间的电压降 从而达到稳定输出电压VO的目的 图2 1串联反馈式稳压电路一般结构图方案二开关式稳压电路开关稳 压电源将市电整流滤波不稳定的直流电压变换成交变的电压 然后 又将交变电压转换成各种数值稳定的直流电压输出 因此开关稳压 电源又称为DC DC变换器 或称直流 直流变换器 方案一设计通过市电的输入 经过降压 整流 滤波和稳压 最终 获得稳定的直流电压 且结构简单 可用常用分立元器件 容易实现 技术成熟 完全能 够达到技术参数的要求 造价成本低 方案二工艺比较成熟 优点突出 已经成为宇航 计算机 通信 家用电本科生课程设计 论文 4器和功率比较大电子设备中电源的 主流 应用日趋广泛 但主要缺点是输出电压中所含纹波较大 对电子设备的干扰较大 而且电路比较复杂 对元器件要求较高 综上所述 从经济角度 工艺成熟度 实际情况进行分析与考虑 采用方案一设计 2 4总体设计方案框图及分析 如图2 2 图2 2总体设计方案框图各 单元电路作用如下交流降压电路作用电源电路中交流降压电路的作 用 是将50Hz 220V的交流电压降低到所需要的电压值 因为电子 电路是的直流工作电压通常比较低 通过降压后的电压仍然是交流电压 频率不变 只是电压值降了许 多 交流降压电路主要有电源变压器 降压变压器 构成 变压器降压 电路的另一个作用是进行交流市电的隔离 利用了变压器的隔离特 性 是电子电路中的底U0调整管整流电路滤波电路比较放大电路 基准电路取样电路Ui过流保护电路负载本科生课程设计 论文 5板 印制电路板 不带市电 以保证使用安全 除电源变压器可以进行降压外 一些电气中还采用电容降压 这种 降压方式的电路成本比较低 单安全性较差 在家用电子电器中应 用不多 整流电路作用整流电路的作用是将交流降压电流源输出的电压较低 的交流电转换成单向脉动性直流电 这就是交流电的整流过程 整流电路主要由整流二极管构成 注意 经过整流电路之后的电压已经不是交流电压 而是一种含有 直流电压和交流电压的混合电压 习惯上成为单向脉动性直流电 滤波电路作用滤波电路的作用是将整流电路输出的单向脉动性直流 电进行平滑 以获得直流电压 滤波过程实际上就是将单向脉动性 直流电中的交流成分去掉 保留其中的直流电成分 经过滤波电路后的直流电压原则上可以直接攻击电子电路 作为电 子电路的直流工作电压 这一直流电压虽然不够稳定 但是攻击一般电子设备中的电路使用 已经没有问题 电源电路中的滤波电路又称为电源滤波电路 主要有滤波电容构成 还可以有滤波电感 电阻和三极管组成 稳压电路作用 稳压电路的作用是将电源滤波电路输出的直流电压进 行稳压处理 以保证从稳压电路输出的直流电压大小不随其他因素 的变化而变化 如负载大小变化或输入的交流市电电压大小变化时 稳压电路输出 的直流工作电压则不变 这样可以从电源这一角度上保证整机电路 的稳定工作 本科生课程设计 论文 1第3章直流稳压电源各单元电路设计3 1降 压电路设计交流市电的降压电路通过降压变压器或者电容来实现 通常是采用电源变压器进行交流降压 在电源电路中的变压器成为电源变压器 在电源变压器电路中 输入电压都是220V交流市电 从初级线圈1和 2之间输入 降压后的交流电压从次级线圈输出 即从3和4端输出 如图2 1所示 图3 1降压电路输入电压 220V市电情况下 与输出电压2v关系的表 达式122220nnv 其中1n和2n分别为 1 2端 原边 和 3 4端 副边 的线圈匝数 3 2整流电路设计整流电路的任务是将交流电变换成直流电 完成这一任务主要是靠二极管的单向导电作用 因此二极管是构成整流电路的关键元件 在小功率 1kW以下 整流电路中 常见的集中整流电路有单相半波 全波 桥式和倍压整流电路 本科生课程设计 论文 23 2单相桥式整流电路图1 工作原理如图3 2 所示 图中Tr为电源变压器 它的作用是将交流电网电压1v变成 整流电路要求的交流电压2v tsin22 V LR是要求直流供电的负载 电阻 四只整流二极管1D 4D竭诚电桥的形式 故有桥式整流电路 之称 2 负载上的直流电压 2V t6 cos354 t4 cos154 t2 cos3 4 22v L 3 2 1 式中恒定分量即为负载电压Lv的平均值 因此有229 022VVvL 3 2 2 直流电流为LLRVI29 0 3 2 3 3 整流元件参数 的计算在桥式整流电路中 二极管1D 3D和2D 4D是两两轮流导通 的 所以流经每个二极管的平均电流为LLDRVII245 021 3 2 4 二极管在截止时管子两端承受的最大反向电压可以从图2 2 2看出 在2v正本科生课程设计 论文 3半周期时 1D 3D导通 2D 4D截 止 此时2D 4D所承受到得最大反向电压均为2v的最大值 即22VVRM 3 2 5 同理 在2v的负半周 1D 3D也承受同样大小的反向电压 一般电网电压波动范围为 10 实际上选用的二极管的最大整流电流DMI和最高反向电压RMV应留有 大于10 的余量 桥式整流电路的优点是输出电压高 纹波电压小 管子所承受的最 大反向电压较低 同时因电源变压器在正 负半周内都有电流供给 负载 电源变压器得到了充分的利用 效率较高 因此 这种电路在半导体整流电路中得到了颇为广泛的应用 3 3滤波电路设计滤波电路用于滤去输出电压中的纹波 一般由电抗 元件组成 如在负载电阻两端并联电容器C 或在整流电路输出端与 负载间串联电感器L 以及由电容 电感组合而成的各种复式滤波电 路 本设计中采用电容滤波电路 不考虑电感以及电容电感复合整流 电路 采用滤波电路可滤除整流电路输出电压中的交流成分 使电压波 形变得平滑 常见的滤波电路有电容滤波 电感滤波和复式滤波等 在整流电路的输出端 即负载电阻RL两端并联一个电容量较大的电 解电容C 则构成了电容滤波电路 如图2 4所示电路 由于滤波电 容与负载并联 也称为并联滤波电路 本科生课程设计 论文 4图3 3单相桥式整流电容滤波电路电容滤波电路有如下特点 1 二极管的导电角 流过二极管的瞬时电流很大 电流的有效值和平均值的关系与波形有关 在平均值相同的情况下 波形越尖 有效值越大 在纯电阻负载时 变压器的二次电流的有效值LII11 12 而有电容 滤波时LII 2 5 1 2 3 3 1 2 负载平均电压LV升高 纹波 交流成分 减小 且CRL越大 电容放电速率越慢 则负载电压中的纹波成分减小 负载平均电压 越高 为了得到平滑的负载电压 一般取2 5 3 TCRLd 3 3 2 式中 T为电源交流电压的周期 3 负载直流电源随负载电流增加 LR减小 而减小 LV随LI的变化关系称为输出特性或外特性 在整流电路的内阻不太大 几欧 和放电时间常数满足式 3 3 2 的关系时 电容滤波电路的负载电压LV与2V的关系约为2 2 1 1 1 V VL 3 3 3 总之 电容滤波电路简单 负载直流电压LV较高 纹 波也较小 它的缺点是输出特性较差 故适用于负载电压较高 负 载变动不大的场合 本科生课程设计 论文 53 4稳压电路设计前面1 3中已经提过串联 反馈式稳压电路的原理 这里只介绍输出电压及其调节范围的参数计算和调整管T极限参数的 确定 对于原理部分不再赘述图3 4串联反馈式稳压电路一般结构图 1 输出电压及调节范围基准电压REFV 调整管T和A组成同相放大电 路 输出电压vREFREFOFVRRVV 1 2 1 3 4 1 上式表明 输出 电压OV与基准电压REFV近似成正比 与反馈系数v F成反比 当REFV及v F一定时 OV也就确定了 因此它是设计稳压电路的基本关系式 本科生课程设计 论文 6输出电压的调节范围PR动端在最上端时 输出电压最小REFPPOVRRRR RV 221min 3 4 2 PR动端在最下端时 输出电压最大REFPOVRRRRV221max 3 4 3 因此电压调整范围 221221REFPREFPPOVRRRRVRRRR RV 3 4 4 2 调整管T极 限参数的确定调整管是串联稳压电路中的核心元件 它一般为大功 率管 因而选用原则与功率放大电路中的功放管相同 主要考虑极 限参数CMI CEOBRV 和CMP 调整管极限参数的确定 必须考虑输入电压I V的变化 输出电压OV的调节和负载电流变化的影响 3 稳压系数以输出电压和输入电压的相对变化之比来表征稳压性能 称为稳压系数 其定义式为00 TIIIOOOVVVV 3 4 5 输 出电阻 0 0TIOOOIVR 3 4 6 4 稳压管基本原理本科生课程 设计 论文 7当流过稳压管的电流在一个较大范围内变化时 稳压 管两端的电压几乎不变 稳压管的这一特性将稳压管和负载并联 若能保证稳压管中的电流 在一定范围内 则负载电压就能在一定程度上得到稳定 因此 稳 压电路的关键就是限定稳压管中的电流 因为如果工作电流太小 则电压随电流的变化很大 达不到稳压的 目的 但工作电流也不能太大 以免超过管子的额定功率 造成损 坏 小功率稳压管的工作电流大致几毫安至几十毫安 大功率的稳压管 可到几安培到十几安培 图3 5是由稳压管构成的基本稳压电路图3 5稳压管稳压电路电路中 R决定了向稳压管和负载输送电流的总量 起着限流和调压的作用 稳压管起着调节电流的作用 如负载LR减小 要求更多的电流流过LR时 通过稳压管的电流Z I将随之减小 使R I基本不变 以保证输出电压oV基本不变 如果LR不变 但输入电压iV由于电网电压或元件参数改变而增加时 则R I将增加 此时Z I也随之增加 保证O I基本不变 即oV基本不变 如果iV和LR都变化 则Z I将综合二者的变化加以调整 只要Z I的变化在它的允许的工作范围之内 就能保证起到较好的稳压作用 图3 6稳压过程原理图本科生课程设计 论文 83 5保护电路设计电 流限制型保护电路 过流保护电路 主要保护元件是串接在调整管 发射极回路中的检测电阻0R和保护三极管3VT 0R的阻值很小 一般 为1 左右 图3 7电流限制型保护电路工作原理稳压电路正常工作时 负载电流 不超过额定值 电流在0R上的压降很小 故三极管3VT截止 保护电 路不起作用 当负载电流超过某一临界值后 0R上的压降使3VT导通 由于3VT中流过一个集电极电流 将使调整管1VT的基极电流被分流 掉一部分 于是限制了1VT中电流的增长 保护了调整管 本科生课程设计 论文 9第4章直流稳压电源整体电路设计4 1整体 电路图及工作原理如图4 1所示图4 1整体设计电路图工作原理首先 市电 220V 50Hz 输入 经过降压变压器降低电压 再经过整流 管就行整流 然后通过电容滤波 最后经过稳压管进行稳压处理 即将交流转换为直流 完成了直流稳压电源的实现 4 2电路参数计算设1121 nn 因此2v 20V2 设1ZV 5 1V 型号选定为 1N4733 A 因此REFV 5 1V3 对于取样电阻的计算由于最大输出电压 不超过12V 因此设1R 2R PR 4000 VVRRRRVREFPO12221max 因此 2R 1700 并设1R 500 PR 1800 因此本科生课程设计 论文 10VVRRRR RVREFPPO82 5221min 即本电路可调范围为5 82 12V本科生课程设计 论文 11第5章课程设计总结对于本实验 首 先通过变压器将市电降为接近并且大于最大输出电压 其次通过四 个二极管构成的桥式整流 原来经过降压的