三端集成稳压电路课程设计.doc

模拟电子技术课程设计题目 三端集成稳压电路 姓 名： 所在学院： 所学专业： 班 级： 学 号： 指导教师： 完成时间： 电子技术课程设计任务书目录一、 设计目的二、 进度安排三、 设计要求四、 设计过程1、 各部分的方案选择2、 电路的工作原理图3、 设计中关键问题解决五、 设计报告六、 考核方法题目一：直流稳压电源的设计一、 设计目的（1） 掌握稳压电源的设计、组装与调试方法。（2） 掌握集成稳压电源的工作原理。（3） 掌握稳压电路的性能指标和提高稳压质量的措施。二、 进度安排本设计共安排一周，合计40学时，具体分配如下：实习动员及准备工作： 4学时总体方案选择： 4学时具体电路设计： 18学时撰写设计报告： 6学时总结： 4学时教师辅导： 随时三、 设计要求1、 课程设计的基本要求 直流稳压电源课程设计的主要能容包括：（1） 设计直流稳压电路（2） 要求输出直流稳压 12V，输出电流 1.5A。（3） 设计稳压电源的短路保护（包括整流及稳压部分）。（4） 在 12V直流稳压电源的基础上，通过扩展电路实现电源电压绝对值的提高以及电流绝对值的扩大。（5） 画出电路图写出完整的设计报告。课程设计的最后要求是写出设计报告总结，把设计内容进行全面的总结，若有实践条件，把实践内容上升到理论的高度。2、 课程设计的教学要求 电子课程设计的教学采用相对集中的方式进行，以班级为单位全班同学集中到设计室进行。做到实训教学课堂化，严格考勤制度，在试训期间累计旷课达到6节以上，或者迟到、早退累计达到8次以上的学生，该课程考核按不及格处理。在实训期间需要外出查找资料，必须在制定的时间内方可外出。 课程设计的任务相对分散，每5名学生组成一个小组，完成一个课题设计。小组成员既有分工，又要协作，同一小组的成员可以相互讨论、协商，可以相互借鉴或参考别人的设计方法和经验。但每个学生必须单独完成设计任务，要有完整的设计资料，独立撰写设计报告，设计报告雷同率超过50%的课程设计考舍按不及格处理。四、 设计过程1、 总体方案选择直流稳压电源的设计方案有很多种方案，例如稳压管稳压电路、串联反馈式稳压电路、三端集成稳压电路，根据设计的具体要求选择稳压电源设计的方案。2、 电路的工作原理设计方案涉及的各个部分呃具体电路，写出工作原理，画出具体的电路原理图，处理各部分中包含的问题，完成直流稳压电源的最终设计。3、 设计中关键问题的分析 设计中关键主要包括稳压电源的短路保护、稳压电源电压的提高及稳压电源电流扩大等问题。分析各个问题，写出具体的解决方法。五、 设计报告设计完成后，必须撰写课程设计报告。设计报告必须独立完成，格式符合要求，文字（不含图形，程序）不少于2000字，图形规范。设计报告的格式如下：1、封面 2、概述 3、目录4、正文（1）、设计思路（2）、各部分的方案选择（3）、各部分电路设计及元件选择，含元件明细表（4）、直流稳压电路的拓展（5）、设计原理图（6）、心得体会（7）、参考文献六、 考核方法电子课程设计的考核方法为考查，考核结果为优秀、良好、中等、及格和不及格等，分数在90-100分之间的为优秀，80-9分之间的为良好，70-79分之间的中等60-69分之间的为及格，60分以下为不及格。考核分三个方面进行：平时表现20%；设计过程25%；设计报告40%；设计辩搭15%。有以下情形之一者，课程设计考核按不及格处理：1、 设计期间累计迟到、早退达8次；2、 设计期间累计旷课6节；3、 设计报告雷同率超过50%或无设计报告；4、 不能完成设计任务，打不到设计要求。一 前言 电源是各种电子、电容设备工作的动力，是自动化不可或缺的组成部分，直流稳压电源是应用极为广泛的一种电源。直流稳压电源是常用的电子设备，它能保证在电网电压波动或负载发生变化时，输出稳定电压。一个低纹波、高精度的稳压源在仪器仪表、工业控制及测量领域中有着重要的实际应用价值。 直流稳压电源通常由变压器、整流电路、滤波电路，稳压控制点了组成，具有体积小，重量轻，性能稳定等优点，电压从零器可调，可可串联或并联使用，直流输出文博小，稳定度高，稳压稳流自动转换，限流式过短路保护和自动恢复功能，是大专院校，工业企业、科研单位及电子维修人员理想的直流稳压电源。适用于电子仪器设备、电器维修、实验室、电解电镀、测试测量设备、工厂电气设备配套使用。几乎所有的电子设备都需要有稳定的电压供给才能使其处于良好的工作状态。 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直流电。经滤波后，稳压器再把不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，滤波稳定的过程将220v交流电变为稳定的直流电，并实现电压在6-13V可调。 目录一、 设计目的3二、 进度安排3三、 设计要求31、 课程设计的基本要求32、 课程设计的教学要求3四、 设计过程41、 总体方案选择42、 电路的工作原理43、 设计中关键问题的分析4五、 设计报告4六、 考核方法5一 前言6二 总体设计思路8三 各部分的方案选择81. 整流电路81） 半波整流电路82）桥式整流93）全波整流电路102.滤波电路.101）电容滤波102）电感滤波113.稳压电路121）串联稳压电路122）并联稳压电路123)集成稳压器13四.各部分电路的设计及元件的选择131、整流二极管的选择132、滤波电路的选择133、稳压电路集成元件的选择144、集成电路中 的选择145、VT调整管的选择146、取样电阻的选择147、运算放大器14五、设计总图15六、我的收获和心得16参考文献16元器件清单17二 总体设计思路 1.电网供电电压交流220v有效值50HZ。要活的低压直流输出，首先必须下用电源变压器将电网电压降低获得所需要的交流电压。 2.降压后的交流电压，通过整流电路变成单项直流电，但其幅度变大（即脉动大）。 3.脉动大的直流电压必须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成分滤掉，保留其直流成分。 4.滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到不受外界影响的直流稳压电压输出，供给负载RL。 5.直流稳压电源原理的组成如图（1）所示三 各部分的方案选择 1. 整流电路1） 半波整流电路，如图（2）所示工作原理：在变压器二次变压U2的正半周，二级管导通，电流经过二极管流向负载，在RL上得到一个机管被反向偏置，电流基本上等于零，在负载电阻RL两端得到电压U0的极性是单方向的，二极管的单向导通作用，使变压器二次交流变压或为负载两端的单项脉动电压。其波形图如图（3）所示性能指标：正半周内流过负载的电流i0和二极管的电流iD为i0= iD=,负载上的电压U0等于变压器的二次电压U2:U2=U0,UD=0;在负半周内，二级管截止，i0= iD=0，负载上的输出电压也等于零，二极管两端承受反向电压，U0=0,UD=U2;二极管所承受最大反向电压URm,URm=;U0在一个周期内的平均值UO(AV)= 0sinwtdwt=0.45U2；I0在一个周期内的平均值I0(AV)=优点：结构简单，使用的元件少。缺点:输出波形脉动大，直流成分比较低变压器有半个周期不导电，利用率低，变压器电流含有直流成分，容易饱和，所以只能用在输出电流较小，要求不高的场合。2）桥式整流.如图（4）所示 桥式整流电路图 桥式整流电路简化电路图工作原理：当U2正半周时，D3、D4导通,D1、D2截止；当U2负半轴时D1,D2导通D3,D4截止。 其波形如图（5）所示性能指标：负载电压U0的平均值U0=20UOdwt；负载上的平均电流I0=优点：在同样的U2下，桥式整流电路与半波整流电路相比，输出直流电压高一倍，而脉动系数降低很多。缺点：桥式整流电路需要用4个二极管，数量多，易出故障。3）全波整流电路 如图（6）所示工作原理：在V2的正半周，二极管VD1导通，VD2截止，电流i0流过RL，在RL上输出电极性为左负右正。在V2的负半轴，VD2导通，VD1截止iD2通过RL时产生的电压极性也是左负右正，因此在负载上得到一个单方向的脉动电压。其波形如图（7）所示优点：电波波动幅度小。缺点：技术不成熟，应用不广泛。 2.滤波电路. 1）电容滤波 如图（8）所示工作原理：电容滤波电路是利用电容的充放电原理达到滤波的作用。在脉动直流波形的上升段，电容充电，由于充电时间常数很小，所以充电速度很快；在脉动直流波形的下降段，电容放电，由于放电时间常数很大，所以放电速度很慢。在电容还没有完全放电时再次开始进行充电。这样通过电容的反复充放电实现了滤波作用。其波形如图（9）所示性能指标：当时：当为有限值时：通常取 RC越大越大为获得良好滤波效果，一般取：（T为输入交流电压的周期）优点：电容滤波结构简单，输出电压U0较高，脉动较小。缺点：整流二极管承受的冲击电流较大，当负载电阻RL较小且变动较大时，输出性能差。2）电感滤波 其组成如图（10）所示工作原理：滤波元件L串在整流输出与负载RL之间（电感滤波一般不与半波整流搭配）。其滤波原理可用电磁感应原理来解释。当电感中通过交变电流时，电感两端便产生出一反电势阻碍电流的变化：当电流增大时，反电势会阻碍电流的增大，并将一部分能量以磁场能量储存起来；当电流减小时，反电势会阻碍电流的减小，电感释放出储存的能量。这就大大减小了输出电流的变化，使其变得平滑，达到了滤波目的。当忽略L的直流电阻时，RL上的直流电压UL与不加滤波时负载上的电压相同，即UL =0.9U2 ，同时电感滤波原理，也可以用电感对交、直流分量感抗不同，使直流顺利通过，使交流得受阻的原理来解释。优点：电感的自感电动势使整流二极管得导通角比电容滤波时增大，当负载平均电流相同时，流过二极管的峰值电流减小，并且输出特性比较平坦，带负载能力强。缺点：铁心线圈笨重，体积大，且存在电磁干扰。3.稳压电路 1）串联稳压电路 如图（11）所示工作原理：当输入电压Ui或输出电流I0变化引起输出电压U0增加时，取样电压UF相应增大，使VT2管的基极电流IB2和集电极电流IC2随之增加，VT2管的集电极电位UC2下降，因此VT1管的基极电流IB1下降，使得IC1下降，UCE1增加，U0下降，从而使U0保持基本稳定。2）并联稳压电路 如图（12）所示 工作原理：当输入电压U2增加时，输出电压U0增加，即Vz增加，导致稳压管的电流IZ急剧增加，使得电阻上的电流IR（IR=I0+IZ）和UR(UR=IRR)迅速增加，UR的增加使输出电压U0(U0=Ui-UD)回落，从而使输出电压U0基本不变。Ui-U0 -Uz -Iz -IR -UR -U0性能指标： 限流电阻参数：IzminRIzmax,-IlmaxIz-Ilmin,R21v =1.5 =2.25A (2)在正常情况下调整管功率损耗最大时刻是电网电压最高输出电压最低时，所以 1.5 =27w 根据计算：可选用功率管3DD15A，并加散热板。 60v =5A =50W 20806、取样电阻的选择一般取样电流在1030mA,这里考虑较放大器A的输入电流很小，为了减小功耗取2mA，所以取6k的。7、运算放大器 运算放大器是一种高增益的直流比较放大器，其输入信号为取样电压与标准电压之差。比较放大器的增益越高，为了完成调整所需要的比较信号较小。这样，输出电压的微小变化能马上被检测出来，并使调整管进行相应的调整，电路稳压就越好。选择3DD15A型号的。 五、设计总图 总图如图（14）所示六、我的收获和心得经过这次的设计我收获很多，学习到了很多有关专业方面的知识。在这次设计过程中，我初步掌握了直流稳压电源的相关参数的重要意义，同时也熟悉了电子技术设计的一些基本方法和技巧，收获颇大。希望以后能将自己设计的直流稳压电源运用到实际应用中去。本次课程设计中我知道了直流稳压电源的组成部分和各部分的具体作用，并且通过专研掌握了各级输出的电压值以及各电压的输出波形。学会了电路各部分元件参数的计算和确定，以及通过对参数指标的要求和各部分电路、各个元器件之间的关系来准确的确定具体的电路和元件的实际参数。虽然在这次的设计和参数的确定过程中遇到了不少困难和迷惑，但是通过查阅相关的资料和书籍，以及同学间互相探讨和研究，基本上解决了所遇到的问题。 综上所述，在本次的设计中，遇到了一些困难，使自己一度想放弃，但经过自己刻苦的查阅资料，克服了以上的困难，也学习到了很多与专业相关的知识。自己的专业知识仍然很欠缺，设计的电路图可能会有一些不确切的地方。虽然这次设计花费了我很多时间，但通过这次设计我学到了很多新的知识，我觉得很值。因为这是我第一次单独设计，难免会出现错误和不足，但在整体设计上我还是比较满意的，因为这是我自己的劳动成果。参考文