模电课程设计(直流稳压电源).docx

题目名称：直流稳压电源 姓 名： 吴金光 班 级： 电气132 学 号： 201333495207 日 期： 2015-7-9 模拟电子技术课程设计任务书 适用专业：电子信息工程专业 设计周期：一周一、设计题目：直流稳压电源二、 设计目的及要求 1.1 设计目的 1、通过集成直流稳压电源的设计，安装和调试，学会选择变压器、整流二极管、滤波电路、集成稳压器及相关元器件设计直流稳压电源；2 、仿真并焊接直流稳压电源。3、掌握直流稳压电路的调试及主要技术指标的测试方法。 1.2 设计要求 1、要求设计制作一个直流稳压电源，可将220V/50HZ交 流电源输出12V(5V)直流电压； 2、仿真直流稳压电源； 3、电网供给的交流电压U1为220V，50HZ。 变压器输出电压U2为18V20V，50HZ。 4、稳压电源输出直流电压可调，且输出电流可扩展。5、安装调试后焊接并书写课程设计报告书。6、答辩验收。三、 设计原理及方案比较 四、设计报告总结（要求自己独立完成，不允许抄袭）。1、 对所测结果（如：变压器的输出，滤波输出，稳压输出进行测量）进行全面分析，总结稳压电路稳压的条件条件。 2、 分析讨论测试中出现的故障及其排除方法。 3、 体会与收获。一、 方案论证与比较1.1方案提出方案一：三端稳压电源方案二：线性稳压稳流电源方案三：半桥式直流稳压电源1.2设计方案的论证和选择方案一中三端稳压电源只有输入，输出和公共引出端，组成稳压电源所需的外围元件少。器件体积小，性能高，操作简单，电路简单，使用方便。内部电路具有过压保护、过流保护、过热保护功能，这使它的性能很稳定，并且能防止过载，能够实现1A以上的输出电流。器件具有良好的温度系数，因此产品的应用范围很广泛。三端稳压芯片的内部含有限流保护、过热保护和过压保护电路，采用了噪声低、温度漂移小的基准电压源，工作稳定可靠。解决了与单点调节相关的分散问题，而且成本低廉。方案二中线性稳压电源是比较早使用的一类直流稳压电源。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。方案三中半桥式直流稳压电源的优点是体积小，重量轻，稳定可靠，缺点是相对于线性电源来说波纹较大。二、 系统的功能及设计框图2.1 系统的全部功能、要求及技术指标交流电经整流滤波电路转换为直流电，再经滤波电路滤去整流输出电压中的纹波，最终输出平稳的直流电。且输出直流电压可调，输出电流可扩展，输出纹波电压与稳压系数均小于一定值。1、电网供给的交流电压U1为220V，50HZ； 2、变压器输出电压U2为18V20V，50HZ； 3、稳压电源输出直流电压可调，最大负载电流100mA左右；4、输出纹波电压小于5mv，稳压系数=0.01；5、驱动负载可调（如：120RL240）；6、适当考虑如何采取短路保护功能。 稳压电源的技术指标分为两种：一种是特性指标，包括允许输入电压、输出电压、输出电流及输出电压调节范围等；另一种是质量指标，用来衡量输出直流电压的稳定程度，包括稳压系数（或电压调整率）、输出电阻（或电流调整率）、纹波电压（纹波系数）及温度系数。2.2确定设计框图（系统包含的单元电路及结构）和总体设计方案稳压模块滤波模块整流模块三端稳压电源图 1三端稳压电源系统框图总设计方案：220V的电压经变压器变压后变成电压值较小的交流，再经桥式整流电路和滤波电路形成直流，稳压部分采用串联型稳压电路。比例运算电路的输入电压为稳定电压，且比例系数可调，集成运放输出端加晶体管，并保持射极输出形式，就构成了具有放大环节的串联型稳压电路。2.3单元电路的分析与设计：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，单相桥式整流电路如图2。由图可见，U2正半周时D1、D4导通，D3、D2截止，在负载电阻RL上形成上正下负的脉动电压；而在U2负半周时，D2、D3导通，D1、D4截止，在RL上仍形成上正下负的脉动电压。如果忽略二极管内阻，有UoU2。桥式整流电路波形如图3（b）所示。正负半周均有电流流过负载，而且电路方向是一致的，因而输出电压的直流成分提高，脉动成分降低。单相桥式整流电路主要参数：输出直流电压O(AV)U,脉动系数S，二极管正向平均电流ID(AV),二极管最大反向峰值电压URM。桥式整流电路解决了单相整流电路存在的缺点，用一次级线圈的变压器，达到了全波整流的目的。图2单相桥式整流电路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。设u2波形如图3（b）所示，未接电容时，输出电压如图3（b）中的虚线所示。在u2正半周，设u2由零上升，二极管D导通，u0=u2，此时电源对电容充电，由于充电时间常数很小，电容充电很快，所以电容上升的速度完全跟得上电源电压的上升速度，uC=u2。当u2上升到峰值时，电容充电达到1.4U2，二极管D截止，随后u2下降，电容C向负载RL放电，放电时间常数为RLC，其值较大，所以电容电压下降的速度比u2下降到速度慢得多，此时负载电压靠电容C的放电电流来维持，u0=uC。当电容放电到b点时，uCu2，二极管D又导通，电容又被充电。充电至1.4U2后，又放电。如此重复进行，就得到输出电压的波形如图3（b）中实线所示。图3单向桥式整流电容滤波电路及其波形图4、稳压电路：集成三端稳压器具有体积小，外围元件少，调整简单，使用方便且性能好， 稳定性高，价格便宜等优点，因而获得越来越广泛的应用。常见的有固定式和可调式两类集成三端稳压器，内部多以串联型稳压电源为主，还有适当的过流、过热等保护电路。一般固定式较便宜，可调式较贵，性能也好些，功率相对也较大。故本次设计采用固定式三端稳压器。主要有7800系列（输出正电压）和7900系列（输出负电压）。后两位数字通常表示输出电压的大小。图4是外形图和电路符号。加散热片后允许功耗达到7.5W，普通型稳压器最大输出电流为1. 5A。图4固定式集成三端稳压器外形及电路符号三、 系统调试分析3.1软件仿真原理图图5直流稳压电源原理图3.2模拟仿真过程图6变压后输出电压图7整流后输出电压图8稳压输出电压及波形在完成了三端稳压电源电路的设计之后，将上述器材在电路板上焊接，焊接工作完成之后，用电流表和示波器对器件进行测量和调试。图9焊接完成图3.3各项指标测试主要测试空载、负载起震、负载稳伏和达到最大负载时的电压电流。测试结果如下表:空载负载起振负载稳幅最大负载输出电流0.0000A0.3854A0.5339A0.610A输出电压5.05V 4.98V4.46V2.05V表1空载、负载起震、负载稳伏和达到最大负载时的电压电流值图10空载时电压电流图3.2负载起振时电压电流图3.3 负载稳幅时电压电流图3.4最大负载时电压电流四、结语 在这次模电课程设计中，我还是学到了不少知识，还接触了一款强大的软件Multisim，它的仿真功能可以让你还没有做出实物前检验电路的正确性，大大减少了电路设计的出错率，在仿真过程中遇到过几次仿真错误，经过检查发现是桥式整流处的输出接错了，改过后仿真正常了。通过这次实践，我加深了对课本知识的理解，掌握了直流稳压电源的要点。也熟悉了焊接过程，也的到了一些解决问题的方法和经验，也发现了自己不足的地方，理论与实践转换仍有待提高充分认识到了实践的重要性，只有理论与实践更好的结合，才能对知识更深层次的理解。五、参考文献1.郑步生.Multisim2001电路设计及仿真入门与应用.电子工业出版社.20022.康光华主编电子技术基础-模拟部分.第六版北京，高等教育出版社，20133.高吉祥主编电子技术基础实验与课程设计北京，电子工业出版社，20024.陈大钦主编电子技术基础实验电子电路实验设计仿真北京：高等教育出版社，2000附录1： 表 1 元器件清单参数代号数量参数代号数量100uFC3,C72发光二极管LED11470uFC1,C52稳压二极管D510.1uFC14三端稳压块U1,U22散热片13ND11电路板1接线柱J1,J22电位器RP11螺丝M31图1 LM7812/7912的