串联型连续可调直流稳压正电源资料

1、课程设计说明书课程设计名称：模拟电子技术基础课程设计题目：设计制作一串联型连续可调直流稳压正电源学 院 名 称：南昌航空大学信息工程学院专业：通信工程班级： 130422 班学号： 13042203姓名：聂琴琴评分：教师：张小林2015年4月30 日模拟电路课程设计任务书20142015 学年第 2学期第 7 周第 9 周题目设计制作一串联型连续可调直流稳压正电源电路。内容及要求输出直流电压 1.5 10V 可调；输出电流 I Om=300mA；（有电流扩展功能）稳压系数 Sr 0.05 ；具有过流保护功能。进度安排第 7 周： 查资料，完成原理图设计及仿真；第 8 周： 完成系统的制作、调试

2、；第 9 周周三、四：设计结果检查。学生姓名： 03 聂琴琴04朱琳指导时间：周一、周三、周四下午指导地点： 综合楼506 室任务下达考核方式2015 年 41.评阅 月13日2.答辩 任务完成20153.实际操作年 4 月 4. 其它30日指导教师张小林系（部）主任注： 1、此表一组一表二份，课程设计小组组长一份；任课教师授课时自带一份备查。2、课程设计结束后与“课程设计小结”、“学生成绩单”一并交院教务存档。摘要本实验为了设计连续可调电源 1.5-10V 并掌握 Multisim 仿真软件的使用。设计电路主要分为四大块：通过变压器将220v 的电网电压转化为需用的18V 电压，再经过桥堆的

3、整流、 滤波从而得到平滑的直流电压，通过可调稳压管以及取样电路进行稳压从而得到稳定的直流电压。关键字：变压器、整流、滤波、稳压目录前言1第一章设计任务及方案设计原理.21.设计任务和要求22 设计方案原理2第二章单元电路及其原理.42.1 电源变压器42.2 整流电路42.3 滤波电路52.4 稳压电路6第三章单元件参数的选择及其计算7电源变压器型号 AIR_CORE_XFORMEP7桥堆 型号为 W087电容 C1 1000uF74.电阻 R1、 R375.电阻 R4 33 86.电容 C210uF87 电阻 R25088.三端稳压管LM3178第四章总原理图与仿真 .9第五章电路的安装及调

4、试 .115.1 电路的安装115.2 电路的调试115.3 电路的调试分析11第六章实验总结12参考文献13附录 A. .14前言现代化电子设备：如各种测试设备、通信系统、计算机系统、电视机、影碟机、家用音响设备、办公电子设备等，都是将电网的交流电源经过整流、滤波和稳压等一系列变换获得必需的稳定直流电源，因此直流电源的性能将直接影响整机的可靠性及其性能指标, 为此设计一串联串联型连续可调直流稳压电源。1第一章设计任务及方案设计原理1.1 设计任务和要求输出直流电压 1.5 10V 可调；输出电流 I Om=300mA；（有电流扩展功能）稳压系数 Sr 0.05 ；具有过流保护功能。1.2 设

5、计方案原理直流稳压电源是电子设备能量的提供者，对直流电源要求是： 输出电压的幅值稳定，平滑，变换频率高，负载能力强，温度稳定性好。电路设计原理直流稳压电源的总体参考方案框图如下图所示。它包括电源变压器，整流电路，滤波电路及稳压电路等四大块组成。1、电源变压器：实验室所有的电源都是220V 电压，需要通过电源变压器把220V电压转化为需要的电源电压。2、整流电路：利用二极管的单向导电性，可以设计出把交流电变成单相直流电的电路23、滤波电路：由整流电路得到的电压波动大，通过电容的滤波作用，输出纹波较小的直流电，从而得到平滑的直流电压。4、稳压电路：滤波后的电压通过稳压便可得到基本不受外界影响的稳定

6、直流电压输出，供给负载RL。图 1.2 为电路设计图图 1.23第二章单元电路及其原理2.1 电源变压器变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁心（磁芯）。在电器设备和无线电路中，常用作升降电压、匹配阻抗，安全隔离等。主要功能有：电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压（磁饱和变压器）等。本实验采用的变压器的型号是AIR_CORE_XFORMEP，通常是一个降压变压器， 将 220V 的电压转化为需要的电压值送给整流电路，本次所需电压为18v。2.2 整流电路整流电路：利用具有单向导电性能的整流元件，把方向和大小都变化的50Hz交流电变换为方向不变但大小

7、仍有脉动的直流电。利用半导体二极管的单向导电性可以组成各种整流电路。其中单相半波整流结构简单，所用元件少，但输出电压平均值低且波形脉动大，变压器有半个周期为零，利用率低，且因含有直流成分而使铁心易于饱和。 为了提高变压器的利用率，减小输出电压的脉动， 在小功率电源中，应用单相桥式整流电路。如图所示，图中的整流管 D1D4接成桥路。若电源变压器副边电压为正半周，则 D1、D3导通；若为负半周， 则 D2、D4导通。这样在整个周期，四只整流二极管两两交替导通，R上得到脉动的直流电压。42.3 滤波电路图 2.1 给出了电容滤波电路在带电阻负载后的工作情况。接通交流电源后，二极管导通，整流电源同时向

8、电容充电和向负载提供电流 , 输出电压的波形是正弦形。在 时刻，即达到 u2 90 峰值时， u2 开始以正弦规律下降，此时二极管是否关断，取决于二极管承受的是正向电压还是反向电压。先设达到 90后，二极管关断，那么只有滤波电容以指数规律向负载放电，从而维持一定的负载电流。但是 90后指数规律下降的速率快，而正弦波下降的速率小，所以超过 90以后有一段时间二极管仍然承受正向电压，二极管导通。随着 u2 的下降，正弦波的下降速率越来越快， uC 的下降速率越来越慢。所以在超过 90后的某一点， 例如图 2.1(b) 中的 t2 时刻，二极管开始承受反向电压，二极管关断。 此后只有电容器 C 向负

9、载以指数规律放电的形式提供电流， 直至下一个半周的正弦波来到， u2 再次超过 uC，如图 5(b) 中的 t3 时刻，二极管重又导电。以上过程电容器的放电时间常数为电容滤波一般负载电流较小，可以满足 td 较大的条件，所以输出电压波形的放电段比较平缓，纹波较小，输出脉动系数 S 小，输出平均电压UO(AV)大，具有较好的滤波特性。（a）(b)图 2.1 带载时桥式整流滤波电路52.4 稳压电路经过滤波后输出的直流电压仍然存在较大波纹，而且交流电网电压容许有起伏，随着电网电压的起伏输出电压也会随之变动。此外，经过滤波后输出的直流电压也与负载的大小有关， 当负载加重的时候， 由于输出的电流能力有

10、限，使得输出的直流电压下降。因此，当需要稳定的直流电压的时候，在整流、滤波电路后通常需要配有稳压电路。 稳压是该设计方案的主要， 也是关键部分。 根据设计所要求的性能指标， 选择集成三端稳压器。 三端集成稳压器： 常用的集成稳压器有固定式三端稳压器与可调式三端稳压器。本实验采用的型号是LM317。LM317内部原理图引脚图6第三章单元件参数的选择及其计算3.1 电源变压器型号 AIR_CORE_XFORMEP根据本实验的要求，变压器的副边电压应大概在18V 左右所以可选择线圈匝数比为220:12的线圈。3.2 桥堆 型号为 W08仿真用的型号为：1B4B42 的桥堆，为了焊接的方便防止二极管放

11、错方向，实验中选型号为W08的桥堆。3.3 电容 C1 1000uF电容 C1 的选择，因为C1 为滤波电容，根据低频所学知识，滤波电容越大，放电过程越慢，输出电压越平滑，平均值越高。但在实际上，电容的容量越大，不但体积越大，而却会使整流二极管流过的冲击电流更大。通常滤波电容满足RC=(3-5)T/2 ，其中 R 为负载的电阻，经过计算及仿真可选择电容C1 为 1000uF。3.4 电阻 R1 、R3实验中采选用LM317可调式三端稳压器。可调式稳压器是通过外接电阻来调节输出电压的，根据稳压器输出端电压Uo=1.25（ 1+R1/R3）V 可得到 R1/R3=(Uo/1.25-1)，又由设计输

12、出要求电压范围为1.510V ，得到 R1/R3 的值得范围为0.27 ，仿真根据实验室提供的电阻阻值可取 R3 为 240 ，这样求得电位器的阻值为1680 ，但实验室只有2K 的电位器， 因此实验时选用 2K 的电位器。73.5 电阻 R4 33 实验要求输出电流I Om=300mA，输出电压为10V 时，根据 R1=UO/IOm得到输出端电阻R1约为33 。3.6 电容 C210uF电容 C2 是为了仿真电路产生自激振荡，选取小电容10uF。3.7 电阻 R250当电位器R1 值为零时，可求得R2 电阻阻值为48 ，试验中可取R2为 50。3.8 三端稳压管LM3178第四章总原理图与仿

13、真4.1 图为滑动变阻器阻值最小时电压为1.5V图 4.29图 4.3图 4.4 滑动变阻器阻值最大时的输出电压10v图 4.5 为电流 300mA10第五章电路的安装及调试5.1 电路的安装对照原理图布线尽量使电源线靠近实验电路板的周边，以起一定的屏蔽作用；用电烙铁进行焊接，电路比较简单 0.5 天就完成了5.2 电路的调试在输入端接入变压器，并接上220V 的电压，然后在输出端接上万用表，一边调电位器一边观察电表示数即可。5.3 电路的调试分析在输出端的电压的范围为1.2-15V ，主要的原因是电位器用的电阻不是1680而是 2K，根据公式 Uo=1.25（1+R1/R3），可以发现电压的

14、范围扩大了。11第六章实验总结本次选择做设计制作一串联型连续可调直流稳压正电源电路，利用低频所学的变压、整流。滤波、稳压的知识进行了一个设计。通过 LM317的特性，加上取样电路，在误差允许范围内，本设计结果符合实验要求。 由于设计的变压器和电位器与实际的存在差异，从而导致实际输出电压范围比要求要宽，但是还是能实现1.510V 范围内可调。在本次实验过程中丰富了知识，比如本实验用了一个二极管IN4007，通过查阅资料，其起了防止电容直接对三端可调稳压器充电。设计存在的不足是在仿真时所采取的电阻的值在实际中很难找到对应的标准阻值，从而使电路输出电压存在差值。仿真时应该与实际结合， 更换一些常用的电阻值，并且达到实验目的。设计问题： 1. 根据低频课上所学的知识直接进行设计仿真，原件的参数没有注意去配对， 实验达不到要求。 最后通过查阅大量的资料，和队友一起合作下设计出了本电路图。 2. 在和队友设计方案时，三端可调稳压器用得不是LM317，后经过老师的教导使用了LM317芯片。在这个实验中， 不仅增加了动手能力、 丰富了理论知识， 并且提升了合作能力！12参考文献1、谢自美 . 电子线路设计、实验、测试（第二版）. 华中理工大学出版