昆明学院课程设计大作业报告电子322.docx
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昆明学院课程设计大作业报告电子322
课程设计（大作业）报告
课程名称：
模拟电子技术
设计题目：
直流稳压电源
院系：
信息技术学院
班级：
物联网工程1班
设计者：
学号：
指导教师：
设计时间：
2015.12.28~2015.12.31
昆明学院
昆明学院课程设计（大作业）任务书
姓名：
院（系）：
信息技术学院
专业：
物联网工程学号：
任务起止日期：
2015.12.28~2015.12.31
课程设计题目：
直流稳压电源
课程设计要求：
使用晶体管或集成稳压电路设计一个5V电压的直流稳压电源
要求：
稳压电源输出电压5V，输出电路≥500mA，要求给出输入电压范围、最大输出电路、最大输出功率等参数。
理论设计完成后，使用面包板搭建实物电路进行调试、验证。
最后，按格式要求完成课程设计报告。
工作计划及安排：
1、布置任务、讲授设计0.5天
2、查阅资料、总体设计1天
3、安装电路0.5天
4、调试、故障排除1天
5、书写设计报告0.5天
6、验收、考核0.5天
指导教师签字
年月日
课程设计（大作业）成绩
学号：
姓名：
指导教师：
课程设计题目：
直流稳压电源
总结：
总结本次设计，让我更进一步的了解到了直流稳压电源的工作原理以及它的要求和性能指标，也让我认识到在此次设计电路中所存在的问题。
而通过不断地努力去解决这些问题，在解决问题的过程中我也有了不少收获；我觉得课程设计对我们的帮助是很大的，它需要我们将学过的理论知识与实际系统地联系起来，加强我们对学过的知识的实际应用能力！
同时也了解到自己对于理论和实际应用的统一和对于器件在实际中的使用还有很大的不足。
但对于自己动手能力是个很大的锻炼。
加深了对模拟电路设计方面的兴趣，从开始的朦胧到后面得到的结果。
这次的稳压电路设计虽然还有很多的缺点，不过我会做得更好的。
最后，感谢老师的精心指导！
指导教师评语：
成绩：
填表时间：
指导教师签名：
设计课题题目
直流稳压电源
一、设计任务与要求
1．设计任务
使用晶体管或集成稳压电路设计一个5V电压的直流稳压电源。
2．设计要求
（1）掌握直流稳压电源的组成及各部分的作用；
（2）合理选择集成稳压器，完成电路理论设计、绘制电路图；
（3）稳压电源输出电压5V，输出电流≥500mA,要求给出输入电压范围、最大输出电流、最大输出功率等参数。
二、方案设计
（1）使用晶体管或集成稳压电路设计一个5V电压的直流稳压电源。
（2）选择正弦交流、整流二极管、滤波电容及集成稳压器来设计电路。
（3）掌握直流稳压电源的调试及主要技术指标的测试方法。
（4）选择设计的方案，
方案一：
单相半波整流电路：
单相半波整流简单，使用器件少，它只对交流电的一半波形整流，只要横轴上面的半波或者只要下面的半波。
但由于只利用了交流电的一半波形，所以整流效率不高，而且整流电压的脉动较大，无滤波电路时，整流电压的直流分量较小。
方案二：
单相全波整流电路：
使用的整流器件较半波整流时多一倍，整流电压脉动较小，比半波整流小一半。
无滤波电路时的输出电压Vo=0.9V，整流器件所承受的反向电压较高。
方案三:
桥式整流电路
使用的整流器件较全波整流时多一倍，整流电压脉动与全波整流相同，每个器件所承受的反向电压为电源电压峰值，输入交流电压利用率较全波整流电路高。
综合3种方案的优缺点:
本实验选用桥式整流电路来设计。
（5）系统框图
三、电路原理分析
（1）电路图及原理：
直流稳压电源是一种将交流电转换成稳压输出的直流电压的安装，它需经过整流、滤波、稳压四个环节完成。
如图所示，交流电输入后，经过1N4007组成的桥式整流电路，再经过电容滤波后，成为V的直流电，该电压经过三端集成稳压器W7805以后，成为稳定的5V直流输出，供给负载使用。
完整电路图
（2）电路设计
a.整流：
桥式整流电路的工作原理如下：
E2为正半周时，对D1、D3加正向电压，D1、D3导通；对D2、D4加反向电压，D2、D4截止。
电路中构成E2、D1、Rfz、D3通电回路，在Rfz上形成上正下负的半波整流电压，E2为负半周时，对D2、D4加正向电压，D2、D4导通；对D1、D3加反向电压，D1、D3截止。
电路中构成E2、D2、Rfz、D4通电回路。
在桥式整流电路中，每个二极管都只在半个周期内导电，所以流过每个二极管的平均电流等于输出电流的平均值的一半。
电路中的每只二极管承受的最大反向电压约为反向击穿电压的一半或三分之二。
Uo
Ui
桥式整流部分电路图
整流波形
b.滤波：
当Ui为正半周并且数值大于电容两端电压Uc时，二极管D1和D3管导通，D2和D4管截止，电流一路流经负载电阻RL，另一路对电容C充电。
当Uc>Ui，导致D1和D3管反向偏置而截止，电容通过负载放电，Uc按指数规律缓慢下降。
②当Ui为负半周幅值变化到恰好大于Uc时，D2和D4因加正向电压变为导通状态，Ui再次对C充电，Uc上升到Ui的峰值后又开始下降；下降到一定数值时D2和D4变为截止，C对负载放电，Uc按指数规律下降；放电到一定数值时D1和D3变为导通，重复上述过程。
滤波波形
电容滤波部分电路
滤波电容电路的分析示意图
c.稳压：
稳压部分电路使用集成线性稳压电路7805。
7805三端稳压IC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。
能够实现1A以上的输出电流。
器件具有良好的温度系数，因此应用范围很广泛。
可以运用本地调节来消除噪声影响，解决了与单点调节相关的分散问题，输出电压误差精度分为±3%和±5%。
7805内部电路图
稳压波形
（3）参数计算
理想状态下负载R1俩端的电压可以有下面公式求出：
Um=﹙2√2／π﹚E≈0.90E
桥式整流计算公式
整流管D1和D2承受的反向峰值电压为:
Ud=√2E≈1.41E
选择电容滤波时需要满足下列的条件：
RC≥（3—5）T／2（滤波电容选择条件公式）
大电容C1滤除低频波，C2小电容滤除高频波。
电容值和你要滤除频率的平方成反比。
具体电容的选择可以用公式：
C=4Pi*Pi/（R*f*f）
输入电压Ui的范围
∵7805的输入电压最大值为36V
∴最大输入电压为36V
∵7805的最小输入输出压差为2V
∴最小输入电压为7V
7V≦Ui≦36V
负载电阻RL范围计算
输出电流为500mA≤Io≤1.5A，输出电压5±0.2V
9.6Ω≤RL≤10.4Ω
元器件清单
序号
元件
型号
主要参数
数量
备注
1
D1、D2
D3、D4
1N4007
正向电压：
1V
最大正向平均整流电流：
1A
最高反向耐压：
1000V
4
整流二极管
2
C1
CAPACITOR
电容量：
1000µF
工作电压：
63V
1
电解电容
3
C2
CLASSX1-1U
电容量：
1µF
1
4
W7805
输入电压：
≤36
最大输出电流：
1.5A
输入输出压差:
2V
1
三端稳压集成电路
5
RL
电阻：
10Ω
1
负载电阻
6
导线
7
面包板
1
8
函数发生器
DG1022
1
9
数字示波器
DS1102E
1
四、安装与调试
1.1安装
（1）桥式整流电路的安装
在小功率电源中，采用的是桥式整流电路，在安装前，主要检查整流二极管是否接反，否则会损坏器件。
（2）滤波电路的安装
经整流后的电压仍具有较大的交流部分，必须通过滤波电路将交流分量滤掉。
尽量保留其输出中的直流分量，才能获得比较平滑的直流分量。
可以利用电容两端电压不能突变或流经电感的电流不能突变的特点，将电容与负载并联，或将电感与负载串联就能起滤波作用。
与桥式整流电路连接检查无误后，通电测试。
（3）稳压部分的安装
W7805的引脚使用：
W7805
整流滤波电路安装好后，再连入集成稳压器，输入端加直流电压（调试好的整流滤波电路做输入），可以用滑动变阻器作等效负载，调节电位器，输出电压随之变化，说明稳压电路正常工作。
（4）组装与测试
将整流滤波电路和稳压电路相连接并接上负载，进行测量各值是否满足设计要求。
如果符合设计要求，便可以进行调试。
1.2故障检测及排除
（1）稳压后电压没有稳定
通过调节输入电压在7-36V左右,使7805的输入输出电压差在2V左右，7805能够正常工作，达到稳压效果。
（2）输出电压过低
通过调试各个器件数值，检测到滤波电容容量过小。
排除:
更换适合的滤波电容。
（3）输出电压为0V
经检测三端稳压管三个接线端接错。
排除：
重置三端稳压管
（4）出现短路电流
导致的原因：
桥式整流电路中的二极管接反
排除：
将接反的二极管反置
1.3仿真图
仿真电路图
仿真示波器显示图—整流—滤波
实物图
5、结论与心得体会
（1）结论
本次课程设计利用集成稳压电路实现了一个5V电压的直流稳压电源输出，输出电路≥500mA，也给出了输入电压范围、最大输出电路、最大输出功率等参数。
在理论设计完成后，使用面包板搭建实物电路进行调试、验证并使用仿真电路来进行比较分析。
1.1特点
本次电路的设计简单易操作，功耗小，效率高；体积小，重量轻；稳压范围较宽；滤波的效率大为提高，使滤波电容的容量和体积大为减少；电路形式灵活多样等特点。
1.2电路设计方案的优缺点
优点:
（1）集成电路应用广泛，采用集成电路不仅减少了电子设备的体积和成本，提高了可靠性，使安装调试和维修变得比较简单，而且大大简化了系统的设计。
（2）使用单相桥式整流电路来设计，使用的整流器件所承受的反向电压为电源电压峰值，输入电压利用率比较高。
（3）电路简洁、瞬态响应速度较快、无高频开关噪声；成本低；工作可靠性较高。
缺点：
（1）稳压稳定性差、容易跑频、功能比较单一、输入输出压差小。
（2）内部功耗大，转换效率低，一般只有45%左右；体积大，重量重，不便于微小型化；滤波效率低，必须具有较大的输入和输出滤波电容；输入电压动态范围小，线性调整率低；输出电压不能高于输入电压。
1.3改进与展望
稳压电源虽然具有诸多的优点，但其最大的缺陷在于转换效率比较低，通常仅为35%-60%，因此需要提高稳压电源的效率，改进稳压电路的设计，来达到更好的效果。
随着科学技术的发展，在直流稳压电源领域，以电子计算机为代表的要求供电电压低，电流大的电源大都由开关电源担任，要求供电电压高，并且小电流、低电压电源都采用集成稳压器。
因此，直流稳压电源在电源技术中占有十分重要的地位。
在稳压电源发展动态中，当前电源技术的发展方向仍然是：
提高效率、可靠性和技术性能，进一步小型化、轻量化和降低成本。
因此，体积或重量、效率、可靠性和成本，就成了评价电源的四项共同性能参数。
而且，实现开关电源小型化，关键也要靠提高开关频率、效率和集成化技术。
因此在未来稳压电源发展中，我希望稳压电源能够实现开关电源小型化，开关频率高、效率高和集成化技术。
1.4心得体会
通过这次课程设计，我学到了很多书本上没有的知识，巩固了所学的理论知识，也增强了自己灵活运用所学知识到实践中的能力。
真真切切地体会到了：
把理论运用的实践中，再把实践提高的更高的理论的过程。
此外，我还学到了许多实验方法和操作经验，让我明白，无论是在学习还是生活中，不管做什么事都要三思而后行。
这次的课程设计，我获益匪浅，虽然从了解原理到设计电路，再到安装调试和课程设计报告的书写，花了很多时间，但是，在这个过程中，我不仅培养了独立思考的能力，在各种其它能力上也都有了提高。
更重要的是，在设计中我还学会了很多的学习方法及相关软件的使用。
成就感让我满足、欣慰，也让我深深体会到了做学问一定要有认真、严谨的治学态度，这也将对我以后的学习和工作有着莫大的帮助，相信以后我会以更加积极地态度对待我的学习，对待我的生活。
我的激情永远不会结束，相反，我会更加努力，努力的去弥补自己的缺点，发展自己的优点，去充实自己！
勇敢的挑战自己，认真的对待每一个实验，珍惜每一分每一秒，学到最多的知识和方法，锻炼自己的能力，这些就是我在课程设计中学到的最重要的东西！
最后，在此对王老师表示深深地感谢：
“谢谢您！
”您教学的认真、严谨令我叹服，您不仅仅教会了我们这门课程，同时，也教会了我们以后面对自己的人生也要始终保持认真、严谨的态度。
谢谢！
六、参考文献
[1]余道衡，徐承和.电子电路手册[M]. 北京：
北京大学出版社， 1996.
[2]陈本竹.三端可调直流稳压器的扩流及估算.成都：
电子文摘社，2008
[3]邱关源电路原理（第五版）高等教育出版社，2006
[4]周立明.彩色开关电源故障检修技巧.北京：
清华大学出版社.
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