直流稳压电源的课程设计文档格式.docx
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2设计目的与要求
（1）目的：
①通过本次课程设计课题的设计,较好掌握电子线路系统的设计方案和设计步骤。
②学会直流稳压电源的设计方法和PCB板的制作
③培养操作Protel的技能以及分析和解决实际问题的能力。
（2）要求：
①输出电压可调：
Uo=+3V～+15V
②最大输出电流：
Iomax=800mA
③输出电压变化量：
ΔUo≤15mV
④稳压系数[2]：
SV≤0.003
3直流稳压电源的设计方案
3.1直流稳压电源的基本原理
直流稳压电源一般由电源变压器、整流电路[3]、滤波电路[4]及稳压电路[5]组成，图1为直流稳压电源基本原理框图。
图1基本原理框图
基本原理：
1电源变压器：
电源变压器的作用是将220V的交流电压变换为可以提供整流滤波电路所需的电压。
2整流电路：
利用单向导电元件二极管，把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电。
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。
4稳压电路：
稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。
3.2变压电路设计
1原理：
2变压电路图：
如图2所示，TF1为变压器
图2变压电路
3设置参数：
电源变压器的作用是将来自电网的220V交流电压u1变换为整流电路所需要的交流电压u2。
电源变压器的效率为：
其中：
P2是变压器副边的功率，P1是变压器原边的功率。
一般小型变压器的效率如表1所示：
表1小型变压器的效率
副边功率
效率
0.6
0.7
0.8
0.85
因此，当算出了副边功率P2后，就可以根据上表算出原边功率P1。
设计要求的电源变压器为双15Ｖ／25Ｗ。
原边输入功率为P1=25W。
副边输出功率为P2≥I2U2=0.8×
15=12W。
因为所选电源变压器为双15Ｖ／25Ｗ，由表中数据可知u=0.7，则P1=P2/u=12/0.7=17.1W，所选25W符合要求。
电源变压器的实际效率为u=P2/P1=12/25×
100%=48%。
4变压电路仿真图：
如图3所示，输入电压220V,a点输出为22V
图3变压电路仿真图
3.3整流电路设计
整流电路（rectifyingcircuit）把交流电转换为直流电的电路。
大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。
它的广泛应用是在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域。
整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。
1970年以后，多用硅整流二极管和晶闸管组成主电路。
滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分。
实现交流输入电压与直流输出电压间的匹配以及交流电网与整流电路之间的电隔离是变压器的主要作用。
2整流电路图：
如图4所示，D1为桥式整流电路
V1
V2
图4整流电路
4整流电路仿真图：
如图5所示，a点为半波整流的波形，b点为全波整流的波形
图5整流电路仿真图
3.4滤波电路设计
滤波电路的作用是滤去整流输出电压中的交流分量，一般由电抗元件组成的滤波电路，如在负载电阻两端并联电容器C，或与负载串联电感器L，以及由电容，电感组成而成的各种复式滤波电路。
由于电抗元件在电路中具有储能功能，并联的电容器C在电源输出的电压升高时，能把部分能量储存起来，而当电源电压降低时，就把能量释放出来，使负载电压变化幅度小，即电容C具有平波的作用；
与负载串联的电感L,当电源流过的电流增加（由电源电压增加引起）时，它把能量储存起来，而当电流减小时，又把能量释放出来，使负载电流变化小，即电感L也有平波作用。
滤波电路形式很多，为了掌握它的分析规律，把它分为电容输入式和电感输入式。
前一种滤波电路多用于小功率电源中，而后一种滤波电路多用于较大功率电源中（而且当电流很大时，仅用一电感器与负载串联）。
2滤波电路图：
如图6所示，C1为一个滤波电容
图6滤波电路图
整流二极管VL1~VL4组成单相桥式整流电路，将交流电压U2变成脉动的直流电压。
再经滤波电容滤除波纹Ui.Ui与交流电压U2的关系为
Ui=（1.1~1.2）U2
每支整流二极管的最大反向电压Urm=
U2。
通过每支整流二极管的平均电流ID=0.45U2/R。
式中R为整流滤波电路的负载电阻，为电容提供放电回路，RC放电时间常数应该满足RC=（3-5）T/2,式中T=20ms。
4滤波电路仿真图：
图7滤波电路仿真图
3.5稳压电路设计
2稳压电路图：
如图8所示，Q1为稳压三极管
图8稳压电路
3稳压仿真图：
图9稳压电路C点仿真
图10稳压电路out处仿真
3.6总电路图和仿真图
图11直流稳压电源总图
图12直流稳压电源in处仿真
图13直流稳压电源out处仿真
4PCB板制作
1、绘制原理图及生成网络表
2、启动PCB编辑器
3、规划电路板
4、调入封装库
5、装入网络表
6、设置布线规则及其参数
7、布置元件
8、自动布线和手工调整
9、DRC检查
10、保存
总原理图PCB板见图14
图14总原理图PCB板
5元件列表
表2元件列表
元件名称型号封装号
电压源220VVO
变压器10TO1DIP4
二极管IN3740TO-92A
电容120ufRAD0.1
电容100ufRAD0.1
三极管2N222ATO-5
电阻1KΩAXIAL0.4
电阻900ΩAXIAL0.4
电阻300ΩAXIAL0.4
滑动变阻器3KΩVR5
6心得体会
课程设计是我们大学学习过程中一个十分重要的环节。
课程设计成为我们毕业的一个前奏。
这对于我们来说意义非常重大。
是锻炼我们运用所学知识正确分析和解决实际问题的一个重要方面，也是培养应用型专门人才的要求。
经过近一个月的选题研究，从选题和资料、分析设计步骤、制作电路图、仿真、做PCB板和完成实验报告的过程中，我对电子产品的制作有了更深刻的理解,对于所选的课题，我们都是经过反复的研究才确定的。
综合我们所学的知识以及成品制作的可靠性，我选择了直流稳压电源作为我们的课程设计课题。
通过这次课程设计我学到了很多关于通信工程方面的专业知识，以及相关软件的知识，如Protel99se、MicrosoftOffice等等，自我感觉收获很大。
7参考资料
[1]冯军,谢嘉奎.电子线路线性部分（第五版）.北京：
高等教育出版社,2010.
[2]谢佳奎.电子线路非线性部分（第四版）.北京：
[3]阳昌汉.高频电子线路学习指导.北京：
高等教育出版社,2006.
[4]赵淑范,董鹏中.电子技术实验与课程设计.北京：
清华大学出版社，2010.
[5]黄永定.电子线路实验与课程设计.北京：
机械工业出版社,2005.
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