模电课程设计直流稳压电源Word格式.docx
《模电课程设计直流稳压电源Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《模电课程设计直流稳压电源Word格式.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
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18V～20V，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18V～20V，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：
120Ω<
RL<
240Ω）；
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
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Uo≈U2。
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，uC＜u2，二极管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
0.0000A
0.3854A
0.5339A
0.610A
输出电压
5.05V
4.98V
4.46V
2.05V
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.2002
2.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，2013
3.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，2002
4.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
100uF
C3,C7
2
发光二极管
LED1
1
470uF
C1,C5
稳压二极管
D5
0.1uF
C1
4
三端稳压块
U1,U2
散热片
3N
D1
电路板
接线柱
J1,J2
电位器
RP1
螺丝
M3
图1LM7812/7912的引脚图
7812引脚正确的顺序：
1脚接输入，2脚接地，3脚接输出。
7912引脚正确的顺序：
2脚接输入，1脚接地，3脚接输出。
作用：
能提供多种固定的输出电压，应用范围广。
内含过流、过热和过载保护电路。
带散热片时，输出电流可达1A。
虽然是固定稳压电路，但使用外接元件，可获得不同的电压和电流。
附录2：
图1三端稳压电源电路图
图2线性稳压电源电路图
图3半桥式直流稳压电源电路图
升级会员 