串联型二路输出直流稳压负电源电路.docx
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串联型二路输出直流稳压负电源电路
晋中学院
电子技术课程设计报告
题目：
院别
机械学院
专业
自动化
学生姓名
班级
学号
设计时间
2016.7.5~2016.7.9
指导教师
段小丽
评定成绩
二0一六年七月
摘要
随着电力电子技术的迅速发展，直流电源应用非常广泛，其好坏直接影响着电气设备或控制系统的工作性能，目前，市场上各种直流电源的基本环节大致相同，都包括交流电源、交流变压器（有时可以不用）、整流电路、滤波稳压电路等。
课程设计的主要内容：
串联二路直流稳压电源有很多优异特性，为获得可靠地直流稳压电源，一个经济可行的办法是将我国目前使用的220v电通过一定方法转换为用户所需要的直流电，我们此次实验的设计任务就是设计一串联型输出直流稳压电源电路，一路输出电压稳定的-12v电压，另一路通过电位器的调节可以输出电压从-5到-12v可调。
此串联型二路直流稳压负电源已被广泛用于各种子方面的技术设计。
经过对电路的设计、修改、仿真后能输出稳定-12v的电压及从-5到-12v可调电压。
本次课题设计除在美观方面处理得不够得当之外，本次电路设计完全符合全部的设计要求。
关键字：
串联、二路、直流稳压、负电源、可调
第一章设计内容及要求
第二章系统设计方案
第三章系统组成和工作原理
3.1系统组成
3.2工作原理
3.2.1原理基本构造图
3.2.2电路原理图
第四章电路的设计、参数计算、元器件选择
4.1电源降压电路
4.2整流电路
4.3滤波电路
4.4-12V稳定电压电路
4.5-（5-12）V连续可调电压电路
第五章实验、调试及测试结果与分析
5.1实验调试
5.2测试结果与分析
5.3调试设备
5.4注意：
5.5测试与分析
5.5.1测试：
5.5.2误差分析：
5.6仿真电路图
第六章心得体会
参考文献
附录一稳压器介绍
附录二实物图
附录三元器件清单
第一章设计内容及要求
【设计内容】
设计制作一串联型二路输出直流稳压负电源电路。
【设计要求】
（1）一路输出直流电压-12V，另一路输出-5〜-12V连续调直流稳压电源；
（2）输出电流Iom=200mA;
（3）稳压系数Sr<=0.05;
第二章系统设计方案
本方案是采用了一个LM7912三端稳压管和一个LM337三端可调稳压器（如图2.1）。
稳定电压的那一路是由LM7912输出的（LM7912是由输出脚V0,输入脚Vi和接地脚GND组成的，它的稳压值为-12V），另一路可调的直流电压由LM337得到。
由于LM337的调整段和输出端之间电压为恒定值-1.25V，可以看做是基准电压，所以由固定电阻R1（应小于240Ohm）与电位器R2、固定电阻R3组成的取样分压电路，可以用来调节输出电压，可按公式估算输出电压：
U0=-1.25[1+（R2+R3）/Rl]。
这就满足了电压的连续可调。
另外LM337
稳压器的内部含有过流过热保护电路的功能，其输出电流可以达到1.5A。
图2.1串联型二路输出直流稳压负电源仿真电路
第三章系统组成和工作原理
3.1系统组成
本系统主要是由一个输出稳定直流电源电路和一个输出可调直流电源电路通过串联而组成的。
输出稳定直流电源电路：
直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成。
输出可调直流电源电路：
同样需要变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成，并且通过电位器的调节可使电压在一定范围内变化。
3.2工作原理
3.2.1原理基本构造图
电子设备一般都需要直流电源供电。
这些直流电除了少数直接利用干电池和直流发电机外，大多数是采用把交流电（市电）转变为直流电的直流稳压电源。
图3.1直流稳压电源框图
直流稳压电源由电源变压器、整流、滤波和稳压电路四部分组成，其原理框图如图3.1所示。
电网供给的交流电压1^（220150Hz）经电源变压器降压后，得到符合电路需要的交流电压u2,然后由整流电路变换成方向不变、大小随时间变化的脉动电压u3,再用滤波器滤去其交流分量，就可得到比较平直的直流电压m。
但这样的直流输出电压，还会随交流电网电压的波动或负载的变动而变化。
在对直流供电要求较高的场合，还需要使用稳压电路，以保证输出直流电压更加稳定。
第四章电路的设计、参数计算、元器件选择
4.1电源降压电路
电网电流经过降压器变为整流所需要的电压值，变压器原边与副边的电压之比为Ul/U2=n，式中n是变压器的原副线圈匝数比。
根据后续电路对副边电压的要求以及实际情况，可选择副边输出12V的变压器。
4.2整流电路
将变压器次级交流电压u2变成单向的直流电压uS它包含直流成份和许多谐波分量。
整流电路分为单相半波整流电路、单相全波整流电路和单相桥式整流电路。
根据它们的优缺点的分析结果，本设计采用集成单相桥式整流电路桥式，电路采用四只二极管，接成桥式.单相桥式整流电路如图4.1（a）所示，波形图如图4.1（b）所示：
图4_1（a）桥式整流电路
图4.1（b）桥式整流电路输出波形图
电路工作原理：
利用二极管正向导通反向截止的工作原理，当U2为正半周时二极管D1、D3导通，D2\D4截止当U2为负半周时二极管D2、D4导通，D1、D3截止。
而流过负载的电流的方向是一致的，在负载形成单方向的全波脉动电压。
.从而实现将交流的电压变为直流电压.
主要参数：
Uo=0_9*Ui（4-2.1）
脉动系数:
S=0_67（4-2.2）
选管原则：
lfM/2loUr>1.414U2故选用IN4007的二极
管
4.3滤波电路
在整流电路的输出端，即负载电阻RL两端并联滤波电容C，就构成电容滤波电路。
电路利用电容对直流分量和交流分量呈现不同电抗的特点，可滤除整流电路输出电压中的交流成分，保留其直流成分，使之波形变得平滑，接近理想的直流电压。
滤波电路及其输出波形如图4.3（a）、（b）所示。
主要参数.•滤波电路的直流输出电压U3=1.2U2（U2为变
压器副边电压）。
理论上，滤波电容越大，放电过程越慢，输出电压越平滑，平均值也越高，但实际上电容的容量越大，不但体积越大，而且会使整流二极管流过的冲击电流更大。
因此，对于全波整流电路，通常滤波电容的容量满足
RLC=（3〜5）T/2（式4-3）
即可。
式中T为电网交流电压的周期。
同时考虑到电网电压的波动范围为±10%，其耐压值应大于1.1V2U2，因而可选470uF电解电容。
4.4-12V稳定电压电路
LM7912在负电源输入的情况下，可以通过内部结构的调整使得LM7912的公共端和输出端之间的电压恒定保持在-12V，这就可以作为电源的一路输出。
LM7912的应用电路如图4.3所示：
（实验中前一个电容选用
1.33uF的瓷片电容，后一个选用luF的电解电容）
实际电路如图4.3（b）所示:
注意：
输入的是负电压
其中前一个电容用于抵消因长线传输引起的电感效应，其容量可选0.33uF。
后一个电容可改善负载的瞬态响应，其容量可选luF。
4-5_（5_12）V连续可调电压电路
LM337在负电源输入的情况下，可以通过内部结构的调整使得LM337的输出端和调整端之间的电压恒定保持在-1.25V，再通过由固定电阻R1与电位器R2、固定电阻R3组成的取样分压电路，调节电位器即可在输出端得到所需范围的可调直流电压。
LM337的应用电路如图4.4所示:
由于LM337的调整端和输入端之间电压恒定为-1.25V，可以看作是基准电压，所以有固定电阻R1和电位器R2组成的取样分压电路，可以用来调节输出电压，输出电压按下式计算：
U0=-1.25（1+R2/R1）（单位为V）（式4-4）
调整端的电流极小，所以流过R1和R2的电流几乎相等（几mA电流），通过改变电位器的阻值就能改变输出电压U0。
实际电路如图4.5所示：
经查LM337的资料可知，R1的阻值范围一般为100欧姆〜240欧姆，所以可取R1为180欧姆。
又因为设计要求输出电压在-（5-12）V间可调。
当R2=0时，此时应对应输出-5v，根据公式U0=-1.25（1+R2/R1）可计算R3阻值为540欧姆；再根据公式即可计算得电位器R2应去阻值为1K欧姆的。
同-12v稳定电压电路一样，该电路中前一个电容用于抵消因长线传输引起的电感效应，其容量可选〇.33uF。
后一个电容可改善负载的瞬态响应，其容量可选luF。
5.6仿真电路图
1.打开仿真开关，电路一路输出稳定-12V;另一路在滑动变阻器滑到最小端时输出-5V，仿真图如图所示。
2：
打开仿真开关，电路一路输出稳定-12V;另一路在滑动变阻器滑到最大端时输出-12V，仿真图如图所示：
3.在仿真开关打开的情况下，调节滑到变阻器，可以发现电路一路输出稳定-12V;另一路在滑动变阻器滑的滑到变化下输出电压在-5V-12V之间变化。
仿真图如图所示。
第六章心得体会
本次课程设计让我受益匪浅，我更加深刻的理解了课本上的知识，很多平时模棱两可的知识点都认真复习并实践了。
我对电子电路设计提升了认识，我意识到我们现在，所学的知识将来都是要付诸实践的，所以一切都要从实际出发、理论联系实际，这样才能正确发挥我们所具备的能力。
在这次课程设计中，我明白了课程设计的任务一般是设计，组装并调试一个简单的电子电路装置。
需要我们综合运用《电子技术基础》课程的知识，通过调查研究、查阅资料、方案论证与选定;设计和选取电路和元器件；组装和调试电路；测试指标和分析讨论，完成设计任务。
在这次课程设计中，我学会了怎样根据课题的要求去设计电路和调试电路，动手能力得到很大提高。
从中我发现自己并不能很好的熟练使用我所学的模电知识。
在以后学习中我要加强对使用电路的设计和选用能力，但由于电路比较简单、定型，不是真实的生产和科研任务，所以我们基本上能有章可循，完成起来并不困难。
把过去熟悉的定型分析和定量计算逐步和工程估算、实验调整等手段结合起来，掌握工程设计的步骤和方法，了解科学实验的程序和实施方案。
这对今后从事技术工作无疑是个启蒙训练。
通过这种综合训练，我们可以掌握电路设计的基本方法，提高动手组织实验的基本技能，培养分析解决电路问题的实际本领，为以后毕业设计和从事电子实验实际工作打下基础。
6参考文献
《电子技术课程设计指导》彭介华高教出版社
《模拟电子技术》童诗白清华大学出版社
《电子线路设计、实验与测试》谢自美华中科技大学
附录一稳压器介绍
（1）稳压器LM337
输入输出最小压差降为0.2VLM117/LM3171.25V至37V连续可调。
封装形式TO-220塑料封装，T0-3铝壳封装，TO-202塑料封装，TO-39金属封装：
To-3与To-220
To-391
（2）稳压器LM7912
机械学院自动化专业
电子技术课程设计考核评定表
课程设计题目：
设计人姓名
班级
学号
指导教师
段小丽
教研室
自动化
考核项目及评分结果
序号
项目内容
评分结果
备注
1
设计总结报告
满分20分
2
动手能力
满分10分
设计效果
满分20分
3
创新能力
满分10分
4
态度与纪律
满分20分
5
答辩
满分20分
6
总成绩合计
90分及以上为优；
[80~89]分为良；
[70~79]分为中；
[60~69]分为及格；
60分以下为不及格
考核评价
考核教师：
考核时间：
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教研室主任：
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