设计制作一串联型二路输出直流稳压正电源电路.docx

设计制作一串联型二路输出直流稳压正电源电路.docx

《设计制作一串联型二路输出直流稳压正电源电路.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《设计制作一串联型二路输出直流稳压正电源电路.docx（10页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

设计制作一串联型二路输出直流稳压正电源电路

　　课程设计说明书

课程设计名称：

模拟电路

课程设计题目：

设计制作一串联型二路输出直流稳压正电源电路

学院名称：

信息工程学院

专业：

电子信息工程班级：

100411

学号：

姓名：

欧阳安

评分：

教师：

2012年3月10日

模拟电路课程设计任务书

　　2011－2012学年第2学期　第1周－2周

题目

设计制作一串联型二路输出直流稳压正电源电路

　　内容及要求

　　①一路输出直流电压12V；另一路输出5—12V连续可调直流稳压电源。

　　②输出电流IOm=200mA；

　　③　稳压系数Sr≤0.05；　

　　进度安排

　　1.布置任务、查阅资料、选择方案，领仪器设备：

3天；

　　2.领元器件、制作、焊接：

3天

　　3．调试：

3.5天

　　4.验收：

0.5天

学生姓名：

欧阳安蔡报煊

指导时间：

2012.2.13

指导地点：

E楼308室

任务下达

2012年2月13日

任务完成

2012年2月27日

考核方式

1.评阅□　2.答辩□3.实际操作□　4.其它□

指导教师

于磊

系（部）主任

贾杰

摘要

　　目前，各种直流电源产品充斥着市场，电源技术已经比较成熟。

然而，基于成本的考虑，对于电源性能要求不是很高的场合，可采用带有过流保护的集成稳压电路也可满足要求。

　　本次设计的题目为：

设计一串联型二路输出直流稳压正电源：

先是经过家用交流电源流过变压器得到一个大约十五伏的电压U1，然后U1经过一个桥堆进行整流在桥堆的输出端加两个电容C1、C2进行滤波，滤波后再通过LM7812（具体参数参照手册）输出一个固定的12V电压，这样就可以在一路输出固定的电压。

在LM7812的输出端加一个电阻R3，调整端加一个固定电阻R1和一电位器R2，这样输出的电压就可以在5~12V范围内可调。

　　经过自己对试验原理的全面贯彻，以及相关技术的掌握，和反复的调试，经过自己的不断的努力，老师的耐心的指导，终于把这个串联型二路输出直流稳压正电源电路制作成功。

　　关键字：

滤波、桥堆、滤波

第一章设计任务与方案………………………………………6

　　第二章设计电路图……………………………………………7

　　第三章原件及其介绍…………………………………………7

　　第四章设计原理及参数计算…………………………………9

　　第五章实验仿真结果…………………………………………10

　　第六章电路制作过程…………………………………………13

　　第七章实验结果及其分析……………………………………13

　　第八章实验结论及其体会……………………………………13

第一章设计任务及方案

1.设计任务

设计制作一串联型可调两路输出直流稳压正电源电路

　　要求:

（1）一路输出直流电压12V；另一路输出5—12V连续可调直流稳压电源；

（2）输出电流IOm=200mA；（3）稳压系数Sr≤0.05；

2.设计方案

（1）整流电路：

交流电压转变成单向脉动直流电

　　a、半波整流

　　其原理是利用半导体的导通性组成的各种整流电路.

　　U0=

=

=

U2=0.45U2

　　b、桥式整流

　　图1-1

　　桥堆工作原理图如图1-1所示，当交流电电流流过桥堆时，负方向的电流改变方向，以正方向的形式从桥堆中流出，从而形成如图中的绿色部分的电流。

当这种电流经过电容的滤波效果就形成了较为平滑的直流电流。

　　综上可知：

单相桥式整流电路与半波整流电路相比，在相同的变压器副边电压下，对二极管的参数要求式一样的，并且还具有输出电压高、变压器利用率高、脉动小、减小了输出电压的脉动等优点。

因此在设计中应选用单相桥式整流电路。

（2）滤波电路：

　　经整流后的电压仍具有较大的交流分量，不能直接输出变为直流电源，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，使之波形变得平滑，接近理想的的直流电源。

　　所以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来滤波作用。

（3）稳压电路

　　由于滤波后的直流电压Ui受电网电压的波动和负载电流变化的影响（T的影响）很难保证输出电流电压的稳定。

所以必须在滤波电路和负载一直加上稳压电路，才能保证输出直流电压的进一步稳定。

第二章设计电路图

1.实验电路原理

2.实验电路图

　　图2-1

第三章原件及其介绍

（1）变压器：

型号AIR_CORE_XFORMEP。

　　变压器的最基本型式，包括两组绕有导线之线圈，并且彼此以电感方式称合一起。

当一交流电（具有某一已知频率）流于其中之一组线圈时，于另一组线圈中将感应出具有相同频率之交流电压，而感应的电压大小取决于两线圈耦合及磁交链之程度。

　　一般指连接交流电源的线圈称之为「一次线圈」;而跨于此线圈的电压称之为「一次电压.」。

在二次线圈的感应电压可能大于或小于一次电压，是由一次线圈与二次线圈间的「匝数比」所决定的。

因此，变压器区分为升压与降压变压器两种。

在此次实验中我们采用降压变压器，目的是将220V交流电降到我们所需的的范围。

（2）桥堆：

型号3N247

　　桥堆是一种电子元件，内部由多个二极管组成.主要作用是整流，调整电流方向。

用桥堆整流是比较好的，首先是很方便，而且它内部的四个管子一般是挑选配对的，所以其性能较接近，还有就是大功率的整流时，桥堆上都可以装散热块简化，使工作时性能更稳定，当然使用场合不同也要选择不同的桥堆，不能只看耐压是否够，比如高频特性等。

　　在实验中，我们的设计的是直流电源，所以我们需对降压产生的交流进行整流，故选择此桥堆。

（3）三端稳压器：

型号LM7812

三端稳压器，主要有两种，一种输出电压是固定的，称为固定输出三端稳压器，另一种输出电压是可调的，称为可调输出三端稳压器，其基本原理相同，均采用串联型稳压电路。

在线性集成稳压器中，由于三端稳压器只有三个引出端子，具有外接元件少，使用方便，性能稳定，价格低廉等优点，因而得到广泛应用。

　　因为在实验中，我们要产生一固定电压12V，故选择型号为型号LM7812KC的三端稳压器。

　　关于三个管脚功能，正方从左至右一次为输入、接地、输出。

（4）电容：

2个0.1uF1个uF1个470uF。

　　其中470uF的电容是滤波电容，所以其值要较大。

0.1uF和1uF的电容都是用于抵消长线传输而引起的电感，其容量一般在1uF以下。

（5）电阻：

1个24Ω1个64Ω。

电位器34Ω。

根据设计要要求可计算出各个电阻的值。

（6）开关：

单刀开关1个

第四章设计原理及参数计算

一、电路工作原理

当220交流电经变压器产生低压交流电时，电流信号经过桥堆时产生单向脉动电压，然后再经过滤波电路的滤波输出交流成分较少的平滑的直流电压，最后经过LM7812的稳压作用输出固定的直流电压12V，所以可以借鉴这的电压，产生一组固定的电压12V，另一组可调式电压可由电阻与电位器组成的电路得到范围为5-12的电压。

二、元件参数的计算

　　由《模拟电路基础教程》可知，W7812的输入有效值电压U3=19V，而经过电容的滤波效应，所以在经过桥堆之前的电压U2=U3/1.2=15.83V，由此可以算出变压器的匝数比N1:

N2约为220/15.83/1.414约为10:

1。

电容C1的选择，因为C1为滤波电容，从理论上来讲，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。

根据参考文献，可选择电容C1470uf。

电容C2用于抵消长线传输而引起的电感，其容量可选择在1uF以下，故选择C20.1uF;电容C3改善负载的瞬态响应，其容量可选1uF及以下。

但若C3大，则会在稳压器输入端断开时，C3通过稳压器放电，所以选择C3=0.1uF。

同理可选择C4=1uF。

　　由于实验要求输出电流IOm=200mA，所亦可根据固定端的电压可确定R3=12/0.2Ω=60Ω，根据稳压器输出端与公共端电流恒定不变电流I=12/60=0.2A，设计要求的电压范围，当R2接入组织为0时，I*R1=5，可以算出R1的阻值，当R2输入最大阻值时，有（R1+R2）=12，以及根据仿真结果可以精确算出电阻R1=24Ω，以及电位器R2阻值的组织范围为0—34Ω。

第五章实验仿真结果

　1.开关断开，输出稳定12V，仿真图如图5-1所示。

　　图5-1

　　2.开关闭合输出5v，仿真图如图5-2所示。

　　图5-2

3.　　开关闭合输出12V，仿真图如图5-3所示。

　　图5-3

第六章　电路制作过程

领取元器件，首先进行的工作对各个原器件进行测量，确定元件参数和质量，以及元件引脚功能，之后完成排版工作，走线选择托锡，进行焊接工作。

然后在实验室进行调试。

第7章实验结果及其分析

测量结果如表7-1.

表7-1

输入电压

固定端输出电压

可调端输出电压最小值

可调端输出电压最大值

13.6V

10.5V

6.3V

10.9V

误差分析：

（1）电路元件参数存在误差。

（2）变压器降压达不到要求。

（3）仪器测量误差。

第8章实验结论及其体会

经过一星期和组员的共同努力及老师的细心指导下终于把电路设计实验完成，但是制作过程遇到了很多问题，比如没有注意电路板隔排有铜片致使整个电路失败，焊接技术不扎实致使电路很不美观，以及管脚功能混淆。

从拿到题目开始，着手进行电路设计，由于网上可以找到参考资料所以并没有花多少时间，但是真正到进行元件排版和焊接时发现这方面的经验真的太少，还需要花很多时间来提高自己的技术水平。

所以不管做什么不能眼高手低，实际操作时才能学到真正的专业技能。

也可以看出电子信息工程是一个知识和实践结合的很紧密的专业，知识为实践提供设计基础，而实践能辅助加深理解理论意义。

实验最后阶段测量得到的结果误差太大，由于事先并没有测量变压的降压效果，花了很长一段时间检查电路本身，最后才思考变压器的问题。

这让我明白遇到问题应该从整体到局部，从源头至末尾开始分析。

附表

元件清单

元件名称

型号及数量

桥堆

3N2471

电容

2个0.1uF1个1uF1个470uF

电阻

1个24Ω1个60Ω

电位器

1个34Ω

三端稳压器

LM7812KC1

变压器

AIR_CORE_XFORMEP1

开关

单刀1

电路板

1

附录

1、华成英《模拟电子技术基本教程》

2、熊伟侯传教梁青孟涛编著《MuItisim7电路设计及仿真应用》著

3、高吉祥《电子技术基础实验与课程设计》（第二版）

4、南航航空大学《电子实践技术2》

5、谢自美《电子线路设计、课题、测试》（第二版）