最新电子电路课程设计报告内容.docx

最新电子电路课程设计报告内容.docx

《最新电子电路课程设计报告内容.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《最新电子电路课程设计报告内容.docx（8页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

最新电子电路课程设计报告内容

1任务和要求

要求：

设计并制作用晶体管和集成运算放大器组成的串联型直流稳压电源。

指标：

1、输出电压6V、9V两档，正负极性输出；

2、输出电流：

额定电流为150mA,最大电流为500mA；

3、纹波电压峰值▲Vop-p^5mv：

2电路和程序设计

2.1方案比较

方案一：

先对输入电压进行降压，然后用单相桥式二极管对其进行整流，整流后利用电容的充放电效应，用电解电容对其进行滤波，将脉动的直流电压变为更加平滑的直流电圧，稳压部分的单元电路山稳压管和三极管组成（如图1）,以稳压管D1电压作为三极管Q1的基准电压，电路引入电压负反馈，当电网电压波动引起&两端电圧的变化增大（减小）时，晶体管发射极电位将随着升高（降低），而稳压管端的电压基本不变，故基极电位不变，所以由UBE=UB-UEnJ知Ube将减小（升高）导致基极电流和发射极电流的减小（增大），使得R两端的电压降低（升高），从而达到稳压的效果。

负电源部分与正电源相对称，原理—样。

图1方案一稳压部分电路原理图

方案二：

经有中间抽头的变压器输出后，整流部分同方案一一样擦用四个二极管组成的单相桥式整流电路，整流后的脉动直流接滤波电路，滤波电路山两个电容组成，先用一个较大阻值的点解电容对其进行低频滤波，再用一个较低阻值的陶瓷电容对其进行高频滤波，从而使得滤波后的电压更平滑，波动更小。

滤波后的电路接接稳压电路，稳圧部分的电路如图2所示，方案二的稳压部分山调整管，比较放大电路，基准电压电路，采样电路组成。

当采样电路的输出端电压升高（降低）时采样电路将这一变化送到A的反相输入端，然后与同相输入端的电位进行比较放大，运放的输出电压，即调整管的基极电位降低（升高）；由于电路采用射极输出形式，所以输出电压必然降低（升高），从而使输出电压得到稳定。

图2方案二稳压部分单元电路原理图

对以上两个方案进行比较，可以发发现第一个方案为线性稳压电源，具备基本的稳压效果，但是只是基本的调整管电路，输出电压不可调，而且输出电流不大，而第二个方案使用了运放和调整管作为稳压电路，输出电压可调，功率也较高，可以输出较大的电流。

稳定效果也比第一个方案要好，所以选择笫二个方案作为本次课程设计的方案。

2.2电路框图

整体电路的框架如下图所示，先有22V-15V的变圧器对其进行变压，变压后再对其进行整流，整流后是高低频的滤波电路，最后是山釆样电路、比较放大电路和基准电路三个小的单元电路组成的稳压电路，稳压后为了进一步得到更加稳

定的电压，在稳压电路后再对其进行小小的率波，最后得到正负输出的稳压电源。

图3整体电路框图

3电路设计及元器件选择

3.1变压器的设计和选择

本次课程设计的要求是输出正负9伏和正负6负的双电压电源，输出电压较低，而一般的调整管的饱和管压降在2-3伏左右，由UCE=Ulmax-UOmin,Uce为饱和管压降，而Ulmax=9V为输出最大电压，Ugin为最小的输入电氐以饱和管压降UCE=3伏计算，为了使调整管工作在放大区，输入电压最小不能小于12V,为保险起见，可以选择220V-15V的变压器，再由P=UI可知，变压器的功率应该为0.5AX9V=4.5w,所以变压器的功率绝对不能低于4.5w,并且串联稳压电源工作时产生的热量较大，效率不高，所以变压器功率需要选择相对大些的变压器。

结合市场上常见的变压器的型号，可以选择常见的变压范用为22OV-15V,额左功率12W,额泄电流1A的变压器。

3.2整流电路的设计及整流二极管的选择

山于输岀电流最大只要求500mA,电流比较低，所以整流电路的设计可以选择常见的单相桥式整流电路,III4个串并联的二极管组成，具体电路如图3所示。

D2

A03

图4单相桥式整流电路

UO{AV}===0.91/2丄「、励2sin劲・〃（期）

其中S为变压器次级交流电压的有效值。

我们可以求得匕（“）=13.5v。

对于全波整流来说，如果两个次级线圈输出电压有效值为t/‘，则处于截止状态的二极管承受的最大反向电压将是2屁2，即为34.2v考虑电网波动（通常波动为10%,为保险起见取30%的波动）我们可以得到匕⑷仃应该大于19.3V,最大反向电压应该大于48.8Vo在输出电流最大为500mA的情况下我们可以选择额定电流为1A,反向耐压为1000V的二极管IN4007.

3.3滤波电容的选择

当滤波电容G偏小时，滤波器输出电压脉动系数大；而G偏大时，整流二极管导通角0偏小，整流管峰值电流增大。

不仅对整流一•极管参数要求高，列一方面，整流电流波形与正弦电压波形偏离大，谐波失真严重，功率因数低。

所以电容的取值应当有一个范ill前面的讣算我们已经得出变压器的次级线圈电压

为15*当输出电流为0.5A时，我们可以求得电路的负载为18欧，我们可以根据滤波电容的计算公式：

C=（3〜5）

来求滤波电容的取值范圉，其中在电路频率为50HZ的情况下，T为20ms则电容的取值范围为1667-2750uF,保险起见我们可以取标准值为2200uF额定电压为35V的铝点解电容。

图5滤波电路原理图

另外，山于实际电阻或电路中可能存在寄生电感和寄生电容等因素，电路中极有可能产生高频信号，所以需要一个小的陶瓷电容来滤去这些高频信号。

我们可以选择一个104的陶瓷电容来作为高频滤波电容。

滤波电路如上图。

3.4稳压电路的设计

稳压电路组要曲四部分构成：

调整管，基准稳压电路，比较放大电路，釆样电路。

当采样电路的输出端电压升高（降低）时采样电路将这一变化送到A的反相输入端，然后与同相输入端的电位进行比较放大，运放的输出电压，即调整管的基极电位降低（高）；山于电路采用射极输出形式，所以输出电压必然降低（升高），从而使输出电压得到稳定。

由于输出电流较大，达到500mA,为防止电流过大烧坏调整管，需要选择功率中等或者较大的三极管，调整管的击穿电流必须大于500mA,乂由于三极管CE间的承受的最大管压降应该大于15-6二9Y,考虑到30%的电网波动，我们的调整管所能承受的最大管压降应该大于13V,最小功率

应该达到P>IL（1.1U,-Uomin）=6.5Wo我们可以选择适合这些参数，并且在市场上容易买到的中功率三极管TIP41,它的最大功率为60W,最大电流超过6A,所能承受的最大管压降为100Y,远远满足调整管的条件。

负极的调整管则选择与之相对应的的中功率三极管TIP42o基准电路山5.IV的稳压管和4.7V的保护电阻组成。

山于输出电压要求为6伏和9伏，如果采样电路取固定值则容易造成误差，所以采样电阻最好应该做成可调的，固釆样电路山两个电阻和一个可调电阻组成，根据公式：

求岀。

其中Rd为运放正反相输入端的电阻，AR为输出端正极（负极）与共地端之间的电阻,4,为稳压管的稳压值。

固可以取330、和l・5k的固定电阻置于

lk的滑阻两旁避免当滑R°为0•所以根据此公式可求的电路的输岀电压为5.772-9.622V。

可以输出6V和9V的电压，运放选用工作电压在15V左右前对电压稳定性要求不是很高的运放，由于UA741的工作电压为正负12V-正负22V,范围较大，可以用其作为运放，因为整流后的电圧波动不是很大，所以运放的丄作电源可以利用整流后的电压来对其进行供电。

正稳压电路的正极和负极分别如下图

图7正稳压电路负极原理图

为了使输出电压更稳定，输出纹波更小，需奥对输出端进行再次滤波，可在输出端接一个10uf的点解电容和一个103的陶瓷电容，这样电源不容易受到负载的干扰。

使得电源的性质更好，电圧更稳定。

4画出系统的电路总图

图8系统的电路总图

表1元件清单

名称及标号

型号及大小

封装形式

数量

变压器

220V-15V

无

1

二极管

IN4007

DIODE-0.4

4个

电容

电解电容

2200uF

RB.3/.6

2个

10uF

RB.2/.4

2个

陶瓷电容

104

RAD-0.2

2个

103

RAD-0.1

2个

电阻

4.7K

AXIAL-0.3

2个

330

AXIAL-0.3

2个

1.5k

AXIAL-0.3

2个

可变电阻

lk

Sip3

2个

运放

uA741

DIP8

2个

稳压管

5.1v

DIODE-0.4

2个

调整管

TIP41

TO220

1个

TIP42

TO220

1个

5电路的调试及仿真数据

正负输出的可调的最大值和最小值电圧数据调节可变电阻，可以得到课程设计所要求输出的6V和9V的电压，电路输出直流电的波形图电压的直流电波形为标准的直线，达到设讣要求而实际测量时也是这样，输出波形基本为一条直线电路输出纹波波形纹波电压在2.5mV左右，比要求的5mV要低，而实际测量时,纹波的电压只有0.9mV,远远低于所要求的5mV,所以符合要求。

6总结

本课程设计运用了模拟电路的基本知识，通过变压，整流，滤波、稳压等步骤，输出理论可变范围为5.772V-9.622V而实际可调范围为5.78V-10.45V的正负直流稳压电源。

总结如下：

优点：

该电路设计简单。

输出电压稳定，纹波值小，而且使用的元件较少，经济实惠，输出功率大，调整管可承受的范圉也很大，。

缺点：

电压缺少一个保护电路，当电路山于偶然原因出现高的电圧脉冲时，有可能对电路造成危害，使得电路故障率提高。

改进：

可以在稳压电路那里再接一个过保护电路电路。

减少接电或断电时产生的瞬间高电压对电路元件的破坏。

另外，ua741芯片较为古老，性能不稳定，已跟不上时代的需要所以运放可以重新选择性能更好，更稳定的芯片。

心得体会：

通过这次课程设计，我对于模电知识有了更深的了解，尤其是对与线性直流稳压电源方面的知识有了进一步的研究。

同时实物的制作也提升了我的动手能力，实践能力得到了一定的锻炼，加深了我对模拟电路设计方面的兴趣。

理论与实践得到了很好的结合。

参考文献

[1]陈有卿.实用电子制作精选[M].北京：

机械工业出版社，1994.11

[2]张凤言.电子电路基础[M].北京：

高等教育出版社，1995

[3]电子电路百科全书编辑组.电子电路百科全书[M].北京：

科学出版社.1988

[4]房旭民撰文.一种高灵敏度的金属探测器[J].电子技术应用.1991年第9期

[5]彭介华.电子技术课程设计指导[M].高等教育出版社，1997.

⑹李哲英等.实用电子电路设计[M].北京：

电子工业出版社,1997.