课程设计报告直流可调稳压源设计讲解.docx
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课程设计报告直流可调稳压源设计讲解
课程设计报告
题目：
直流可调稳压源设计
课程名称：
模拟电子技术及Multisim仿真
学生姓名：
方梦贤
学生学号：
1414020108
年级：
2014级
专业：
电子信息工程
班级：
（1）班
指导教师：
沈晓波
电子工程学院制
2016年3月
目录
1设计任务与要求2
2方案设计与论证2
3单元电路设计与参数计算3
3.1各单元模块功能设计3
3.2选择元器件5
4总原理图及元器件清单7
4.1总原理图7
4.2元件清单7
5仿真与调试（使用multisim调试）7
5.1仿真软件介绍7
5.2仿真结果8
6总结9
7参考文献9
直流可调稳压源设计
学生：
方梦贤
指导老师：
沈晓波
电子工程学院电子信息工程专业
1设计任务与要求
（1）输入：
U=220V，f=50Hz。
（2）输出电压稳定，0~24V内可调。
（3）设计电路结构，选择电路元件，计算确定元件参数，画出实用原理电路图。
（4）在Multisim软件上画出电路图，并仿真和调试。
（5）在AltiumDesigner软件上画出原理图。
（6）列出器件清单及实际成本估算。
2方案设计与论证
稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成，图1.1所示。
+电源+整流+滤波+稳压+
u1u2u3uIU0
_变压器_电路_电路_电路_
图1.1稳压电源的组成框图
u1u2u3uIU0
0t0t0t0t0t
图1.2稳压电源的组成框图及整流与稳压过程
如图2所示，采用输出电压可调且内部有过载保护的三端集成稳压器，输出电压调整范围较宽，设计一电压补偿电路可实现输出电压从0V起连续可调，因要求电路具有很强的带负载能力，需设计一软启动电路以适应所带负载的启动性能。
该电路所用器件较少，成本低且组装方便、可靠性高。
3单元电路设计与参数计算
3.1各单元模块功能设计
（1）电源变压器：
它的作用是将220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压。
变压器的变比由变压器的副边确定，变压器副边与原边的功率比为P2/P1=n，式中n是变压器的效率。
（2）整流滤波电路
采用桥式整流电路，如图3.1所示。
使用的整流器件较全波整流时多一倍，整流电压脉动与全波整流相同，每个器件所承受的反向电压为电源电压峰值，变压器利用率较全波整流电路高。
在u2的正半周内，二极管D1、D2导通，D3、D4截止；u2的负半周内，D3、D4导通，D1、D2截止。
正负半周内部都有电流流过的负载电阻RL，且方向是一致的。
电路的输出波形如图3.2所示。
在桥式整流电路中，每个二极管都只在半个周期内导电，所以流过每个二极管的平均电流等于输出电流的平均值的一半，即
。
电路中的每只二极管承受的最大反向电压为
（U2是变压器副边电压有效值）。
在设计中，常利用电容器两端的电压不能突变和流过电感器的电流不能突变的特点，将电容器和负载电容并联或电容器与负载电阻串联，以达到使输出波形基本平滑的目的。
选择电容滤波电路后，直流输出电压：
Uo1=（1.1～1.2）U2，直流输出电流：
（I2是变压器副边电流的有效值。
）。
稳压电路可选集成三端稳压器电路。
（3）电压补偿电路的设计
图4电压补偿电路
如图4，因要求输出电压从0V起调，LM317集成稳压器不能直接满足要求，需设计一个电压补偿电路，抵消LM317的1.25V最小输出电压。
电压补偿电路由电阻R4和二极管D组成。
式中，U3为LM317的3脚电压；UO为输出电压；UD为二极管D的正向压降，即为补偿电压，其值略大于LM317的基准电压（1.25V）。
这里用3只串联的锗材料整流二极管的导通压降来实现。
当调节R2少，使U3达到与UD相等时，输出电压即为0V。
之后，当调节R2逐渐增大时，UO即由0V开始增大。
由于负载电流流过D，故D的最大工作电流应能适应负载电流的要求。
3.2选择元器件
（1）选择集成三端稳压器
因为要求输出电压可调，所以选择三端可调式集成稳压器。
可调式集成稳压器，常见主要有CW317、CW337、LM317、LM337。
317系列稳压器输出连续可调的正电压，337系列稳压器输出连可调的负电压，可调范围为1.2V~37V，最大输出电流
为1.5A。
稳压内部含有过流、过热保护电路，具有安全可靠，性能优良、不易损坏、使用方便等优点。
其电压调整率和电流调整率均优于固定式集成稳压构成的可调电压稳压电源。
图3.4脚图图3.5典型电路
输出电压表达式为:
式中，1.25是集成稳压块输出端与调整端之间的固有参考电压
，此电压加于给定电阻
两端，将产生一个恒定电流通过输出电压调节电位器
，与其并联的电容器C可进一步减小输出电压的纹波。
LM317其特性参数：
输出电压可调范围：
1.2V～37V
输出负载电流：
1.5A
能满足设计要求,故选用LM317组成稳压电路。
（2）选择电源变压器
因为总电路消耗功率要求不超过24W，为留有余地，选用功率为20W的变压器符合要求。
（3）选用整流二极管
IN4001的反向击穿电
，额定工作电流
，故整流二极管选用IN4001。
4总原理图及元器件清单
4.1总原理图
4.2元件清单
5仿真与调试（使用multisim调试）
5.1仿真软件介绍
Multisim12.0可以实现原理图的捕获、电路分析、电路仿真、仿真仪器测试、射频分析、电片机等高级应用。
其数量众多的元件数据库、标准化的仿真一起测试、直观的捕获界面、简洁明了的操作、强大的分析测试、可信的测试结果，为众多电子工程设计人员缩短开发研发的时间、强化电路实验教学立下了汗马功劳。
其优点如下：
（1）:
通过直观的电路图捕捉环境,轻松设计电路
（2）:
通过交互式SPICE仿真,迅速了解电路行为
（3）:
借助高级电路分析,理解基本设计特征
Multisim软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真，能够快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。
凭借NIMultisim，可以立即创建具有完整组件库的电路图，并利用工业标准SPICE模拟器模仿电路行为。
借助专业的高级SPICE分析和虚拟仪器，能在设计流程中提早对电路设计进行的迅速验证，从而缩短建模循环。
与NILabVIEW和SignalExpress软件的集成，完善了具有强大技术的设计流程，从而能够比较具有模拟数据的实现建模测量。
5.2仿真结果
（1）如下图，改变R2到最大值，出现输出电压最大值22.36V。
（2）如下图，改变R2到最小值，出现输出电压最小值230.853mV。
（3）固定R2不变，随意改变负载R7，输出电压不变。
6总结
（1）通过这次课程设计，加强了我们动手、思考和解决问题的能力。
（2）在设计过程中，经常会遇到这样那样的情况，就是心里想着这样的接法可以行得通，但实际接上电路，总是实现不了，因此耗费在这上面的时间用去很多。
（3）我认为做课程设计同时也是对课本知识的巩固和加强，由于课本上的知识太多，平时课间的学习并不能很好的理解和运用各个元件的功能，而且考试内容有限，所以在这次课程设计过程中，我们了解了很多元件的功能，并且对于其在电路中的使用有了更多的认识。
（4）平时看课本时，有时问题老是弄不懂，做完课程设计，那些问题就迎刃而解了。
而且还可以记住很多东西。
比如一些芯片的功能，平时看课本，这次看了，下次就忘了，通过动手实践让我们对各个元件印象深刻。
认识来源于实践，实践是认识的动力和最终目的，实践是检验真理的唯一标准。
所以课程设计对我们的作用是非常大的。
（5）通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，才能提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。
7参考文献
[1]华成英，童诗白.模拟电子技术基础[M].4版.北京:
高等教育出版社，2006.
[2]郝立军.直流稳压电源的设计方法[J].农业机械与电器化,2007,
（1）:
49-50.
[3]康华光，陈大钦.电子技术基础（模拟部分）[M].5版.高等教育出版社，2006.
[4]夏路易，石宗义.电路原理图与电路板设计教程[M].北京:
北京希望电子出版社，2002
[5]谢嘉奎.电子线路[M].4版.北京：
高等教育出版社，2000.
[6]王卫东，李旭琼．模拟电子技术基础[M]．电子工业出版社,2010：
267-336．
[7]向军，万再莲，周玮．信号与系统[M]．重庆大学出版社，2O11：
78-102．
[8]肖明,张亚亲.用Multisim7指导单级放大器的设计与实验[J].沈阳师范大学学报（自然科学版）,2007,25
（1）:
37-39.
[9]邱关源，罗先觉.电路（第五版）[M].北京高等教育出版社，2006.
[10]谷树忠，刘文洲，姜航.AltiumDesigner教程[M].北京电子工业出版社，2009.
指导教师评语
成绩（60%）
指导教师签字：
年月日
答辩过程及评价
成绩（40%）
答辩小组签字：
年月日
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分管院长签字（盖章）：
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