10电工一班 黄泽波 正负5V直流稳压电源课程设计.docx
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10电工一班黄泽波正负5V直流稳压电源课程设计
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批改老师
衡阳师范学院
物理与电子信息科学系
《模拟电子技术》
课程设计报告
正负5V直流稳压电源
专业电子信息工程
班级10级1班
学生姓名黄泽波
指导老师肖宾宾
提交日期2012年5月16日
第一部分设计任务与要求
1.1设计任务3
1.2设计要求3
第二部分设计方案
2.1总体设计方案说明3
2.2模块结构与方框图及实物图3
第三部分电路设计与器件选择
3.1模块结构与方框图4
3.2器件选择4
第四部分工具与原件
4.1工具清单7
4.2元件清单8
第五部分焊接与测量
5.1电路焊接9
5.2电路调试9
5.2.1调试步骤和测量数据10
5.2.2故障分析和处理11
5.3参数测量12
第六部分心得体会19
第七部分参考文献;19
第一部分设计任务
1.1设计任务
设计并制作一个±5V简易的直流稳压电源
1.2设计要求
1．学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。
2．学会直流稳压电源的设计方法和性能指标测试方法。
3．培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。
4．设计并制作一个连续可调直流稳压电源，主要技术指标要求：
容量：
5W
输入电压：
交流220V
输出电压：
直流±5V
输出电流：
1A
第二部分设计方案
2.1总体设计方案说明
图6设计方案电路图
（1）变压：
电网供电电压交流220V（有效值）50Hz，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。
（2）整流：
降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大）。
（3）滤波：
脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成份滤掉，保留其直流成份。
（4）稳压：
滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出，供给负载RL。
（5）保护：
过压和过流保护，限流保护电路和截流保护电路或利用稳压管的反向击穿稳压进行过压保护。
2.2实物图
（1）.正面
（2）.反面
第三部分电路设计与器件选择
3.1模块结构与方框图
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，见图1。
图1直流稳压电源原理
3.2器件选择
（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）整流滤波电路：
利用单向导电元件二极管，把50Hz的正弦交流电变换成脉动的直流电；而由于电抗元件在电路中具有储能作用，并联的电容器C在电源供给的电压升高时能把部分能量储存起来，而当电源电压降低时，就能把电场能量释放出来，使负载电压比较平滑，电容C具有平波的作用。
整流滤波电路的结构如下图2所示。
220V交流电压经变压器降压后，其次级电压变为U2。
经二极管D1~D4，
图2桥式整流滤波电路
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IL流过的负载电阻RL，且方向是一致的，因此电源变压器得到了充分的利用，但输出的是脉动直流。
图3桥式整流电压输出
滤波电路的作用是将来自整流电路的脉动直流进行平波。
滤波电路的形式通常有电容滤波、电感滤波和复式滤波三种。
电容滤波适合负载电流较小的场合，电感滤波适合负载电流较大的场合，而复式滤波一般用在要求较高的场合。
本电路负载较小，故选用电容滤波即可。
（3）稳压电路：
稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。
稳压原理如下所述：
通过电压负反馈保证输出电压保持稳定。
这个稳压电路起调整作用的是三极管T，输出电压的变化量由反馈网络取样经比较放大电路A放大后去控制调整管T的C—E极间的电压降，从而达到稳定输出电压Vo的目的:
当输入电压VI增加或负载电流IL减少时，导致输出减压Vo增加，随之反馈电压VF=R″Vo／（R′+R″）=FVVo也增加，VF与基准电压VREF相比较，其差值电压经比较放大后使得VB和IC减少，T的VCE增大，使Vo下降，从而维持Vo基本稳定。
图4电路工作原理
UI↑或IL↓
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IL流过的负载电阻RL，且方向是一致的，因此电源变压器得到了充分的利用，但输出的是脉动直流。
图3桥式整流电压输出
第四部分工具与原件
4.1工具清单
工具名称
备注
万用表
DT9205A
电烙铁
NO.091A
双踪示波器
GOS-62O
焊锡丝
NO:
B-2
剪线钳
一把
镊子
一个
锡取器
NO.LL-135A
尖嘴钳
一把
松香
一盒
直流稳压稳流电源
SG1732SB5A
4.2元件清单
元件名称
英文名
量程
数量
整流二极管
IN4002
4
电解电容
C1
1000u
1
电解电容
C2
1000u
1
集成稳压器
LM7905
5V
1
集成稳压器
LM7805
5V
1
电位器
RV1
1K
1
电位器
RV2
1K
1
电阻
R1
560Q
1
电阻
R1
560Q
1
电解电容
C3
10u
1
电解电容
C4
10u
1
发光二极管
LED1（绿）
600-1K
1
发光二极管
LED2（红）
600-1K
1
变压器
TRI
12V/35W
1
第五部分焊接与测量
5.1电路焊接
1.在万能板上粘贴一张白纸，然后按1:
1的比例将电路图画在板子上。
有
小铜片的一面为焊接面，元件从铜圈面插入。
先布局号元件的位置，在将其一插一入。
2.长期放置不用的元件和板子，在焊接时要用砂纸或镊子先将其表面的氧化层去掉。
3.当电烙铁达到合适的温度时，将锡丝放在引脚的一侧，电烙铁从另一侧慢慢靠近，然后迅速将电烙铁向上拿开。
用导线焊接时，用镊子将导线皮去除，在露出的导线表面先涂上一层锡丝，以便于焊接。
4.焊接时要细心，焊接点尽量光美，成圆锥形状。
导线不可以相交，要走直线，不可以弯弯曲曲的。
5.电烙铁在不用时要将其温度调至最低，以保证其使用寿命。
5.2电路测试
5.21调试步骤
1．测试并记录电路中各环节的输出波形。
记录波形的直流值及纹波。
2．测量稳压电源输出电压的调整范围及最大输出电流。
从0V~5V，700mA以下。
3．测量输出电阻r。
可在输入不变的情况下，先测出空载时的输出电压Vo，然后测出有负载的输出电压VRL，由公式（Vo—VRL）/r=VRL/RL,求出内阻r=（Vo—VRL）RL/VRL。
多测几次得出平均值。
4．测量稳压系数。
用改变输入交流电压的方法，模拟Ui的变化，测出对应的输出直流电压的变化，则可算出稳压系数SV.（注意：
用调压器使220V交流改变±10％。
即ΔUi=44V）
5．用毫伏表可测量输出直流电压中的交流纹波电压大小，并用示波器观察、记录其波形。
6．分析测量结果，并讨论提出改进意见。
5.2.2故障分析及处理
1.综合分析可以知道在测试电路的过程中可能带来的误差因素有:
①测得输出电流时接触点之间的微小电阻造成的误差;
②电流表内阻串入回路造成的误差;
③测得纹波电压时示波器造成的误差;
④示波器,万用表本身的准确度而造成的系统误差;
2.可以通过以下的方法去改进此电路:
①减小接触点的微小电阻;
②根据电流表的内阻对测量结果可以进行修正;
③测得纹波时示波器采用手动同步;
④采用更高精确度的仪器去检测;
5.3参数测量
在调试之前，按图原理图，先将A、B、C、A`、B`、C`断开。
然后在一一进行测量，在开电源时，应把电源调到最小，然后依次增大电源的电压值；以免烧坏电路中的元件。
1.电容C1的调试
先断开A`,连接B`,其他步骤不变，用万用表测输出电压。
数据如下:
表1：
电容C1的调试的数据
输入电压（V）
输出电压（V）
输出电流（V）
0.0
0.00
0.00
1.0
0.00
0.00
2.0
0.00
0.00
3.0
2.25
0.00
4.0
3.20
0.00
5.0
4.10
0.00
6.0
4.90
0.00
7.0
4.89
0.00
8.0
5.00
0.00
9.0
5.01
0.00
10.0
5.01
0.00
11.0
5.01
0.00
12.0
5.01
0.00
当输出为1.78二极管开始发亮，当输出电压为1.90V时。
发光二极管微亮，当输出电压小于3.20V时，发光二极管很亮。
2.电容C2的调试
断开A，连接B，其它步骤不变。
表2：
.电容C2的调试的数据
输入电压
输出电压
输出电流
0.0
0.00
0.00
-1.0
0.00
0.00
-2.0
0.00
0.00
-3.0
-2.25
0.00
-4.0
-3.16
0.00
-5.0
-4.05
0.00
-6.0
-4.91
0.00
-7.0
-4.98
0.00
-8.0
-5.00
0.00
-9.0
-5.01
0.00
-10.0
-5.01
0.00
-11.0
-5.01
0.00
-12.0
-5.01
0.00
当输出为-1.68V时，二极管开始亮。
当输出电压为-1.87V时，发光二极管微亮，当输出电压小于-3.05V时，发光二极管很亮。
3.发光二极管LED1的调试
将C3与LED1断开，C4与LED2断开。
在LED1与地之间加输入电压，注意正负极，用万用表侧输出电压，其中红表笔接+5V，黑表笔头接地。
通电，测得数据如下：
表3：
.发光二极管LED1的调试的数据
输入电压（V）
输出电压（V）
输出电流（A）
0.0
0.0
0.00
0.5
0.48
0.00
1.0
0.98
0.00
1.5
1.48
0.00
2.0
1.99
0.00
2.5
2.47
0.00
3.0
2.98
0.00
3.5
3.49
0.00
4.0
3.99
0.00
4.5
4.48
0.00
5.0
5.01
0.00
当输出电压为1.60V时，二极管开始亮。
当输入电压为1.7V时，发光二极管微亮，当输出电压大于3.0V时，法官二极管很亮。
4.小电容C3、C4的测量
连接C点。
通电，步骤如上，测得数据如下：
表4小电容C3、C4的测量的数据
输入电压（V）
输出电压（V）
输出电流（A）
0.0
0.0
0.00
0.5
0.47
0.00
1.0
1.00
0.00
1.5
1.48
0.00
2.0
2.01
0.00
2.5
2.50
0.00
3.0
3.00
0.00
3.5
3.48
0.00
4.0
4.00
0.00
4.5
4.48
0.00
5.0
5.00
0.00
当输出为1.65V时，二极管开始发亮。
当输出电压为1.73V时，发光二极管微亮，当输出电压大于2,4V时，发光二极管很亮。
5.7805的调试
连接C点，断开B点，把电源的正极接到7805的1脚处，通电，用万用表测电压，测得数据如下：
表5:
7805的调试数据
输入电压（V）
输出电压（V）
输出电流（A）
0.0
0.00
0．00
1.0
0.00
0.00
2.0
0.00
0.00
3.0
2.20
0.00
4.0
3.16
0.00
5.0
4.03
0.00
6.0
4.95
0.00
7.0
5.01
0.00
8.0
5.01
0.00
9.0
5.01
0.00
1.0
5.01
0.00
11.0
5.01
0.00
12.0
5.01
0.00
当输出电压为1.55V时，发光二极管开始亮，当电压为1.57V时，发光二极管微亮，当输出电压大于2.0V时，发光二极管很亮。
6.7905的调试
表6：
7905的调试数据
输入电压（V）
输出电压（V）
输出电流（A）
-0.0
0.00
0．00
-1.0
-0.51
0.00
-2.0
-1.53
0.00
-3.0
-2.41
0.00
-4.0
-3.30
0.00
-5.0
-4.33
0.00
-6.0
-4.55
0.00
-7.0
-5.00
0.00
-8.0
-5.01
0.00
-9.0
-5.01
0.00
-1.0
-5.01
0.00
-11.0
-5.01
0.00
-12.0
-5.01
0.00
当输出电压为-1.58V时，发光二极管开始亮，当电压为-1.67V时，发光二极管微亮，当输出电压大于-2.0V时，发光二极管很亮。
7.发光二极管LED2的调试
把电源的正极接GND，负极接LED2的负极，然后依次增大电源的输入电压，将万用表的黑表笔接GND，红表笔结束初段的“-5V”处。
测得数据如下：
表3：
.发光二极管LED1的调试的数据
输入电压（V）
输出电压（V）
输出电流（A）
-0.0
-0.0
0.00
-0.5
-0.48
0.00
-1.0
-1.01
0.00
-1.5
-1.48
0.00
-2.0
-1.99
0.00
-2.5
-2.47
0.00
-3.0
-2.98
0.00
-3.5
-3.50
0.00
-4.0
-3.99
0.00
-4.5
-4.48
0.00
-5.0
-5.01
0.00
当输出电压为-1.60V时，二极管开始亮。
当输入电压为-1.76V时，发光二极管微亮，当输出电压大于-3.0V时，法官二极管很亮。
第六部分课程总结及分析通过这次设计实践。
我学会了直流稳压电源的基本设计方法，对直流稳压电源的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。
在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对直流稳压电源的撑握都是理论上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的方案应用到实践中的时候，问题出现了，不是不能测试，就是测试的结果和要求的结果不相符合。
经过解决一个个测试中出现的问题，我们对直流稳压电源的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。
加深了我们对理论与实践联系的理解，促进了我们运用知识解决具体问题的综合应用能力，特别是对直流稳压电源的应用、理解上升到了更深的一个层次。
这门课程总的来说让我深刻地认识到自己的模电知识非常欠缺，实践能力很弱，也让我深思如何才能为我以后成功或在就业上铺就一条更平坦的道路。
模电设计真的很难，一是理论知识不足，二是对实际元件不理解。
人总是希望自己每做一件事都能有好的开始，好的结局，我从一开始尽力去做，转软件，学软件，上网查资料，困难不断，但又不愿放弃。
这就像一个挥之不去的东西烦恼不断，但老师的一些指导又会让我重回信心，继续去学习。
最后我在实物制作中放弃了，我明白我并没有做出自己的想法，自己只是照别人的去焊接，选元件，不过我在实物制作中还是学会了许多。
在肖老师的指导下我掌握了一点焊接技巧，还上网观看了焊接视频，抽空在实验室和同学一起学，尤其是刘鹏同学帮了我很多。
我学会了焊接元件，有“三点三线”的诀窍，焊接导线，巧妙利用松香，还有焊线，这是挺难的一个。
焊接一千个点原来是非常耗时的，而且关键要有好的工具——电烙铁，应该温控的最好用，焊接不同的东西时温度要求也不同，也更容易焊接，且不会因温度太高而烧坏元件。
不好用的电烙铁让我深刻明白好的工具的重要性。
合作精神是在工作中必须学会的，我非常赞成肖老师的教学理念，也很努力朝这方面发展.
第七部分参考文献
◆<<电子线路基础>>,赵梓城主编,高等教育出版社。
◆<<电子技术基础>>（模拟部分）华中科技大学电子学教研室编,康华光主编,高等教育出版社。
◆<<电子线路设计>>,（第二版）华中科技大学谢自美主编,华中科技大学出版社.
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