直流稳压电源设计.docx
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直流稳压电源设计
模拟电路课程设计报告
设计课题：
直流稳压电源电路设计
专业班级：
10电气
学生姓名：
学号100805032
指导教师：
设计时间：
2011年12月30日
题目直流稳压电源电路设计
一、设计任务与要求
1．用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计固定的正负直流电源（±12V）；
2．输出可调直流电压，范围-1.5∽-15V；
3．输出电流IOm≥1500mA；（要有电流扩展功能）；
4.稳压系数Sr≤0.05；具有过流保护功能。
二、方案设计与论证
1.用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计固定的正负直流电源（±12V）。
说明：
此用交流电源是220V50HZ.所以，要做成12V必须降压，常用的变压器是12V，欲达到更好效果可选用15V的电源。
我们这里用的是15V的交流输出电源。
设计要求上说明要12V的直流电，所以我们这里还要进行整流，将交流电变为直流电。
图1
图2
图3
经过降压并整流，接着还要进行滤波，一般使用大电容，我们这里取3300UF的。
因为是正负12V电源，所以必须使用两个。
后面介绍的元器件一般都使用两个。
图4
集成稳压块电路要稳压自然少不了稳压块，集成稳压块有很多的种类，因为我们要稳压到12V，市场上又能方便买到的，所以我们使用lm7812稳压块，负电源我们使用lm7912稳压块。
在安装稳压块之前，因输入可能较长，有可能会产生电感效应从而产生自激振荡，所以，一般在安装稳压块之前，先安装一个小于1uf电容，用来抵消输入线较长时的电感效应，防止电路产生自激振荡。
接着就可以安装稳压块了。
之后，还需安装一个电容，用于消除输出电压中的高频噪声，可取小于1uf的电容，也可取几微法甚至几十微法的电容，以便输出较大的脉冲电流。
但是若电容容量较大，一旦输入端断开，电容将从稳压器输出端向稳压器放电，易使稳压器损坏。
因此，可在稳压器的输入端和输出端之间跨接一个二极管，起保护作用。
一般我们还会在输出端在接一个220uf的电容。
为了更好的显示电源的输出，常在最后接一个发光二极管，但是发光二极管不能直接接到电源的正负极上，因为电压太大会烧坏发光二极管，必须串联一个电阻，电阻多大可视发光二极管的功率而定，一般的发光二极管我们串联一个1kohm的电阻即可。
电路图如图所示:
图5
2.输出可调直流电压，范围-1.5∽-15V。
上面我们做的直流电源是固定的12v，不能改变。
而很多的时候我们需要的是伏数不相同的电源。
这就要求我们的电源可调。
为了达到要求，我们必须设计一个可调的电源电路。
做可调电源的原理基本与不可调相同，我们要做的就是在安装芯片这里稍加修改即可。
电路如图所示：
图6
输出电压U＝（1+R2/R1）*1.25V
根据此公式可确定应选那种器件，其中R2的取值不宜太大，一般小于1kohm，我们这里取0.24Kohm。
为了达到大于15V的目的R1的取值应大于5.5ohm，根据市场上的卖出的器件，我们选择10Kohm可调电阻较符合要求。
另外，为了减小R2上的波纹电压，可在其上并联一个1uf的电容C5.但是，在输出开路时，C将向稳压器调整端放电，并使调整端发射结反偏，为了保护稳压器，可加二极管D，提供一个放电回路。
3.保护与扩流：
方案一：
在lm337上实现保护与扩流。
如图所示
图7
经过考虑觉得此种方法太过麻烦，电流扩展功能不太理想，计算太多，且需要应用较多的其他知识，不宜采取。
不过此方案只需焊接一个电路板，可以节约能源。
方案二：
在lm337上实现可调电源，在lm7812上实现电流扩展，在变压器的输入端加过流保护保修管实现电流保护。
电路图如图所示:
图8
设三端稳压器的输出电压为Uo1.图示电路的输出电压Uo=Uo1+Ud-Ube,在理想情况下，即Ud=Ube时，Uo=Uo1.可见，二极管用于消除Ube对输出电压的影响。
设三端稳压器的最大输出电流为Iomax,则晶体管的最大基极电流IBmax=Iomax-IR,因而负载的电流为的最大值为：
Ilmax=（1+B）（Iomax-IR）
此方案对于电流扩展，电压可调等功能实现的较理想，所需器材也不是很多，电路也较简单，焊接起来也比较方便，所以我选择方案二，但是此方案中要特别注意的是晶体管后面接的电阻要大功率的，否则会被烧掉，在试验中我选用的是功率为10W阻值为3.9欧姆的水泥电阻。
三、总原理图及元器件清单
1．总原理图
a直流正负电流源的设计图：
图9
b可调电源的设计图：
图10
C电流扩展设计图：
图11
2．元件清单
元件序号
型号
主要参数
数量
备注（单价）
元/件
输出15V变压器
15V
1
5
二极管
IN4007
12
0.1
稳压块
lm7812
2
1.2
稳压块
lm7912
1
1.2
稳压块
lm337
1
3
电容
220uf
3
0.1
电容
0.47uf
5
0.1
电容
10uf
1
0.1
电容
3300uf
3
1.5
可调电阻
10k
1
0.6
大功率三极管
TIP41
1
2
大功率电阻
3.9ohm
1
0.2
普通电阻
120ohm
4
0.1
普通电阻
1k
6
0.05
发光二极管
LED灯
3
0.8
夹子
若干
0.2
导线
若干
锡丝
若干
万能板
中号
1
2
万能板
大号
1
2.8
四、安装与调试
安装：
准备好所有的元件后，先在万能板上做个大概的排位，布局好了以后，将元件一个一个焊好，注意不要有虚焊点。
接着用万用表的欧姆档逐个焊点测试看有无虚焊点，再检查因一次电路，在确定一切都正常后就可以进行通电了。
首先，从最后的输出端进行测试看看电压或电流符不符合要求，如符合要求说明电路成功。
如不符合，则需要检查看看是哪里出了问题。
最初看看有无电压，如果有就是数值不正确，最好从最后面查起。
如果连电压都没有，则应该从电压查起。
并逐步检查到稳压块附近。
调试：
1.直流电源：
测试不同位置的电压，看符不符合要求。
2.电压可调：
将万用表打在合适的量程，通电后，将电压的输出端接在万用表上，调节可调电阻，先将电位器调至最大后慢慢减小，看看电压的变化范围，读出电压，记录结果。
3.电流扩展：
通电后，将万用表旋至电流档，测量输出电流，读出电流大小。
记录数据。
五、性能测试与分析
（一）．测试步骤：
1．首先测试直流不可调电源：
将万用表拨至交流电压档，测变压器输出的电压值副边电压Uo1,Uo2；
将万用表拨至直流电压档，测稳压块的输入电压Ui和输出电压Uo。
2.测试直流可调电源的电压值：
将万用表拨至直流电压档，并将电位器拨至最小，记录最小电压值Umin让后拨至最大，记录最大电压值Umax。
3.测试扩展后的电流：
将万用表拨至测电流档，接通电源后在接上万用表，看看电流有多少，并记录数据I。
（二）．数据记录：
（1）原变电压U=220V副边电压：
Uo1=15V；Uo2=15V
（2）集成块7812.7912输入电压分别为：
U1=20.8V；U2=20.8V
集成块7812.7912输出电压分别为：
U3=12V；U4=-11.9V
集成块7812.7912压差分别为：
U5=8.8V；U6=8.9V
（3）可调电源的电压调节范围为：
1.4V-19V
（4）电流扩展电流1.6A
（5）稳压系数Sr<=0.05.
（三）．数据处理：
集成块两端的电压差△U1=20.8-12=8.8V；△U2=20.8-11.9=8.9V
（四）误差计算：
理论值、Uo1=15V，Uo2=15V，U3=12V，U4=12V；
测量值、Uo1=15V，Uo2=15V，U3=12V，U4=11.9V；
（五）相对误差分析：
W1%=（15-15）/15*100%=0%；W2%=（15-15）/15*100%=0%
W3%=（12-12）/12*100%=0%；W4%=（12-11.9）/12*100%=0.83%
（六）其他误差分析：
1．因实验的电路图画错导致无法得到正确的结果。
2．因人为操作不当而产生的误差。
3．因实验的仪器的老化而产生的误差。
4．因未注意而产生虚焊点而产生的误差。
5．测电流时，长时间会损坏元器件而得不到正确结果。
六、结论与心得
刚开始听老师说要自己设计课程设计心里还激动了一下，感觉应该很好玩，后来轮到自己要动手做的时候，才发现它比想象中要难许多！
真正实践的时候，才发现原来自己真的什么都不懂！
原先知道的东西只是一点皮毛而已，还自以为是，以为自己很懂，马克思说的没错，实践就是真理!
通过实践，让我们清楚的明白自己到底有什么不足，哪方面还有缺陷。
当我拿到课程设计题目的时，第一感觉就是还好，不算太难，刚好老师在讲这一章，应该不会难办，谁知道刚动手就入错了门，总觉得要在一块板子上实现功能，天天对着那本模电书看了又看，怎么样接起来才能实现功能呢？
经过很长一段时间终于设计出了电路图，很兴奋的去搞了下仿真，结果是电压达到了电流又没扩展，眼看就要交作业了，电路板还没焊，心里很急！
后来听说学姐也有做过这类的题目，赶紧联系，在一起讨论，后来才知道，刚开始我的想法就不对了，不一定要在一块板子上实现，可以焊两块板子，分别实现电压可调和电流扩展两功能，再分别引出夹子，与电源部分相连。
通过这次课程设计，我收获了不少，对我们专业是非常有信心，我们身边是不能离开电的，电是推动社会生产的动力。
在这里我还发现了团结的力量，我觉得这次课程设计不仅考验了我们发现问题、解决问题的能力，更加考验了我们团结合作的精神。
总之，通过这次课程设计，使我学到了好多东西，也非常感谢老师的良苦用心！
七、参考文献
1．童诗白华成英编《模拟电子技术基础》高等教育出版社
2．彭介华编《电子技术实验与课程设计》高等教育出版社
3.青木英彦（日）著周难生译《模拟电路设计与制作》科学出版社
物理与电子信息学院模拟电路课程设计成绩评定表
专业：
电气技术教育班级：
10电气本学号：
100805032姓名：
袁玮
课题名称
直流稳压电源电路设计
设计任务与要求
①用桥式整流电容滤波集成稳压块电路设计固定的正负直流电源（±12V）
②输出直流电压可调，范围--1.5∽--15V；（负电源）
③输出电流IOm≥1500mA；（有电流扩展功能）；
稳压系数Sr≤0.05；具有过流保护功能。
设计报告成绩
评分标准：
有合理的方案设计和论证、电路参数的计算、总原理图和清单。
（0-20分）
电路板制作、调试规范，有详细制作和调试过程。
（0-10分）
电路板测试合理，对性能指标测试数据完整，正确；进行数据处理规范，进行了误差计算和误差分析。
（0-15分）
对课程设计进行了总结，有体会，并能提出设计的改进、建设性意见。
（0-5分）
设计报告成绩：
电子
作品成绩
评分标准：
电路正确，能完成设计要求提出的基本功能。
（0-30分）
电路板焊接工艺规范，焊点均匀，布局合理。
（0-20分）
（其中直流电源部分占20%，功能部分80%）
电子作品成绩：
课程设计成绩
总成绩：
指导教师：
2012年1月8日
升级会员 