最新电子电路课程设计报告内容.docx

1、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-p5mv：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（

2、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U BE=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

3、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

4、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-UOm

5、in, 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

6、,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,III 4个串并联的二极管组成，具体电路如图3所示。D2A 03图4单相桥式整流电路UOAV = =0.91/2 丄、励2 sin 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

7、,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2

8、200uF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

9、。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PIL(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. 7

10、V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l5k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

11、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IN4007DIODE-0.44个电容电解电容2200uFRB.3/.62个10uFRB.2/.42个陶瓷电容104RAD-0.22个103RAD-0.12个电阻4.7KAX

12、IAL-0.32个330AXIAL-0.32个1.5kAXIAL-0.32个可变电阻lkSip32个运放uA741DIP82个稳压管5.1vDIODE-0.42个调整管TIP41TO2201个TIP42TO2201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

13、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

14、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，1994.112张凤言.电子电路基础M.北京：高等教育出版社，19953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.19884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. 李哲英等.实用电子电路设计M.北京：电子工业出版社,1997.