直流穩(wěn)壓電子

1、 模擬電子技術(shù)模擬電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)說明書課程設(shè)計(jì)說明書 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源 院 、 部： 電氣與信息工程學(xué)院 學(xué)生姓名： 熊志超 指導(dǎo)教師： 張松華 職稱 副教授專 業(yè)： 電子信息工程 班 級(jí)： 電子 1202 班 學(xué) 號(hào)： 1230340244 2 0 1 4 年6 月 直流穩(wěn)壓電源直流穩(wěn)壓電源任務(wù)書任務(wù)書（一）設(shè)計(jì)目的（一）設(shè)計(jì)目的1、學(xué)習(xí)直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)方法。2、研究直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)方案。3、掌握直流穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓系數(shù)和內(nèi)阻測(cè)試方法。（二）設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)與要求（二）設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)與要求1 1、設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)要求（1）設(shè)計(jì)一個(gè)能輸出12V/9V/5V 的直流穩(wěn)壓電源；(2) 選擇元器

2、件的型號(hào)及參數(shù)，并列出材料清單；(3) 繪出原理圖并制板；(4) 測(cè)量穩(wěn)壓電源的正負(fù)輸出電壓及內(nèi)阻(5) 撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告2 2、技術(shù)指標(biāo)、技術(shù)指標(biāo)要求電源輸出電壓為12V，輸入電壓為交流，最大輸出電流為22010%V Iomax=500mA，電壓調(diào)整率；內(nèi)阻；紋波電壓峰值10mV0.15mV（三）設(shè)計(jì)提示（三）設(shè)計(jì)提示1 1、方案提示、方案提示小功率穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四個(gè)部分組成，其中最重要的就時(shí)選好穩(wěn)壓器。2 2、設(shè)計(jì)用儀器設(shè)備、設(shè)計(jì)用儀器設(shè)備變壓器、數(shù)字萬用表、交流毫伏表、面包板或萬能板、智能電工實(shí)驗(yàn)臺(tái)、示波器3 3、設(shè)計(jì)用主要器件、設(shè)計(jì)用主要器件變壓器、整流

3、二極管、穩(wěn)壓器（LM7812 LM7912）、電解電容、電阻若干4 4、參考書、參考書模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) 康華光 高等教育出版社Multisim9 入門及運(yùn)用 莊俊華 華中科技大學(xué)出版社（四）設(shè)計(jì)報(bào)告要求（四）設(shè)計(jì)報(bào)告要求1、選定設(shè)計(jì)方案；2、擬出設(shè)計(jì)步驟，畫出設(shè)計(jì)電路，分析并計(jì)算主要元件參數(shù)值；3、列出測(cè)試數(shù)據(jù)表格；4、調(diào)試總結(jié)，并寫出設(shè)計(jì)報(bào)告。（五）設(shè)計(jì)總結(jié)與思考（五）設(shè)計(jì)總結(jié)與思考1、總結(jié)直流穩(wěn)壓課程設(shè)計(jì)運(yùn)用到的理論知識(shí)點(diǎn)2、總結(jié)方案的比較與篩選摘要摘要在電子線路中，通常都需要電壓穩(wěn)定的直流電源供電。直流穩(wěn)壓電源是由電源變壓器、整流、濾波和穩(wěn)壓電路等四部分組成。其中，交流電網(wǎng) 220V 的

4、電壓通過電源變壓器將變?yōu)槲覀冃枰碾妷褐?，然后通過整流電路將交流電壓變成脈動(dòng)的直流電壓。由于此脈動(dòng)的直流電壓還含有較大的紋波，必須通過濾波電路加以濾波，從而得到平滑的直流電壓。但這樣的電壓還是會(huì)隨電網(wǎng)電壓波動(dòng)、負(fù)載和溫度等的變化而變化。因而在整流、濾波電路之后，還須接穩(wěn)壓電路，保證輸出的直流電壓穩(wěn)定。本文介紹了一種采用 7812，7912 系列穩(wěn)壓器實(shí)現(xiàn)功能，融入了整流橋式的整流作用以及電容的濾波作用，共同實(shí)現(xiàn)多路直流穩(wěn)壓電源的輸出。在設(shè)計(jì)過程中主要運(yùn)用 Multisim 進(jìn)行軟件仿真，其對(duì)本課程設(shè)計(jì)起到了重要作用。關(guān)鍵詞：?jiǎn)蜗鄻蚴?、穩(wěn)壓電源、Multisim、濾波目錄目錄第一章第一章 方案論

5、證方案論證.- - 1 1 - -1.11.1 課題意義課題意義 .- - 1 1 - -1.21.2 方案論證方案論證 .- 1 -1.2.11.2.1 方案一方案一 .- 1 -1.2.21.2.2 方案二方案二 .- 1 -1.2.31.2.3 方案三方案三 .- 2 -1.31.3 方案確定方案確定.- 2 -第二章工作原理第二章工作原理.- - 3 3 - -2.1 主要原理框圖 .- 3 -2.2 單元單路分析 .- 3 -2.2.12.2.1 變壓器變壓器 .- 3 -2.2.22.2.2 整流電路整流電路 .- 3 -2.2.32.2.3 濾波電路濾波電路 .- 4 -2.2.

6、42.2.4 穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路 .- 4 -第三章電路仿真及制作過程第三章電路仿真及制作過程.- - 6 6 - -3.1 電路仿真 .- 6 -3.23.2 PCBPCB 板制作板制作.- 6 -3.3 實(shí)物圖 .- 7 -第四章電路測(cè)試第四章電路測(cè)試.- - 8 8 - -4.14.1 靜態(tài)調(diào)試靜態(tài)調(diào)試.- 8 -4.24.2 動(dòng)態(tài)調(diào)試動(dòng)態(tài)調(diào)試.- 8 -4.2.14.2.1 實(shí)際電源輸出電壓實(shí)際電源輸出電壓 .- 8 -4.2.24.2.2 內(nèi)阻測(cè)量?jī)?nèi)阻測(cè)量 .- 8 -結(jié)束語結(jié)束語.- - 9 9 - -參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).- - 1010 - -附附 錄錄.- - 1111 - - 1

7、 -第一章第一章 方案論證方案論證1.11.1 課題意義課題意義電子設(shè)備越來越廣泛的應(yīng)用于社會(huì)生活的各個(gè)方面，這些絕大多數(shù)都需要直流穩(wěn)壓電源提供能源。研究直流穩(wěn)壓電源，就是為了提高電源的使用性能（如可靠性、安全性、可維修性、高的功率密度、高的性價(jià)比、環(huán)境適應(yīng)性等）和提高電源的電氣性能（如源電壓特性、效率、源效應(yīng)、負(fù)載效應(yīng)、輸出電壓電流的紋波與噪聲等等），更好的為生產(chǎn)、生活服務(wù)，更環(huán)保、更節(jié)能！1.21.2 方案論證方案論證小功率穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四個(gè)部組成，其中最重要的就時(shí)選好穩(wěn)壓器1.2.11.2.1 方案一方案一固定式三端穩(wěn)壓器的常見產(chǎn)品及典型應(yīng)用 此類穩(wěn)壓

8、器有三個(gè)引出端：輸入端、輸出端和公共端。根據(jù)其輸出電壓極性可分為固定正輸出集成穩(wěn)壓器（CW78 系列）和固定負(fù)輸出集成穩(wěn)壓器（CW79系列）。根據(jù)輸出電流的大小又可分為 CW78XX 型（表示輸出電流為 1.5A）、CW78MXX 型（表示輸出電流為 0.5 A）和 CW78LXX 型（表示輸出電流為 0.1A）。后面兩位數(shù)字 XX 表示輸出電壓的數(shù)值，一般有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V，固定負(fù)輸出集成穩(wěn)壓器相應(yīng)也有CW79XX、CW79MXX 和 CW79LXX 型。利用固定輸出集成穩(wěn)壓器可組成各種應(yīng)用電路。1.2.21.2.2 方案二方案二采用 LM317 及 LM33

9、7 分別組成獨(dú)立的可調(diào)電壓源LM317 可調(diào)式三端穩(wěn)壓器電源能夠連續(xù)輸出可調(diào)的直流電壓，不過它只能允許可調(diào)的正電壓，穩(wěn)壓器內(nèi)部含有過流，過熱保護(hù)電路；由一個(gè)電阻（R）和一個(gè)可變電位器(RP)組成電壓輸出調(diào)節(jié)電路，它的輸入電壓 Vi= 15V，輸出- 2 -電路為一定值，輸出電壓為：Vo=1.25(1+RP/R)。LM337 輸出為負(fù)的可調(diào)電壓，采用兩個(gè)獨(dú)立的變壓器分別和 LM317 及 LM337 組裝，正輸出可調(diào)集成穩(wěn)壓器的輸出電壓范圍為 1.237V，輸出電流可調(diào)范圍為 0.11.5A。，它可以連續(xù)輸出1.25V12V 的電壓。1.2.31.2.3 方案三方案三采用 LM317 可調(diào)式三端

10、穩(wěn)壓器以及 78、79 系列穩(wěn)壓電源同方案一中，LM317 可以輸出+3+9V 的正相電壓且穩(wěn)壓器內(nèi)部含有過流，過熱保護(hù)電路，而 7805 可以輸出穩(wěn)定的+5V 電壓、7812 和 7912 可以分別輸出+12 和-12V 的電壓，將三路電路并聯(lián)連接即可。相較方案一而言，此電路在制作上難度有所下降而且原理結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所以該電源電路應(yīng)采用 LM317 以及78、79 系列集成穩(wěn)壓器。它分為三檔輸出，可以輸出12V、9V、5V 的電壓。1.31.3 方案確定方案確定經(jīng)過小組討論，最終選擇方案一，因?yàn)榇朔桨覆僮骱?jiǎn)單，元器件體積小且價(jià)格相對(duì)來說較為便宜- 3 -第二章工作原理第二章工作原理2.12.1

11、主要原理框圖主要原理框圖集成穩(wěn)壓電源可簡(jiǎn)化部分如下圖交流電源變壓器整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路2.22.2 單元單路分析單元單路分析2.2.12.2.1 變壓器變壓器電源變壓器: 將交流電網(wǎng)電壓變成整流電路要求的交流電壓，根據(jù)實(shí)際情況需要，選擇 220V 雙 12 輸出變壓器2.2.22.2.2 整流電路整流電路單相橋式整流電路如圖所示，四只整流二極管 D1D4接成電橋的形式，故有橋式整流電路之稱。單相橋式整流電路的工作原理為簡(jiǎn)單起見，二極管用理想模型來處理，即正向?qū)娮铻榱悖聪螂娮铻闊o窮大。- 4 -本組用橋式整流，他的優(yōu)點(diǎn)是輸出電壓高，紋波電壓較小，效率極高因?yàn)橹笜?biāo)要求最大電流為 500m

12、A，所以整流橋選擇常用的 2W10 型號(hào)2.2.32.2.3 濾波電路濾波電路本組用的是電容濾波，因?yàn)殡姼袨V波體積大，質(zhì)量重，不方便，而電容濾波電路簡(jiǎn)單，并且具有平波作用電路圖如下：濾波電容 C1（35）T/2R，T=1/50=0.02s,RV2/Iomax=12/0.5=24，所以C11667uF,取 C1=2200uF。為了防止穩(wěn)壓器產(chǎn)生高頻自激振蕩和抑制電路引入的高電頻，電路中接入 C2=1uF，C3=1uF 電容的作用是瞬時(shí)增減負(fù)載電流時(shí)不會(huì)引起輸出電壓有較大的波動(dòng)2.2.42.2.4 穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路由于穩(wěn)壓電路發(fā)生波動(dòng)、負(fù)載和溫度發(fā)生變化，濾波電路輸出的直流電壓會(huì)隨著變化。因此，為

13、了維持輸出電壓穩(wěn)定不變，還需加一級(jí)穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路的作用是當(dāng)外界因素（電網(wǎng)電壓、負(fù)載、環(huán)境溫度）等發(fā)生變化時(shí)，使輸出直流電壓不受影響，而維持穩(wěn)定的輸出。穩(wěn)壓電路一般采用集成穩(wěn)壓器和一些外圍元件組成。采用集成穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)的電源具有性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。這里選用三端集成穩(wěn)壓器 LM7812,LM7912 兩種穩(wěn)壓器：電路如下圖所示- 5 - 6 -第三章電路仿真第三章電路仿真及制作過程及制作過程3.13.1 電路仿真電路仿真仿真圖如下圖所示仿真結(jié)果如下圖所示3.23.2 PCBPCB 板制作板制作- 7 -3.33.3 實(shí)物圖實(shí)物圖- 8 -第四章電路第四章電路測(cè)試測(cè)試4.14.1 靜態(tài)調(diào)試靜

14、態(tài)調(diào)試當(dāng)連好電路板的線路時(shí)，先不要急著通電，而因該從以下幾個(gè)方面進(jìn)行檢測(cè)：A、對(duì)照原理圖，用萬用表一一檢查線路的各個(gè)接口是否接通，是否有短路、斷路或漏接的現(xiàn)象，如果有，因該及時(shí)改好電路連線。B、對(duì)照原理圖，檢查各元件是否接正確。4.24.2動(dòng)態(tài)調(diào)試動(dòng)態(tài)調(diào)試4.2.14.2.1實(shí)際電源輸出電壓實(shí)際電源輸出電壓接通220V 的電源，用數(shù)字萬用表對(duì)所設(shè)計(jì)的電路實(shí)物進(jìn)行測(cè)試，得到正電源輸出電壓為+12.37V，負(fù)電源輸出電壓為-11.82V4.2.24.2.2 內(nèi)阻測(cè)量?jī)?nèi)阻測(cè)量在輸入交流為 220V，分別測(cè)得負(fù)載電流為 0 及最大值時(shí)的/oOLVorVI 。負(fù)載電流輸出電壓（+12）輸出電壓（-12）

15、012.5412.55500mA11.82V11.78V則由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有： 12.54 11.820.72 OV11.7812.550.77OVV 帶入有/oOLorVI 14.4Ro ( )15.4Ro - 9 -結(jié)束語結(jié)束語本次課程設(shè)計(jì)是以小組的形式，通過與同學(xué)的討論與認(rèn)真計(jì)算設(shè)計(jì)分析所完成的，本次實(shí)驗(yàn)是從原理設(shè)計(jì)，器件選擇，電路搭設(shè)，電路調(diào)試完全自己動(dòng)手完成的實(shí)驗(yàn)，雖然實(shí)驗(yàn)本身并不復(fù)雜，設(shè)計(jì)難度也不大，但確使組員充分了解了完成一項(xiàng)設(shè)計(jì)任務(wù)所需完成的整個(gè)過程。特別是在實(shí)驗(yàn)的過程中遇到了一些問題，雖然都不復(fù)雜，但是經(jīng)過查找分析，最終獲得解決的。在設(shè)計(jì)過程中學(xué)到了很多關(guān)于電路調(diào)試和問題查找的知識(shí)。檢查電路，雖說需要較長(zhǎng)的時(shí)間，卻也體味到了解決問題的快感，最重要的是，知道應(yīng)該如何根據(jù)問題去檢查電路，減少盲目性，提高電路調(diào)試效率。怎樣看電路圖是學(xué)習(xí)模擬電子技術(shù)的一大難題。為了提高且掌握看圖、識(shí)圖、分析圖的方法和技巧，組員特地從圖書館借閱了一組專題文章，結(jié)合實(shí)際制作項(xiàng)目，詳細(xì)了解各類電路圖的基本原理和分析方法，內(nèi)容包括電源、放大、振蕩、變頻、調(diào)制解調(diào)、檢波、測(cè)量、顯示、控制等主要單元電路，并在此基礎(chǔ)上舉一反三，不斷提高自己的看圖、識(shí)圖和分析電路圖的能力。通過這種綜合訓(xùn)練，可以掌握電路設(shè)計(jì)的基本方法，