正負(fù)穩(wěn)壓電路

1、 課程設(shè)計(jì)報(bào)告 設(shè)計(jì)課題：轉(zhuǎn)換直流電壓的設(shè)計(jì)專業(yè)班級：09電氣自動(dòng)化（3）班學(xué)生姓名：劉 毅 學(xué)生學(xué)號：2009301020301 設(shè) 計(jì) 地 點(diǎn) G1202 指導(dǎo)教師：鄒云峰、劉春玉 成 績： 2010-11-26目錄一、設(shè)計(jì)目的及要求······························&

2、#183;··································31、目的··············&#

3、183;·················································&#

4、183;·················32、要求·······························

5、83;·················································

6、83;·3二、系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)···············································

7、························3三、系統(tǒng)的詳細(xì)方案························&#

8、183;··········································43.2元器件選擇······

9、;··················································

10、;·················43.3設(shè)計(jì)原理·······························

11、83;··········································4四、過程說明······&#

12、183;·················································&#

13、183;······················91使用專業(yè)軟件介紹·························

14、3;·······································92畫圖與仿真·········

15、83;·················································

16、83;···············12五、心得體會(huì)·································&

17、#183;············································12六、附錄····&

18、#183;·················································&

19、#183;·······························131、元件清單 ················

20、3;·················································

21、3;·······132、參考文獻(xiàn)·········································&#

22、183;··································14直流轉(zhuǎn)換電壓的設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)目的及要求 目的：1.掌握直流穩(wěn)壓電路的調(diào)試及主要技術(shù)指標(biāo)的測試方法；2.選擇變壓器整流二極管、濾波電容及集成電壓器來設(shè)計(jì)直流穩(wěn)壓電源；3. 初步熟悉并學(xué)

23、會(huì)了工程設(shè)計(jì)仿真軟件multisim的使用，明白了這一款軟件對于仿真的重要作用.4.培養(yǎng)綜合應(yīng)用能力和實(shí)踐能力要求：1、 具有正負(fù)對稱輸出，可調(diào)電壓范圍：0±12V ；2、 通過轉(zhuǎn)接，可變成正負(fù)穩(wěn)壓電源；3、固定直流穩(wěn)壓電源電路，能產(chǎn)生一定范圍內(nèi)的正負(fù)輸出電壓，采用正、負(fù)工作電源的集成電路使用。三、系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 四、系統(tǒng)的詳細(xì)方案1設(shè)計(jì)原理該固定直流穩(wěn)壓電源電路由輸入變換電路和穩(wěn)壓電路組成。輸人變換電路由電源開關(guān)S電源變壓器T、整流穩(wěn)壓管Dl-D4和濾波電容器Cl-C12組成。穩(wěn)壓電路由三端穩(wěn)壓集成電路Lm317和電容器C4-C6組成。接通S，交流220V電壓經(jīng)T降壓、Dl-D4整流

24、、Cl-C12濾波及LM317穩(wěn)壓后，分別產(chǎn)生一組電壓值，電路中，Dl和D2起半波整流作用，D3和D4起全波整流作用。輸出端P1和P2提供正向電壓值，輸出端P2和P3提供負(fù)向電壓值。經(jīng)過調(diào)整滑動(dòng)變阻器RW1和RW2分別調(diào)整輸出端電壓正負(fù)值的大小2元器件的選擇2.1 C2和C11分別為耐壓值為16V的鋁電解電容器，其大小為3300UF 鋁電解電容器是由鋁圓筒做負(fù)極，里面裝有液體電解質(zhì)，插入一片彎曲的鋁帶做正極而制成的電容器。2.2 C5和C9分別為陶瓷片電容器其大小為0.1UF 陶瓷電容器 （ceramic capacitor；ceramic condenser ） 就是用陶瓷作為電介質(zhì)，在陶瓷

25、基體兩面噴涂銀層，然后經(jīng)低溫?zé)摄y質(zhì)薄膜作極板而制成。它的外形以片式居多，也有管形、圓形等形狀。2.3 DI和D2選用IN4007型硅整流二極管D3和D4選用lN4004型硅整流二極管2.3.1 整流二極管1N4007 電流為1A耐壓1200V  工作溫度 -65-150。特性:低正向壓降、高電流容量、高穩(wěn)定性 本體上標(biāo)明極性、任意位置安裝、UL認(rèn)證的阻燃性環(huán)氧2.3.2 整流二極管1N4004 電流為1A耐壓1200V  工作溫度 -65-150。特性:低正向壓降、高電流容量、高穩(wěn)定性2.4 兩個(gè)固定式三端穩(wěn)壓集成電路LM317lm317是可調(diào)節(jié)3端正電壓穩(wěn)壓器，在輸出電

26、壓范圍1.2伏到37伏時(shí)能夠提供超過1.5安的電流，此穩(wěn)壓器非常易于使用LM317作為輸出電壓可變的集成三端穩(wěn)壓塊，是一種使用方便、應(yīng)用廣泛的集成穩(wěn)壓塊。經(jīng)常用317穩(wěn)壓塊制作輸出電壓可變的穩(wěn)壓電源。 穩(wěn)壓電源的輸出電壓可用下式計(jì)算，Vo1.25（1R2/R1）。僅僅從公式本身看，R1、R2的電阻值可以隨意設(shè)定。然而作為穩(wěn)壓電源的輸出電壓計(jì)算公式，R1和R2的阻值是不能隨意設(shè)定的。 首先317穩(wěn)壓塊的輸出電壓變化范圍是Vo1.25V37V（高輸出電壓的317穩(wěn)壓塊如LM317HVA、LM317HVK等，其輸出電壓變化范圍是Vo1.25V45V），所以R2/R1的比值范圍只能是028.6。 其次

27、是317穩(wěn)壓塊都有一個(gè)最小穩(wěn)定工作電流，有的資料稱為最小輸出電流，也有的資料稱為最小泄放電流。最小穩(wěn)定工作電流的值一般為1.5mA。最小穩(wěn)定工作電流一般不大于5mA。當(dāng)317穩(wěn)壓塊的輸出電流小于其最小穩(wěn)定工作電流時(shí)，317穩(wěn)壓塊就不能正常工作。當(dāng)317穩(wěn)壓塊的輸出電流大于其最小穩(wěn)定工作電流時(shí)，317穩(wěn)壓塊就可以輸出穩(wěn)定的直流電壓。如果用317穩(wěn)壓塊制作穩(wěn)壓電源時(shí)（如圖所示），沒有注意317穩(wěn)壓塊的最小穩(wěn)定工作電流，那么你制作的穩(wěn)壓電源可能會(huì)出現(xiàn)下述不正?，F(xiàn)象：穩(wěn)壓電源輸出的有載電壓和空載電壓差別較大。 在應(yīng)用中，為了電路的穩(wěn)定工作，在一般情況下，還需要接二極管作為保護(hù)電路，防止電路中的電容放電

28、時(shí)的高壓把317燒壞。要解決317穩(wěn)壓塊最小穩(wěn)定工作電流的問題，可以通過設(shè)定R1和R2阻值的大小，而使317穩(wěn)壓塊空載時(shí)輸出的電流大于或等于其最小穩(wěn)定工作電流，從而保證317穩(wěn)壓塊在空載時(shí)能夠穩(wěn)定地工作。此時(shí)，只要保證Vo/（R1R2）1.5mA，就可以保證317穩(wěn)壓塊在空載時(shí)能夠穩(wěn)定地工作。上式中的1.5mA為317穩(wěn)壓塊的最小穩(wěn)定工作電流。當(dāng)然，只要能保證317穩(wěn)壓塊在空載時(shí)能夠穩(wěn)定地工作，Vo/（R1R2）的值也可以設(shè)定為大于1.5mA的任意值。 經(jīng)計(jì)算可知R1的最大取值為R10.83K。又因?yàn)镽2/R1的最大值為28.6。所以R2的最大取值為R223.74K。在使用317穩(wěn)壓塊的輸出電

29、壓計(jì)算公式計(jì)算其輸出電壓時(shí)，必須保證R10.83K，R223.74K兩個(gè)不等式同時(shí)成立，才能保證317穩(wěn)壓塊在空載時(shí)能夠穩(wěn)定地工作。 當(dāng)然在317穩(wěn)壓塊的輸出端并聯(lián)泄流電阻R（如圖所示），也可以為317穩(wěn)壓塊提供最小穩(wěn)定工作電流。但是，由于并聯(lián)的泄流電阻不能隨輸出電壓的變化而變化，如果要保證317穩(wěn)壓塊在輸出電壓為1.25V時(shí)，其輸出電流大于其最小穩(wěn)定工作電流，則在317穩(wěn)壓塊的輸出電壓為37V時(shí)，流過泄流電阻的電流就太大了，這樣不僅浪費(fèi)了電能，而且增加了317穩(wěn)壓塊的負(fù)擔(dān)，不是一種妥當(dāng)?shù)霓k法。 實(shí)際應(yīng)用電路圖如下：   LM317實(shí)際應(yīng)用電路原理圖LM337是比較常見的降

30、壓型線性穩(wěn)壓器,目前市面上有很多家有提供同型號性能相近的產(chǎn)品。同一品牌可能有不同的外觀和品質(zhì)，這點(diǎn)需要注意。如果要構(gòu)成對稱雙電源輸出，最好挑選同品牌同一生產(chǎn)批號的產(chǎn)品。 LM337 的輸出電壓范圍是 -1.2V 至 -37V，負(fù)載電流最大為 0.5A-5A。它的使用非常簡單，僅需兩個(gè)外接電阻來設(shè)置輸出電壓。此外它的線性調(diào)整率和負(fù)載調(diào)整率也比標(biāo)準(zhǔn)的固定穩(wěn)壓器好。LM337 內(nèi)置有過載保護(hù)、安全區(qū)保護(hù)等多種保護(hù)電路。 通常 LM337 不需要外接電容，除非輸入濾波電容到 LM337 輸入端的連線超過 6 英寸（約 15 厘米）。使用輸出電容能改變瞬態(tài)響應(yīng)。調(diào)整端使用濾波電容能得到比標(biāo)準(zhǔn)三端穩(wěn)壓器高

31、的多的紋波抑制比。 LM337 能夠有許多特殊的用法。比如把調(diào)整端懸浮到一個(gè)較高的電壓上，可以用來調(diào)節(jié)高達(dá)數(shù)百伏的電壓，只要輸入輸出壓差不超過 LM337 的極限就行。當(dāng)然還要避免輸出端短路。還可以把調(diào)整端接到一個(gè)可編程電壓上，實(shí)現(xiàn)可編程的電源輸出。 為前置級音響電路、精密電路、電子制作等對電源要求實(shí)現(xiàn)高精度供電的電路，其內(nèi)阻小，電壓穩(wěn)定，噪音極低，輸出紋波?。ㄝ敵龆藘H用100uf），能有效的保證電路的高度穩(wěn)定工作，提高瞬態(tài)特性和高頻特性。 特性簡介 典型線性調(diào)整率 0.01%。 80dB 紋波抑制比。 輸出短路保護(hù)。 過流、過熱保護(hù)。 調(diào)整管安全工作區(qū)保護(hù)。 輸入輸出最小壓差降為0.2V 2

32、.5 S選用觸點(diǎn)負(fù)荷為5A、220V的電源開關(guān)2.6 T選用3-5W、二次電壓為雙正負(fù)9V的電源變源 變壓器-利用電磁感應(yīng)原理，從一個(gè)電路向另一個(gè)電路傳遞電能或傳輸信號的一種電器是電能傳遞或作為信號傳輸?shù)闹匾?1.變壓器 - 靜止的電磁裝置 變壓器可將一種電壓的交流電能變換為同頻率的另一種電壓的交流電能 電壓器的主要部件是一個(gè)鐵心和套在鐵心上的兩個(gè)繞組。 變壓器原理與電源相連的線圈，接收交流電能，稱為一次繞組 與負(fù)載相連的線圈，送出交流電能，稱為二次繞組 一次繞組的 二次繞組的 電壓相量 U1 電壓相量 U2 電流相量 I1 電流相量 I2 電動(dòng)勢相量 E1 電動(dòng)勢相量 E2 匝數(shù) N1

33、匝數(shù) N2 同時(shí)交鏈一次，二次繞組的磁通量的相量為 m ,該磁通量稱為主磁通2.7碳膜電阻器    碳膜電阻碳膜電阻（碳薄膜電阻）為最早期也最普遍使用的電阻器，利用真空噴涂技術(shù)在瓷棒上面噴涂一層碳膜，再將碳膜外層加工切割成螺旋紋狀，依照螺旋紋的多寡來定其電阻值，螺旋紋愈多時(shí)表示電阻值愈大。最后在外層涂上環(huán)氧樹脂密封保護(hù)而成。其阻值誤差雖然較金屬皮膜電阻高，但價(jià)錢便宜。五、過程說明I、使用專業(yè)軟件介紹·Multisim是美國國家儀器（NI）有限公司推出的以Windows為基礎(chǔ)的仿真工具，適用于板級的模擬/數(shù)字電路板的設(shè)計(jì)工作。它包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描

34、述語言輸入方式，具有豐富的仿真分析能力NI Multisim軟件是一個(gè)專門用于電子電路仿真與設(shè)計(jì)的EDA工具軟件。作為 Windows 下運(yùn)行的個(gè)人桌面電子設(shè)計(jì)工具，NI Multisim 是一個(gè)完整的集成化設(shè)計(jì)環(huán)境。NI Multisim計(jì)算機(jī)仿真與虛擬儀器技術(shù)可以很好地解決理論教學(xué)與實(shí)際動(dòng)手實(shí)驗(yàn)相脫節(jié)的這一問題。學(xué)員可以很方便地把剛剛學(xué)到的理論知識用計(jì)算機(jī)仿真真實(shí)的再現(xiàn)出來，并且可以用虛擬儀器技術(shù)創(chuàng)造出真正屬于自己的儀表。NI Multisim軟件絕對是電子學(xué)教學(xué)的首選軟件工具。 直觀的圖形界面 整個(gè)操作界面就像一個(gè)電子實(shí)驗(yàn)工作臺，繪制電路所需的元器件和仿真所需的測試儀器均可直接拖放到屏幕

35、上，輕點(diǎn)鼠標(biāo)可用導(dǎo)線將它們連接起來，軟件儀器的控制面板和操作方式都與實(shí)物相似，測量數(shù)據(jù)、波形和特性曲線如同在真實(shí)儀器上看到的。 豐富的元器件 提供了世界主流元件提供商的超過17000多種元件，同時(shí)能方便的對元件各種參數(shù)進(jìn)行編輯修改，能利用模型生成器以及代碼模式創(chuàng)建模型等功能，創(chuàng)建自己的元器件。 強(qiáng)大的仿真能力 以SPICE3F5和Xspice的內(nèi)核作為仿真的引擎，通過Electronic workbench 帶有的增強(qiáng)設(shè)計(jì)功能將數(shù)字和混合模式的仿真性能進(jìn)行優(yōu)化。包括SPICE仿真、RF仿真、MCU仿真、VHDL仿真、電路向?qū)У裙δ?。豐富的測試儀器 提供了22種虛擬儀器進(jìn)行電路動(dòng)作的測量。.完備

36、的分析手段 Multisimt提供了許多分析功能。獨(dú)特的射頻(RF)模塊   提供基本射頻電路的設(shè)計(jì)、分析和仿真。射頻模塊由RF-specific（射頻特殊元件，包括自定義的RF SPICE模型）、用于創(chuàng)建用戶自定義的RF模型的模型生成器、兩個(gè)RF-specific儀器（Spectrum Analyzer頻譜分析儀和Network Analyzer網(wǎng)絡(luò)分析儀）、一些RF-specific分析（電路特性、匹配網(wǎng)絡(luò)單元、噪聲系數(shù)）等組成MCU模塊 支持4種類型的單片機(jī)芯片,支持對外部RAM、外部ROM、鍵盤和LCD等外圍設(shè)備的仿真，分別對4 種類型芯片提供匯編和編譯支持；所建項(xiàng)

37、目支持C代碼、匯編代碼以及16進(jìn)制代碼,并兼容第三方工具源代碼；包含設(shè)置斷點(diǎn)、單步運(yùn)行、查看和編輯內(nèi)部RAM、特殊功能寄存器等高級調(diào)試功能。 完善的后處理 對分析結(jié)果進(jìn)行的數(shù)學(xué)運(yùn)算操作類型包括算術(shù)運(yùn)算、三角運(yùn)算、指數(shù)運(yùn)行、對數(shù)運(yùn)算、復(fù)合運(yùn)算、向量運(yùn)算和邏輯運(yùn)算等； 詳細(xì)的報(bào)告 能夠呈現(xiàn)材料清單、元件詳細(xì)報(bào)告、網(wǎng)絡(luò)報(bào)表、原理圖統(tǒng)計(jì)報(bào)告、多余門電路報(bào)告、模型數(shù)據(jù)報(bào)告、交叉報(bào)表7種報(bào)告。兼容性好的信息轉(zhuǎn)換   提供了轉(zhuǎn)換原理圖和仿真數(shù)據(jù)到其他程序的方法，可以輸出原理圖到PCB布線（如Ultiboard、OrCAD、PADS Layout2005、P-CAD和Protel）；輸出仿

38、真結(jié)果到MathCAD、Excel或LabVIEW；輸出網(wǎng)絡(luò)表文件；向前和返回注；提供Internet Design Sharing（互聯(lián)網(wǎng)共享文件）2.電路的構(gòu)建及仿真：單元電路、功能電路、單片機(jī)硬件電路的構(gòu)建及相應(yīng)軟件調(diào)試的仿真。 系統(tǒng)的組成及仿真：Commsim 是一個(gè)理想的通信系統(tǒng)的教學(xué)軟件。它很適用于如信號與系統(tǒng)、通信、網(wǎng)絡(luò)等課程，難度適合從一般介紹到高級。使學(xué)生學(xué)的更快并且掌握的更多。 Commsim含有200多個(gè)通用通信和數(shù)學(xué)模塊，包含工業(yè)中的大部分編碼器，調(diào)制器，濾波器，信號源，信道等，Commsim 中的模塊和通常通信技術(shù)中的很一致，這可以確保你的學(xué)生學(xué)會(huì)當(dāng)今所有最重要的通信

39、技術(shù)。 要觀察仿真的結(jié)果，你可以有多種選擇：時(shí)域，頻域，XY圖，對數(shù)坐標(biāo)，比特誤碼率，眼圖和功率譜。 儀表儀器的原理及制造仿真：可以任意制造出屬于自己的虛擬儀器、儀表，并在計(jì)算機(jī)仿真環(huán)境和實(shí)際環(huán)境中進(jìn)行使用。 4. 軟件以圖形界面為主，采用菜單、工具欄和熱鍵相結(jié)合的方式，具有一般Windows應(yīng)用軟件的界面風(fēng)格，用戶可以根據(jù)自己的習(xí)慣和熟悉程度自如使用。 第一節(jié)、Multisim的主窗口界面。 啟動(dòng)Multisim 2001后，將出現(xiàn)如圖1所示的界面。 界面由多個(gè)區(qū)域構(gòu)成：菜單欄，各種工具欄，電路輸入窗口，狀態(tài)條，列表框等。通過對各部分的操作可以實(shí)現(xiàn)電路圖的輸入、編輯，并根據(jù)需要對電路進(jìn)行相應(yīng)

40、的觀測和分析。用戶可以通過菜單或工具欄改變主窗口的視圖內(nèi)容。 二、菜單欄 菜單欄位于界面的上方，通過菜單可以對Multisim的所有功能進(jìn)行操作。 不難看出菜單中有一些與大多數(shù)Windows平臺上的應(yīng)用軟件一致的功能選項(xiàng)，如File，Edit，View，Options，Help。此外，還有一些EDA軟件專用的選項(xiàng)，如Place，Simulation，Transfer以及Tool等。第二節(jié) Multisim對元器件的管理EDA軟件所能提供的元器件的多少以及元器件模型的準(zhǔn)確性都直接決定了該EDA軟件的質(zhì)量和易用性。Multisim為用戶提供了豐富的元器件，并以開放的形式管理元器件，使得用戶能夠自己

41、添加所需要的元器件第三節(jié) 輸入并編輯電路輸入電路圖是分析和設(shè)計(jì)工作的第一步，用戶從元器件庫中選擇需要的元器件放置在電路圖中并連接起來,為分析和仿真做準(zhǔn)備。第四節(jié) 虛擬儀器及其使用對電路進(jìn)行仿真運(yùn)行，通過對運(yùn)行結(jié)果的分析，判斷設(shè)計(jì)是否正確合理，是EDA軟件的一項(xiàng)主要功能。為此，Multisim為用戶提供了類型豐富的虛擬儀器，可以從Design工具欄®Instruments工具欄，或用菜單命令（Simulation/ instrument）選用這11種儀表，如下圖所示。在選用后，各種虛擬儀表都以面板的方式顯示在電路中。第五節(jié) 電路實(shí)例這節(jié)將以3個(gè)電路實(shí)例說明Multisim在電路設(shè)計(jì)和分析中的使用方法。Mul