設計制作一串聯(lián)型可調兩路輸出直流穩(wěn)壓正電源

1、 課程設計說明書課程設計名稱： 模擬電路 課程設計題目： 設計制作一串聯(lián)型可調兩路輸出 直流穩(wěn)壓正電源 學 院 名 稱： 信息工程學院 專業(yè)： 班級： 學號： 姓名： 評分： 教師： 20 12 年 2 月 22 日 模擬電路 課程設計任務書20 11 20 12 學年 第 2 學期第 1 周 2 周 題目設計制作一串聯(lián)型可調兩路輸出直流穩(wěn)壓正電源電路內容及要求設計任務和要求 一路輸出直流電壓12V；另一路輸出512V連續(xù)可調直流穩(wěn)壓電源。 輸出電流IOm=200mA；穩(wěn)壓系數(shù)Sr0.05；能根據(jù)題目的要求，綜合所學知識，進行資料查詢、系統(tǒng)設計、選用合適的元器件，先仿真通過后，用萬能板或實驗箱

2、制作調試和進行結果分析，按學院要求的格式寫出總結報告。進度安排1. 布置任務、查閱資料、選擇方案，領儀器設備： 3天； 2. 領元器件、制作、焊接：3天3調試： 3.5天4. 驗收：0.5天學生姓名：黃洋 彭文聞指導時間：2011年2月21日3月4日指導地點：E-507室任務下達2011年 2月 12 日任務完成2010 年 2 月 22 日考核方式1.評閱 2.答辯 3.實際操作 4.其它指導教師 系（部）主任 目 錄摘要4 前言5 第一章 設計任務與方案 6第二章 設計電路圖及仿真 7 第三章 原件及其介紹 8第四章 設計原理及參數(shù)計算 9第五章 實驗仿真驗證 10第六章 實驗結果及其分析

3、 11第七章 實驗結論及其體會 14附表 元件清單 16附錄 參考文獻 17摘要隨著生活的各式各樣，我們生活所需要的產(chǎn)品的品種也越來越多，其中絕大多數(shù)產(chǎn)品為電子產(chǎn)品，不同的產(chǎn)品工作時所需要的電源電壓也不同，因而對電源的性能和參數(shù)要求也不同。目前，各種直流電源產(chǎn)品充斥著市場，電源技術已經(jīng)比較成熟。然而，基于成本的考慮，對于電源性能要求不是很高的場合，可采用帶有過流保護的集成穩(wěn)壓電路，同樣能滿足產(chǎn)品的要求。本次設計的題目為設計一串聯(lián)型可調兩路直流穩(wěn)壓正電源：先是經(jīng)過家用交流電源流過變壓器得到一個大約十五伏的電壓U1，然后U1經(jīng)過一個橋堆進行整流在橋堆的輸出端加兩個電容C1、C2進行濾波，濾波后再通

4、過LM7812（具體參數(shù)參照手冊）輸出一個固定的12V電壓，這樣就可以在一路輸出固定的電壓。在LM7812的輸出端加一個電阻R3，調整端加一個固定電阻R1和一電位器R2，這樣輸出的電壓就可以在512V范圍內可調。 經(jīng)過自己對試驗原理的全面貫徹，以及相關技術的掌握，和反復的調試，經(jīng)過自己的不斷的努力，老師的耐心的指導，終于把這個串聯(lián)型兩路輸出直流穩(wěn)壓輸出正電源電路。 前言隨著社會的發(fā)展，科學技術的不斷進步，對電子產(chǎn)品的性能要求也更高。我們做為21世紀的一名學電子的大學生，不僅要將理論知識學會，更應該將其應用與我們的日常生活中去，使理論與實踐很好的結合起來。電子課程設計是電子技術學習中的一個非常重

5、要的實踐環(huán)節(jié)，能夠真正體現(xiàn)我們是否完全吸收了所學的知識。在電子市場，各種各樣的串聯(lián)穩(wěn)壓電源琳瑯滿目，但大多數(shù)成本都不低，基于成本考慮，我們可以應用所學的知識自己設計一個簡單的電路。大部分電壓都是正電源，而人們的需求也日益豐富，所以直流穩(wěn)壓負電源也越來越多。尤其是在學校，我們所用的許多電源都是自己學校設計的，電壓大概在120之間可調。雖然現(xiàn)在的電源很普遍，技術也很成熟，但其中的電路設計分析的思路仍值得我們去學習和研究。又因為其簡單、易做、易設計。對材料無特別要求的特點。使得直流穩(wěn)壓電源的設計能廣泛應用與課程設計中。通過電子課程設計，鍛煉學生綜合運用電子技術基礎知識及動手能力，使學生加強了對模擬電

6、子技術和電路的理解，學會查閱資料、方案比較、方案選擇以及原理圖設計、計算、制作、調試等基本技能，增強分析、解決實際問題的能力。 第一章 設計任務與設計方案設計制作一串聯(lián)型可調兩路輸出直流穩(wěn)壓正電源電路1、 設計任務與要求(1)一路輸出直流電壓12V；另一路輸出512V連續(xù)可調直流穩(wěn)壓電源。(2)輸出電流IOm=200mA；(3)穩(wěn)壓系數(shù)Sr0.05；二、方案設計與論證直流穩(wěn)壓電源是電子設備能量的提供者，對直流電源要求是：輸出電壓的幅值穩(wěn)定，平滑，變換頻率高，負載能力強，溫度穩(wěn)定性好。（1） 整流電路： 交流電壓轉變成單向脈動直流電壓a、半波整流其原理是利用半導體的單向導電性組成的各種整流電路。

7、U0=U2=0.45U2b、橋式整流其原理是四個二極管的合理連接 使交流電轉換成直流電，并且是全波整流。而單相橋式整流電路與半波整流電路相比，在相同的變壓器副邊電壓下，對二極管的參數(shù)要求一樣，但直流大小是半波整流的兩倍，輸出電壓高、變壓器利用率高、脈動小等優(yōu)點，因此在次設計中選用單相橋式整流電路。（2）濾波電路：經(jīng)整流后的電壓仍具有較大的交流分量，不能直接輸出變?yōu)橹绷麟娫?，必須通過濾波電路將交流分量濾掉，盡量保留其輸出中的直流分量，才能獲得比較平穩(wěn)的直流分量，使之波形變得平滑，接近理想的的直流電源。因此可以利用電容兩端電壓不能突變或流經(jīng)電感的電流不能突變的特點，將電容與負載并聯(lián)，或將電感與負載

8、串聯(lián)就能起來濾波作用。（3）穩(wěn)壓電路： 由于濾波后的直流電壓Ui受電網(wǎng)電壓的波動和負載電流變化的影響，很難保證輸出電流電壓的穩(wěn)定。所以必須在濾波電路和負載之間加上一個穩(wěn)壓電路，才能保證輸出直流電壓的進一步穩(wěn)定。如圖就是由橋堆和電容組成的整流當交流電電流流過橋堆時，負方向的電流改變方向，以正方向的形式從橋堆中流出，從而形成如圖中的綠色部分的電流。當這種電流經(jīng)過電容的濾波效果就形成了較為平滑的直流電流。第二章 設計電路圖設計的實驗電路 第三章 元件及其介紹（1）變壓器：型號AIR_CORE_XFORMEP。變壓器的最基本型式，包括兩組繞有導線的線圈，并且彼此以電感方式稱合一起。當一交流電 (具有某

9、一已知頻率)流于其中之一組線圈時，于另一組線圈中將感應出具有相同頻率之交流電壓，而感應的電壓大小取決于兩線圈耦合及磁交鏈之程度。 一般指連接交流電源的線圈稱之為一次線圈;而跨于此線圈的電壓稱之為一次電壓.。在二次線圈的感應電壓可能大于或小于一次電壓，是由一次線圈與二次線圈間的匝數(shù)比所決定的。因此，變壓器區(qū)分為升壓與降壓變壓器兩種。 在此次實驗中我們采用降壓變壓器，目的是將220V交流電降到我們所需的的范圍。（2）橋堆： 型號 3N247橋堆是一種電子元件，內部由多個二極管組成.主要作用是整流，調整電流方向。用橋堆整流是比較好的，首先是很方便，而且它內部的四個管子一般是挑選配對的，所以其性能較接

10、近，還有就是大功率的整流時，橋堆上都可以裝散熱塊 簡化，使工作時性能更穩(wěn)定，當然使用場合不同也要選擇不同的橋堆，不能只看耐壓是否夠，比如高頻特性等。在實驗中，我們的設計的是直流電源，所以我們需對降壓產(chǎn)生的交流進行整流，故選擇此橋堆。(3)三端穩(wěn)壓器： 型號LM7812 三端穩(wěn)壓器，主要有兩種，一種輸出電壓是固定的，稱為固定輸出三端穩(wěn)壓器，另一種輸出電壓是可調的，稱為可調輸出三端穩(wěn)壓器，其基本原理相同，均采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。因此在實驗中，我們要產(chǎn)生一固定電壓12V，故選擇型號為型號LM7812KC的三端穩(wěn)壓器。 下圖為LM7812內部原理圖：（4）電容： 2個0.1uF 1個uF 1個470uF

11、。其中470uF的電容是濾波電容，所以其值要較大。0.1uF和1uF的電容都是用于抵消長線傳輸而引起的電感，其容量一般在1uF以下。（5）電阻： 1個24 1個64。 電位器 34。根據(jù)設計要要求可計算出各個電阻的值。（6）開關： 單刀開關 1個 第四章 設計原理及參數(shù)計算一、電路工作原理當220 交流電經(jīng)變壓器產(chǎn)生低壓交流電時，電流信號經(jīng)過橋堆時產(chǎn)生單向脈動電壓，然后再經(jīng)過濾波電路的濾波輸出交流成分較少的平滑的直流電壓，最后經(jīng)過LM7812的穩(wěn)壓作用輸出固定的直流電壓12V，所以可以借鑒這的電壓，產(chǎn)生一組固定的電壓12V，另一組可調式電壓可由電阻與電位器組成的電路得到范圍為5-12的電壓。二

12、、元件參數(shù)的計算由模擬電路基礎教程可知，W7812的輸入有效值電壓U3=19V，而經(jīng)過電容的濾波效應，所以在經(jīng)過橋堆之前的電壓U2=U3/1.2=15.83V，由此可以算出變壓器的匝數(shù)比N1:N2約為220/15.83/1.414約為10:1。電容C1的選擇，因為C1為濾波電容，從理論上來講，濾波電容越大，放電過程越慢，輸出電壓越平滑，平均值越高。但在實際上，電容的容量越大，不但體積越大，而卻會使整流二極管流過的沖擊電流更大。根據(jù)參考文獻，可選擇電容C1470uf。電容C2用于抵消長線傳輸而引起的電感，其容量可選擇在1uF以下，故選擇C20.1uF;電容C3改善負載的瞬態(tài)響應，其容量可選1uF

13、及以下。但若C3大，則會在穩(wěn)壓器輸入端斷開時，C3通過穩(wěn)壓器放電，所以選擇C3=0.1uF。同理可選擇C4=1uF。由于實驗要求輸出電流IOm=200mA，所亦可根據(jù)固定端的電壓可確定R3=12/0.2=60，根據(jù)穩(wěn)壓器輸出端與公共端電流恒定不變電流I=12/60=0.2A，設計要求的電壓范圍，當R2接入組織為0時，I*R1=5，可以算出R1的阻值，當R2輸入最大阻值時，有（R1+R2）=12，以及根據(jù)仿真結果可以精確算出電阻R1=24，以及電位器R2阻值的組織范圍為034。 第五章 實驗仿真驗證實驗仿真電路圖如下(1) 圖示波形為開關閉合時輸出電壓（2）圖示波形為開關斷開時調節(jié)滑動變阻器至最

14、小時的電壓（3）圖示波形為開關斷開時調節(jié)滑動變阻器至中間時的電壓（4）圖示波形為開關斷開時調節(jié)滑動變阻器至最大時的電壓第六章 實驗結果及分析實驗焊接、調試及實驗結果分析我們在領完元器件之后，按照已畫好的電路圖，把元器件在PPC板上進行排版，然后按照元器件從低到高進行焊接。為了減小連線的復雜度，我們合理調整了電路元件布局，使連線盡可能少，元件分布盡可能美觀，完成一個完整的電路。焊錫使錫盡可能多一些，這樣元件就更加牢固。 由于實驗元件限制，我們沒有合適的變壓器，導致電壓達不到要求，但我們通過改變電阻參數(shù)的設置，最終解決了電壓調節(jié)范圍的問題。在接入輸入信號時，用萬用表測量輸出電壓數(shù)值其結果如下：輸入

15、電壓U=220Vf=50Hz固定端輸出電壓U1=12.0V可調多輸出電壓U2=3.16V13.2V在此次設計任務中我們的實驗結果與理論結果保持一致，并且滿足設計任務要求。我們所設計的串聯(lián)型可調兩路輸出直流穩(wěn)壓電源準確度很高，有一定的實用價值，并且可以應用于我們生活中使用。此次的設計制作雖然滿足設計要求，但是要想提高電路工作的穩(wěn)定性和實用性還存在一些差距，這需要我們更加深入的學習研究才能達到。 第七章 實驗結論及體會結論與心得 一個學期結束了，在上了這么久的模擬電子技術基本教程，通過模電的課程設計，我發(fā)現(xiàn)了許多的問題。發(fā)現(xiàn)自己對模擬電路這門課還存在很多的不足之處，理論知識的理解不是很深，對理論知

16、識的的靈活運用還不夠好。通過對該電路的設計、焊接、調試，使我對模電有了新的認識，發(fā)現(xiàn)模電越來越接近生活，我們可以對自己感興趣的東西進行更多的嘗試。 通過課程設計使我有效的結合所學知識，把理論應用于實踐。在調試過程中我發(fā)現(xiàn)我們沒有充分的考慮提供的變壓器，因而輸入電壓達不到要求，從而導致調試結果與理論值有一定差距。后來通過合理的改變電阻的分配才達到要求。這使我懂得要如何分析錯誤來源，使我更加快速而精準的找出錯誤所在的地方并正確改正，以達到課設要求。在這次課設中充分鍛煉了自己的動手能力，熟練掌握了焊接技術。學會了如何查找資料是自己的設計達到合理的要求。雖然在在設計過程遇到一些困難，但是經(jīng)過自己查閱的資料和老師細心的指導，是我們克服種種困難，終于在最后把這個串聯(lián)二路輸出直流穩(wěn)壓電源設計出來了。并且，通過此次課程設計任務使我加深了對直流穩(wěn)壓電源的進