直流穩(wěn)壓電源電路

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 直流穩(wěn)壓電源電路1 引言模擬電子技術(shù)是計算機基礎理論的一個重要組成部分，是計算機科學與技術(shù)系的重要學科基礎課。模擬電子技術(shù)是一門研究對仿真信號進行處理的模擬電路的學科。它以半導體二極管、半導體三極管和場效應管為關鍵電子器件，包括功率放大電路、運算放大電路、反饋放大電路、信號運算與處理電路、信號產(chǎn)生電路、電源穩(wěn)壓電路等研究方向。直流穩(wěn)壓電源是指能為負載提供穩(wěn)定直流電源的電子裝置。它的供電電源大都是交流電源，當交流供電電源的電壓或負載電阻變化時，穩(wěn)壓器的直流輸出電壓都會保持穩(wěn)定。2 設計內(nèi)容和設計要求設計一個完整的直流穩(wěn)壓電源電路，其主要技術(shù)指標要求： 輸出電壓可調(diào)：U

2、o=+3V+15V 最大輸出電流：Iomax=800mA 輸出電壓變化量：Uo15mV 穩(wěn)壓系數(shù)：SV0.003。直流穩(wěn)壓電源是一種將220V工頻交流電轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓輸出的直流電壓的裝置，它需要變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四個環(huán)節(jié)才能完成，見圖1。3 設計原理（1）電源變壓器：是降壓變壓器，它將電網(wǎng)220V交流電壓變換成符合需要的交流電壓，并送給整流電路，變壓器的變比由變壓器的副邊電壓確定。（2）整流電路：利用單向?qū)щ娫?0Hz的正弦交流電變換成脈動的直流電（3）濾波電路：可以將整流電路輸出電壓中的交流成分大部分加以濾除，從而得到比較平滑的直流電壓。（4）穩(wěn)壓電路：穩(wěn)壓電路的功能是使輸出的直流電壓

3、穩(wěn)定，不隨交流電網(wǎng)電壓和負載的變化而變化。4 直流穩(wěn)壓電源電路*注：設計過程中的仿真圖均由調(diào)試完后的結(jié)果而來。4.1 變壓電源設計變壓器原理：變壓器是變換交流電壓、電流和阻抗的器件，當初級線圈中通有交流電變壓器原理圖流時，鐵芯（或磁芯）中便產(chǎn)生交流磁通，使次級線圈中感應出電壓（或電流）。如圖4-1-1中是一個10TO1的變壓器，他的作用是使變壓后的電壓為原來的1/10。圖4-1 變壓電源電路圖仿真后的波形圖4-1-2圖4-1-2 變壓電源仿真波形圖4.2 整流電路設計整流電路的作用是把交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能的電路。通常采用橋式整流器是利用二極管的單向?qū)ㄐ?，用來將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?。U20時，

4、D1,D3導通，D2,D4截至。電流通路：AD1R1D3U20時，D2,D4導通，D1,D3截至。電流通路：D2R1D4A加上4.1中的變壓電路得到了如圖4-2-1所示的電路。圖4-2-1 整流電路圖仿真測試后波形如圖4-2-2圖4-2-2 整流電路仿真波形圖4.3 濾波電路設計濾波電路其基本原理就是利用電路的頻率特性實現(xiàn)對信號中頻率成分的選擇。濾波是信號處理非常。根據(jù)高等數(shù)學理論，每一個滿足一定條件的信號，都可以被看成是由無限個正弦波疊加而成。而濾波電路只允許一定頻率范圍內(nèi)的信號成分正常通過，而另一部分頻率成分不能通過的電路。由此設計出濾波電路。如圖4-3-1。圖4-3-1 濾波電路圖仿真后

5、結(jié)果如圖4-3-2圖4-3-2 濾波電路仿真波形圖4.4 穩(wěn)壓電路設計穩(wěn)壓電路的作用是輸出穩(wěn)定的直流電壓。根據(jù)設計需要，如圖4-4-1所示，是一個串聯(lián)三極管穩(wěn)壓電路。主要依據(jù)質(zhì)量指標選擇電路方案，電路應當盡量簡單而又滿足指標要求。本次設計中，穩(wěn)壓系數(shù)Sr0.05、內(nèi)阻r0的要求不高，工作溫度變化不大，所以選用典型電路即可。220V交流電經(jīng)變壓器TF1降壓后，由D1硅堆進行橋式整流，得到脈動直流，然后由C1濾除其交流成份，得到直流電壓。圖4-4-1 穩(wěn)壓電路圖經(jīng)過仿真，得到如圖4-4-2所示的波形圖，輸出端（out）的參數(shù)為0-15V，如圖4-4-3，符合設計要求。圖4-4-2 穩(wěn)壓電路波形圖圖

6、4-4-3 穩(wěn)壓電路輸出端波形圖4.5 直流穩(wěn)壓電源電路如圖4-5-1。經(jīng)過測試，我選用的是一個7000歐的滑動變阻器，如果沒有此型號的可以用多個滑動變阻器串聯(lián)或者用10000歐的滑動變阻箱調(diào)到7000歐姆檔。圖4-5-1 直流穩(wěn)壓電源電路總圖在滑動變阻器阻值為7000歐姆時的仿真波形如圖4-5-2，輸出端（out）的電壓為3V。圖4-5-2 直流穩(wěn)壓電路輸出端仿真波形圖4.6 調(diào)試與測試根據(jù)設計出的總電路圖和仿真，逐漸確定所用的各電阻、電容的參數(shù)，如圖4-6中所示。經(jīng)過仿真得出如下波形，在滑動變阻器的阻值為7000歐時輸出端電壓為3V，阻值接近于0時輸出電壓為15V，符合設計要求。圖4-6

7、當滑動變阻器阻值為7000時的直流穩(wěn)壓電路波形仿真圖4.7 自制封裝另外，為了生成PCB圖，自制了電源和整流器的封裝，分別如圖8-1和圖8-2. 圖8-1 電源封裝 圖8-2 橋式整流器封裝5 元件清單。表1 電路各元器件清單名稱標示參數(shù)值封裝號電 源Vin220V/50HzDY變壓器TF110TO1DIP4電橋整流器D118DB05ZL電 容C1130FRAD0.1電 容C265FRAD0.1二極管D2100HF100PVTO-92A三極管Q12N1893TO-5電 阻R1700AXIAL0.4電 阻R21500AXIAL0.4電 阻R3950AXIAL0.4滑動變阻器R40-7000VR5

8、6 生成PCB印刷電路板仿真結(jié)果正確后，就可以開始進行PCB板的制作： (1) 繪制元件庫 (2) 繪制原理圖 (3) 繪制封裝庫 (4) 導入網(wǎng)線表 (5) 自動布線 (6) 手工調(diào)整如圖6圖6 直流穩(wěn)壓電路PCB板7 分析總結(jié)這次Protel課程設計歷時將近兩個月，我在完成本次課程設計的過程中學到了很多東西。本次課程設計與上學期同樣是Protel課程設計不同，更強調(diào)對我們設計思路的培養(yǎng)和設計能力的檢驗。在課程設計的過程中，我遇到了許多挫折。比如想要生成PCB板就要對各個元件進行封裝，一個元器件可以有不同的封裝號，一個封裝號也可以封裝不同的元器件，在網(wǎng)上查找元件對應封裝號時就經(jīng)常出現(xiàn)這種問題，這是就要對原理圖中的具體元件參數(shù)和封裝號進行比對，以免造成生成PCB板時找不到節(jié)點的錯誤；另外由于Win7系統(tǒng)與Protel99的相互不兼容也造成了一些不便。不過，挫折也是一份財富，這會在將來的畢業(yè)設計以及工作生活中給我提供經(jīng)驗。通過這次課程設計，我懂得了理論是實際結(jié)合是非常重要的，只有把所學到的理論與實踐結(jié)合起來，從實踐中得出結(jié)論，才能提高自己的動手能力和獨立思考能力。通過這次設計一個可調(diào)的直流穩(wěn)壓電源，讓我對Protel有了更深的了解。這次我們組設計的電路相對簡單一些，在生成了正確的PCB板后，自動布線后再經(jīng)過手動調(diào)整也使整個圖看起來比較明了。通過仿真我們可以驗證電路原理