模電課程設計示例

這個格式僅供大家參考，具體的請嚴格按照模板上的要求來寫！！摘要直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器，整流濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成。變壓器把交流電壓變?yōu)樗枰牡蛪航涣麟姟Ｕ髌靼呀涣麟娮優(yōu)橹绷髅}動信號。經濾波后，穩(wěn)壓器再把不穩(wěn)定的直流電壓變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓輸出。本設計主要采用多路輸出直流穩(wěn)壓構成集成穩(wěn)壓電路，通過變壓，整流，濾波，穩(wěn)壓過程將220V交流電，變?yōu)榉€(wěn)定的直流電，并實現電壓可在+3~+18V可調和實現固定輸出電壓（+5v與-5v）。關鍵詞：直流；穩(wěn)壓；變壓AbstractThedirectcurrentissteadytopressthepowersupplygeneralfrompowertransformer,commutatetheanelectriccircuitandsteady,presstheelectriccircuitconstitute.Transformerthelow-pressurealternatecurrentthatelectricvoltageneedwhenchangingintoinexchangesinelectricityinmunicipal.Commutatingthemachinechangeintothedirectcurrenttothealternatecurrent.Throughtheanempress,itissteadytopressthemachinechangeintothestabledirectcurrentelectricvoltageexportationtotheunsteadydirectcurrentelectricvoltageagain.Themainadoptioninthisdesignissteadytopressthesliceconstitutestogathersteadytopresstheelectriccircuit,passingtochangetopress,commutating,thewavesteadyranoverthedistanceanalternatecurrent,changeintothestabledirectcurrent,andrealizestheelectrivoltagecanbeadjustableinthe+3~+18Vs.Keywords:LM317;steadypress;changetopress.·1前言在大二的上學期我們學習了《模擬電子技術基礎》，學習了直流穩(wěn)壓電源部分。直流穩(wěn)壓電源有電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四部分構成。在下圖中，輸入220V、50Hz的交流電通過電源變壓器變?yōu)槲覀冃枰碾妷?、在經過整流電路將交流電壓變?yōu)槊}動的直流電壓。因為次脈動的直流電壓含有較大的紋波成分，必須經過濾波電路加以濾波，從而得到平滑的直流電壓。但此電壓還是會因為電網電壓的波動、負載和溫度的變化而變化。因此，在經過整流、濾波電路之后，還要接上穩(wěn)壓電路保證輸出穩(wěn)定的直流電壓。這次的設計要求輸出±5V/1A，一組可調正電壓+3~+18V/1A的電壓電路，我們要熟悉電路知識，查閱資料，因此熟練地動手能力將給我們帶來很大的幫助。通過這次的課程設計使我們在理論計算、結構設計等方面的能力得到了很好的提高。使得我們端正了學風，培養(yǎng)了嚴肅認證實事求是的科學態(tài)度和勇于探索的創(chuàng)新精神。圖1-1集成直流穩(wěn)壓電路圖2方案設計·2.1設計內容及要求=1\*GB3①要求設計制作一個多路輸出直流穩(wěn)壓電源，可將220V/50Hz交流電轉換為多路直流穩(wěn)壓電源輸出：±5V/1A，一組可調正電壓+3~+18V/1A。=2\*GB3②選擇電路方案，完成對確定方案電路的設計。計算電路元件參數與元件選擇、并畫出總體電路原理圖，闡述基本原理。（選做：用PSPICE或EWB軟件完成仿真）=3\*GB3③安裝調試并按規(guī)定格式寫出課程設計報告書?！?.2方案設計與論證LM317型穩(wěn)壓器電源能夠輸出可調的直流正電壓，它內部含有過流，過熱保護，輸入電壓為正負15V，輸出為1.25（1+Rp/R）；可輸出1.2~37V電壓。LM7805和LM7905都可以輸出正5V電壓。由以上可知可以將LM317及LM系列的穩(wěn)壓器并聯(lián)達到正負5V及可調電壓的要求。1．直流穩(wěn)壓電源設計思路（1）電網供電電壓交流220V(有效值)50Hz，要獲得低壓直流輸出，首先必須采用電源變壓器將電網電壓降低獲得所需要交流電壓。（2）降壓后的交流電壓，通過整流電路變成單向直流電，但其幅度變化大（即脈動大）。（3）脈動大的直流電壓須經過濾波電路變成平滑，脈動小的直流電，即將交流成份濾掉，保留其直流成份。（4）濾波后的直流電壓，再通過穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓，便可得到基本不受外界影響的穩(wěn)定直流電壓輸出，供給負載RL。其中：（1）電源變壓器：是降壓變壓器，它將電網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：利用單向導電元件，把50Hz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穩(wěn)定，不隨交流電網電壓和負載的變化而變化。方案比較：方案一：先對輸入電壓進行降壓，利用二極管的單向導電性，在變壓器二次側電壓u2的正半周內，二極管正向偏置，處于導通狀態(tài)，負載RL上得到半個周期的脈動直流電壓和電流；而在u2的負半周內，二極管反向截止。二極管的單向導電作用將變壓器二次側的交流電壓變換成為負載RL上的單向脈動電壓，達到了整流的目的。濾波電路一般由電容組成，其作用是把脈動直流電壓u3中的大部分紋波加以濾除。由于輸入電壓u1發(fā)生波動、負載和溫度發(fā)生變化時，濾波電路輸出的直流電壓UI會隨著變化。因此，為了維持輸出電壓UI穩(wěn)定不變，還需加一級穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓部分的單元電路由三端集成穩(wěn)壓管組成。方案二：先對輸入電壓進行降壓，首先選用合適的電源變壓器將電網電壓降低到所需要的交流電源u2，然后用單相橋式二極管對其進行整流，變成單向脈動電壓u3，整流后利用電容的充放電效應，用電解電容對其進行濾波，將脈動的直流電壓變?yōu)楦悠交摹⒚}動小的直流電壓UI，穩(wěn)壓部分的單元電路由三端集成穩(wěn)壓管組成。對以上兩個方案進行比較，可以發(fā)發(fā)現第一個方案為單相半波整流電路，具備整流目的，但只在交流電壓的半個周期內有電流流過負載。而第二個方案使用單向橋式整流電路，將交流電的負半周也利用起來，從而使整流電路輸出電壓的平均值得到提高。與單相半波整流電路比，單相橋式整流電路的結構較復雜，但其優(yōu)勢在于輸出電壓較高，脈動小，整流二極管所承受的最大反向電壓等于二次側電壓的峰值，并且因為電源變壓器在正、負半周內都有電流流過，所以變壓器的利用率也高了。第二個方案比第一個方案要好，所以選擇第二個方案作為本次課程設計的方案?！?單元電路集成穩(wěn)壓電源由四部分組成如下圖圖3-1穩(wěn)壓電源的構成圖 圖3-2整流及穩(wěn)壓過程·3.1電源變壓器電源變壓器是將輸入的220V交流電壓U1轉變?yōu)檎麟娐匪枰慕涣麟妷篣2。但是變壓器有一定的功耗所以它的輸出功率要小于輸入功率即：=P2/P1。P2是變壓器的副邊的功率，P1是變壓器原邊的功率。因為至此時輸出多端所以選擇中間抽頭的多路輸出變壓器。輸出12V、和24V對應于78、79系列和LM317系列?！?.2整流電路單相橋式整流電路如下圖，四肢整流二極管D1~D4形成電橋。在V2正半周。電流從變壓器副邊線圈上端流出，只經過D1流向RL,在由D3留回變壓器，所以D1、D3正向導通，D2、D4反偏截止。在負載上產生一個極性為上正下負的輸出電壓。電流通路用實線箭頭表示。同理在V2負半周時，D2、D4正向導通，D1、D3反偏截止。在負載上產生上正下負的輸出電壓。電流通路如圖的虛線箭頭表示。綜上可知輸入端經變壓器后在副邊得到了一個單向的脈動電壓。圖3-3整流電路圖圖3-4橋式整流電路的工作波形·3.3濾波電路經過整流的脈沖電壓紋波很大要經過濾波電路的濾波作用，在這里選擇用電容濾波，適合小電流負載。 圖3-5RC濾波電路·3.4穩(wěn)壓電路 由于輸出的直流電壓會隨著穩(wěn)壓電路的波動、負載和溫度發(fā)生變化而變化，所以，為了維持輸出直流電壓穩(wěn)定不變，還要加上穩(wěn)壓電路。集成穩(wěn)壓器在使用中普遍使用的是三端穩(wěn)壓器。可以分為固定式和可調式，按正負的輸出電壓還可分為CW317、CW337、LM317、LM337。其中317系列穩(wěn)壓器可以連續(xù)輸出可調正電壓，337系列則是可調負電壓。它們的可調范圍為1.2~37V，最大輸出電流為1.5A。三端集成穩(wěn)壓器還有78、79系列分別對應正電壓輸出和負電壓輸出.79系列和78系列的外形相似但是連接不同，79的1端接地，2端接負的輸入。3端接輸出。圖3-6固定式三端穩(wěn)壓器的引腳圖與應用電路圖3-7可調式三端穩(wěn)壓器的引腳圖級應用電路·4參數計算及器件選擇·4.1集成穩(wěn)壓器的選擇選擇穩(wěn)壓器型號為LM7805、LM7905和LM317。78系列輸出正5V，79系列輸出負5V。317系列則輸出1.2~37V的可變電壓，最大輸出電流為1.5A?！?.2電源變壓器的選擇Uomax+(Ui-Uomin)≤Ui≤Uomin+(Ui-Uo)max（3-1）18V+3V≤Ui≤3V+40V（3-2）21V≤Ui≤43V（3-3）U2≥Uimin/1.1=21/1.1=19.09V取U2=20則P=20W，所以選取24V/25W的變壓器即可?！?.3濾波電容的選擇I=1A。T=0.02s,電路中濾波電容承受的最高電壓時1.414×24=33.936V所以選擇電容的耐壓值應該大于34V所以選擇1000uF/50V的電容。因為大容量電解電容有一定的繞制電感分布，易引起自激振蕩，形成高頻干擾。所以穩(wěn)壓器的輸入斷腸并入辭職小容量電容來抵消電感效應，一直高頻干擾?！?電路圖設計·5.1仿真圖圖5-1正負5V的部分仿真圖圖5-2可調電壓的部分仿真圖（最小輸出3V）圖5-3可調電壓的部分仿真圖（最大輸出18V）5.2設計原理圖圖5-4設計原理圖·6系統(tǒng)測試6.1調試所用的基本儀器萬用表、杜邦線、平口螺絲刀、示波器等。6.2測試結果測得7805的管腳3與地之間的電壓為+5V，7905的管腳3與地之間的電壓為-5V，測得可調電壓的范圍為+2.5V~+19V。6.2測試結果分析電阻、電容以及電位器的選擇都會影響到實驗結果，要通過仿真確定這些器件的大小后才能采用。由于7805、7905、317的電壓變化范圍很大，所以有時會造成實驗測量結果的誤差。為了安全起見，在插頭與變壓器連線接觸的地方，最好用膠布把兩根線分開粘好，在電路板與變壓器連線的地方，要用硅膠封住，避免電線裸露在外面?！?課程設計心得體會在沒接觸過焊接技術時候想當然的認為很容易，誰知道自己要查資料，自己買元件，自己焊接，自己調試。自己找錯誤。有許多曾經沒有遇到過的事情，但還是自己通過努力做好了。通過這次的課程設計了解了電源制作的整個過程，還有它的工作原理，在和課本上的知識對照更加理解了電源的原理。通過仿真軟件ISIS對其仿真，檢查錯誤等，也使得對此軟件有了一個了解。但還是不是很熟悉要繼續(xù)深層次的加深理解多運用軟件進行電路的仿真。通過這次的課設方案，了解了直流穩(wěn)壓電源的方案論證和模塊之間的聯(lián)系以及元器件的選取，讓我們更加進一步的了解直流穩(wěn)壓電源的工作原理和它的性能指標。但在購買元器件的過程中有很多的不便，比如沒有預定的原件或者原件的性能不符等，這就要求我們要善于變通，用不同的角度來考慮問題從而達到預定的效果。這次設計之后，我認識到自己只有在實踐中才能真正的了解電路了解自己的知識掌握程度，加深對知識的理解程度。參考文獻[１]周政新．《電子設計自動化實踐與訓練（第三版）》[M]．北京：中國民航出版社，２００２[２]童詩白．《模擬電子技術基礎（第二版）》[M]．北京：高等教育出版社，１９８８[３]謝自美．《電子線路設計、試驗、測試（第二版）》[M]．武漢