设计制作一串联型连续可调直流稳压正电源电路.doc

1 课题名称 所在院系 班 级 学 号 姓 名 指导老师 时 间 景德镇陶瓷学院 2 模拟电子技术课程设计任务书 班级 姓名 指导老师 张 玲 2011 年 06 月 12 日 设计题目 设计制作一串联型连续可调直流稳压正电源电路 设 计 任 务 设计任务和要求 输出直流电压 1 5 10V 可调 输出电流 IOm 300mA 有电流扩展功能 稳压系数 Sr 0 05 具有过流保护功能 设 计 要 求 1 调研 查找并收集资料 2 总体设计 3 硬件设计 用 A4 纸画出硬件的接线图 4 撰写设计说明书 字数约 2500 字左右 5 参考资料目录 参 考 资 料 1 电工电子实践指导 第二版 王港元主编 江西科学技术出版社 2005 2 电子线路设计 实验 测试 第二版 谢自美主编 华中理工大学出版社 2000 3 电子线路设计应用手册 张友汉主编 福建科学技术出版社 2000 4 555 集成电路实用大全 郝鸿安等主编 上海科学普及出版社 5 电子技术基础实验研究与设计 陈兆仁主编 电子工业出版社 2000 6 毕满清主编 电子技术实验与课程设计 机械工业出版社 7 用万用表检测电子元器件 杜龙林编 辽宁科学技术出版社 2001 8 新型集成电路的应用 梁宗善 华中理工大学出版社 2001 9 新颖实用电子设计与制作 杨振江等编 西安电子科大出版社 2000 教研室主任签字 年 月 3 日 目目 录录 摘要摘要 4 4 前言前言 5 5 第一章第一章 设计任务与方案设计任务与方案 6 6 第二章第二章 设计电路图设计电路图 7 7 第三章第三章 原件及其介绍原件及其介绍 8 8 第四章第四章 设计原理及参数计算设计原理及参数计算 9 9 第五章第五章 实验仿真结果实验仿真结果 10 10 第六章第六章 实验结果及其分析实验结果及其分析 1111 第七章第七章 实验结论及其体会实验结论及其体会 1414 附表附表 元件清单元件清单 1616 附录附录 参考文献参考文献 1717 4 摘要 随着生活的各式各样 我们生活所需要的产品的品种也越来越多 其中绝 大多数产品为电子产品 不同的产品工作时所需要的电源电压也不同 因而对 电源的性能和参数要求也不同 目前 各种直流电源产品充斥着市场 电源技术已经比较成熟 然而 基 于成本的考虑 对于电源性能要求不是很高的场合 可采用带有过流保护的集 成稳压电路 同样能满足产品的要求 本次设计的题目为设计一串联型可调两路直流稳压正电源 先是经过家用 交流电源流过变压器得到一个大约十五伏的电压 U1 然后 U1 经过一个桥堆进 行整流在桥堆的输出端加两个电容 C1 C2 进行滤波 滤波后再通过 LM7812 具体参数参照手册 输出一个固定的 12V 电压 这样就可以在一路输 出固定的电压 在 LM7812 的输出端加一个电阻 R3 调整端加一个固定电阻 R1 和一电位器 R2 这样输出的电压就可以在 5 12V 范围内可调 经过自己对试验原理的全面贯彻 以及相关技术的掌握 和反复的调试 经 过自己的不断的努力 老师的耐心的指导 终于把这个串联型两路输出直流稳 压输出正电源电路 关键词 两路 固定 可调 直流稳压电源 5 前 言 随着社会的发展 科学技术的不断进步 对电子产品的性能要求也更高 我们做为 21 世纪的一名学电子的大学生 不仅要将理论知识学会 更应该将其 应用与我们的日常生活中去 使理论与实践很好的结合起来 电子课程设计是 电子技术学习中的一个非常重要的实践环节 能够真正体现我们是否完全吸收 了所学的知识 在电子市场 各种各样的串联稳压电源琳琅满目 但大多数成本都不低 基于成本考虑 我们可以应用所学的知识自己设计一个简单的电路 大部分电 压都是正电源 而人们的需求也日益丰富 所以直流稳压负电源也越来越多 尤其是在学校 我们所用的许多电源都是自己学校设计的 电压大概在 1 20 之间可调 虽然现在的电源很普遍 技术也很成熟 但其中的电路设计分析的思路仍 值得我们去学习和研究 又因为其简单 易做 易设计 对材料无特别要求的 特点 使得直流稳压电源的设计能广泛应用与课程设计中 6 第一章第一章 设计任务与设计方案设计任务与设计方案 设计制作一串联型可调两路输出直流稳压正电源电路设计制作一串联型可调两路输出直流稳压正电源电路 一 设计任务与要求一 设计任务与要求 1 一路输出直流电压 12V 另一路输出 5 12V 连续可调直流稳压电源 2 输出电流 IOm 300mA 3 稳压系数 Sr 0 05 4 4 具有过流保护功能具有过流保护功能 二 方案设计与论证二 方案设计与论证 直流稳压电源是电子设备能量的提供者 对直流电源要求是 输出电压的 幅值稳定 平滑 变换频率高 负载能力强 温度稳定性好 1 整流电路 交流电压转变成单向脉动直流电 a 半波整流 其原理是利用半导体的导通性组成的各种整流电路 U0 U2 0 45U2 tdu 0 0 2 1 tdtu 0 2sin 2 2 1 2 b 桥式整流 然而单相桥式整流电路与半波整流电路相比 在相同的变压器副边电压下 对二极管的参数要求式一样的 并且还具有输出电压高 变压器利用率高 脉 动小 见笑了输出电压的脉动等优点 因此在次设计中我选用单相桥式整流电 路 7 2 滤波电路 经整流后的电压仍具有较大的交流分量 不能直接输出变为直流电源 必 须通过滤波电路将交流分量滤掉 尽量保留其输出中的直流分量 才能获得比 较平滑的直流分量 使之波形变得平滑 接近理想的的直流电源 所以可以利用电容两端电压不能突变或流经电感的电流不能突变的特点 将电容与负载并联 或将电感与负载串联就能起来滤波作用 3 稳压电路 由于滤波后的直流电压 Ui 受电网电压的波动和负载电流变化的影响 T 的 影响 很难保证输出电流电压的稳定 所以必须在滤波电路和负载一直加上稳 压电路 才能保证输出直流电压的进一步稳定 如图就是由桥堆和电容组成的整流滤波电路 当交流电电流流过桥堆时 负方向的电流改变方向 以正方向的形式从桥 堆中流出 从而形成如图中的绿色部分的电流 当这种电流经过电容的滤波效 8 果就形成了较为平滑的直流电流 第二章第二章 设计电路图设计电路图 设计的实验的路设计的实验的路 9 第三章第三章 元件及其介绍元件及其介绍 1 1 变压器 型号 变压器 型号 AIR CORE XFORMEPAIR CORE XFORMEP 变压器的最基本型式 包括两组绕有 导线之线圈 并且彼此以 电感方式 称合一起 当一 交流电 具有某一已知 频率 流于其中之一组线圈时 于另 10 一组线圈中将感应出具有相同频率之 交流电压 而感应的电压大小取决于 两线圈耦合及磁交链之程度 一般指连接交流 电源的线圈称之为 一次线圈 而跨于此线圈的电 压称之为 一次电压 在二次线圈的 感应电压可能大于或小于一次电压 是由一次线圈与二次线圈间的 匝数比 所决定的 因此 变压器区分为 升压与降压变压器两种 在此次实验中我们采用降压变压器 目的是将 220V 交流电降到我们所需的 的范围 2 2 桥堆 桥堆 型号型号 3N2473N247 桥堆是一种电子元件 内部由多个二极管组成 主要作用是整流 调整电流 方向 用桥堆整流是比较好的 首先是很方便 而且它内部的四个管子一般是 挑选配对的 所以其性能较接近 还有就是大功率的整流时 桥堆上都可以装 散热块 简化 使工作时性能更稳定 当然使用场合不同也要选择不同的桥堆 不能只看耐压是否够 比如高频特性等 在实验中 我们的设计的是直流电源 所以我们需对降压产生的交流进行整 流 故选择此桥堆 3 3 三端稳压器 三端稳压器 型号型号 LM7812LM7812 三端稳压器 主要有两种 一种输出电压是固定的 称为固定输出三端稳压 器 另一种输出电压是可调的 称为可调输出三端稳压器 其基本原理相同 均采用串联型稳压电路 在线性集成稳压器中 由于三端稳压器只有三个引出 端子 具有外接元件少 使用方便 性能稳定 价格低廉等优点 因而得到广 泛应用 因为在实验中 我们要产生一固定电压 12V 故选择型号为型号 LM7812KC 的 三端稳压器 4 4 电容 电容 2 2 个个 0 1uF0 1uF 1 1 个个 uFuF 1 1 个个 470uF470uF 其中 470uF 的电容是滤波电容 所以其值要较大 0 1uF 和 1uF 的电容都是用 于抵消长线传输而引起的电感 其容量一般在 1uF 以下 5 5 电阻 电阻 1 1 个个 24 24 1 1 个个 64 64 电位器电位器 34 34 根据设计要要求可计算出各个电阻的值 6 6 开关 开关 单刀开关单刀开关 1 1 个个 第四章第四章 设计原理及参数计算设计原理及参数计算 一 电路工作原理一 电路工作原理 11 当 220 交流电经变压器产生低压交流电时 电流信号经过桥堆时产生单向 脉动电压 然后再经过滤波电路的滤波输出交流成分较少的平滑的直流电压 最后经过 LM7812 的稳压作用输出固定的直流电压 12V 所以可以借鉴这的电压 产生一组固定的电压 12V 另一组可调式电压可由电阻与电位器组成的电路得 到范围为 5 12 的电压 二 元件参数的计算二 元件参数的计算 由 模拟电路基础教程 可知 W7812 的输入有效值电压 U3 19V 而经过 电容的滤波效应 所以在经过桥堆之前的电压 U2 U3 1 2 15 83V 由此可以算 出变压器的匝数比 N1 N2 约为 220 15 83 1 414 约为 10 1 电容 C1 的选择 因为 C1 为滤波电容 从理论上来讲 滤波电容越大 放 电过程越慢 输出电压越平滑 平均值越高 但在实际上 电容的容量越大 不但体积越大 而却会使整流二极管流过的冲击电流更大 根据参考文献 可 选择电容 C1470uf 电容 C2 用于抵消长线传输而引起的电感 其容量可选择在 1uF 以下 故选择 C20 1uF 电容 C3 改善负载的瞬态响应 其容量可选 1uF 及以 下 但若 C3 大 则会在稳压器输入端断开时 C3 通过稳压器放电 所以选择 C3 0 1uF 同理可选择 C4 1uF 由于实验要求输出电流 IOm 200mA 所亦可根据固定端的电压可确定 R3 12 0 2 60 根据稳压器输出端与公共端电流恒定不变电流 I 12 60 0 2A 设计要 求的电压范围 当 R2 接入组织为 0 时 I R1 5 可以算出 R1 的阻值 当 R2 输入最大阻 值时 有 R1 R2 12 以及根据仿真结果可以精确算出电阻 R1 24 以及电位器 R2 阻值的组织范围为 0 34 第五章第五章 实验仿真结果实验仿真结果 实验仿真电路图如下实验仿真电路图如下 a 图中波形为可调时的最小电压为 5V 此时开关不闭合 12 b 图中波形为可调时候的最大电压 12V 开关不闭合 13 c 图中是固定输出的直流电压为 5V 开关闭合 14 第六章第六章 实验结果及分析实验结果及分析 15 实验焊接 调试及实验结果分析实验焊接 调试及实验结果分析 在领玩元器件之后 按照画好的电路图 把元器件在 PPC 板是进行排版 然后按照元器件从低到高进行焊接 不能靠板上的线路连接的 用到导线连好 完成一个完整的电路 然后在实验室进行调试 由于实验限制 我们没有合适的变压器 致使电路测试达不到要求 而且 在实验室给的变压器降得的电压达不到是要求 所以实验结果达不到实验要求 可调电压也是在一定的范围内的 固定输出电压也是一定的 在接入输入信号好 用万用表测量输出敌压数值其结果如下 输入电压 U 220V f 50Hz 固定队输出电压 U1 10 3V 可调多输出电压 U2 3 96V 9 42V 在此次设计任务中虽然实验结果与理想结果有一定的误差 但是还是满足 设计任务 在现实生活中 精准的直流电源不可能这么简单 要是实现更加接 近理想的情况这需要更多的器件 通过复杂的电路来实现 16 第七章第七章 实验结论及体会实验结论及体会 结论与心得结论与心得 一个学期结束了 在上了这么久的 拟电子技术基础课程 在这个课程设 计中 我发现了许多的问题 发现自己对模拟电子这门课还存在很多的不足之 处 理论知识的理解不是很深 通过对该电路的设计 调试 使我学会运用了 用选择器整流二极管 滤波器 滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压电源 使我有效的结合所学知识 把理论应用于实际 然而在调试过程我们没有 充分的考虑输入电压达不到要求 从而导致调试结果与理论只有一定差距 盲 目地从电路中找错误 浪费许多时间 这使我懂得要如何分析错误来源 使我 更加快速而精准的找出错误所在的地方 以后要自己更加细心 在这次课设中充分锻炼了自己的动手能力 熟练掌握了焊接技术 学会了 如何查找资料是自己的设计达到合理的要求 虽然在在设计过程遇到一些困难 但是经过自己查阅的资料和老师细心的 指导 是我们克服种种困难 终于在最后把这个串联二路输出直流稳压电源设 计出来了 并通过此吃课程设计任