安阳工学院课程设计可调电压源

1、课程设计说明书题 目： 可调直流稳压电源电路 课程名称： 模拟电子技术 学 院： 电子信息与电气工程学院 学生姓名： 周 迎 辉 学 号：专业班级： 自动化2014级2班 指导教师： 杨 欣 2016年 5月 13日课 程 设 计 任 务 书设计题目可调直流稳压电源电路学生姓名周迎辉所在学院电子信息与电气工程学院专业、年级、班自动化2014级 2班设计要求：1、设计制作一个可调的直流稳压电源，主要技术指标要求输入电压为220V的交流电压，频率为50HZ；输出直流电压为1.25V到15v可调输出电流：Io=1A；纹波电压：Up-p10mV；稳定系数小于52、设计电路，选

2、择电路元件，确定仪器及元器件的规格、数量，计算确定元件参数。 3、在实验室Multisim软件上画出电路图，并仿真和调试，并测试其主要性能参数。学生应完成的任务：完成可调直流稳压电路设计，利用Multisim软件进行电路功能仿真，利用Altium Designer软件绘制电路原理图，设计制作电路的PCB板，对电路进行安装、调试，并提交课程设计报告。参考文献：1 童诗白.模拟电子技术基础M.北京：高等教育出版社,2005. 2 臧春华.电子线路设计与应用M.北京:高等教育出版社,2005.3 邱关源,罗先觉.电路（第五版）M.北京：高等教育出版社,2006.4 谷树忠.Altium Design

3、er教程-原理图、PCB设计与仿真M.北京:电子工业出版社,2010.工作计划：5月16日-5月17日，利用Multisim软件完成电路功能仿真；5月18日-5月19日利用Altium Designer软件完成电路原理图设计和PCB板设计；5月23日-5月25日完成PCB板制作、电路安装与调试工作；5月29日，提交课程设计报告。任务下达日期：2016年 5 月13日任务完成日期：2016年 5 月23日 指导教师（签名）： 学生（签名）：可调直流稳压电源电路摘 要：设计了一个可调直流稳压电源电路，该电路可以实现将开关电源的电压和电流展宽，实现了电压和电流的大范围调节，将220V工频交流电转换成

4、稳压输出的直流电压的功能。该电路主要由变压器，三端可调稳压器LM317,滤波电容，整流二极管，电阻构成，其中滤波电路用电容器件实现，稳压电路用LM317器件实现。本设计主要采用直流稳压构成集成稳压电路，通过变压，整流，滤波，稳压过程，将48V交流电压，变成稳定的直流电压，并实现电压可在1.25V-15V可调，最大输出电流为1A；纹波电压小于10mV，稳压系数小于5。经仿真测试，该电路可以实现将开关电源的电压和电流展宽，实现了电压和电流的大范围调节，将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压功能。利用AD软件对电路进行了原理图设计和PCB设计，并对电路进行了安装和调试，调试三次经修改，结果成功

5、。关键词：可调直流稳压电源；三端可调稳压器；电路仿真；PCB设计目 录1. 设计背景11.1课程设计目的11.2课程设计条件11.3掌握稳压电路的作用及基本构成12. 设计方案12.1基本原理22.2 电路设计23. 方案实施43.1电路仿真43.2 PCB制作63.3安装与调试74. 结果与结论85. 收获与致谢86. 参考文献87. 附件8 1. 设计背景1.1课程设计目的（1）学习基本理论在实践中综合运用，掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤，培养综合设计与调试能力。（2）学会直流稳压电源的设计方法和性能指标测试方法。（3）培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。（4）使电路的输入电

6、压为220V的交流电，输出为直流电压，并且电压具有可调功能，电压变化范围：1.25V-15V（5）掌握直流稳压电源的稳压系数和内阻测试方法。1.2课程设计条件根据所给的交流电电压经过变压操作，然后将所得的电压进行整流，再经过滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。本设计主要采用通过变压，整流，滤波，稳压过程将220V交流电压，变为稳定的直流电压，并实现电压可在1.25V-15V可调。1.3掌握稳压电路的作用及基本构成 稳压电路是电源电路系统中的关键，它属于一种稳定电压的电路，整个系统在它的作用下才能输出稳定电压。稳压电路分为稳压管稳压电路，串联型稳压电路，开关型稳压电路。稳压

7、管稳压电路由二极管和限流电阻组成，是一种最简单的直流稳压电路。串联型稳压电路以稳压管稳压电路为基础，利用晶体管的电流放大作用，增大负载电流，在电路中引入深度电压负反馈使输出电压稳定。开关型稳压电路中的调整管工作在开关状态，使得电路效率大大提高。而本次设计我们采用LM317。LM317是可调节3端电压稳压器，此稳压器非常易于使用，只需要两个外部电阻来设置输出电压。2. 设计方案2.1基本原理1.原理框图如图2.1图2.1直流稳压电源的原理框图和波形变换可调直流稳压电路包括变压器降压，整流电路的整流，滤波电路的滤波，稳压电路进行稳压四个部分。输入的交流电压经过变压器降压到所需要的交流电压，经过整流

8、滤波后变为纹波很小的直流，最后由稳压电路进行稳压输出。2.总体设计思路 (1).根据课程设计的要求设计一个连续可调直流稳压电源。 (2).设计电路结构，选择电路元件，计算确定元件参数，画出实用原理电路图。 (3).通过模拟软件进行调试，并测试其主要性能参数。 (4).实验中采用三端集成稳压器，用输出电压可调且内部有过载保护的三端集成稳压器，输出电压调整范围较宽，可实现输出电压从 3 V起连续可调至18V，因要求电路具有一定的带负载能力，需设计一软启动电路以适应所带负载的启动性能。该电路所用器件较少，成本低且组装方便、可靠性高。2.2 电路设计（一）直流稳压电源的基本组成直流稳压电源是将频率为5

9、0Hz、有效值为220V的单相交流电压转换为幅值稳定、输出电流为几十A以下的直流电源，其基本组成如图2.2.1所示：图2.2.1 直流稳压电源的方框图直流稳压电源的输入为220V的电网电压，一般情况下，所需直流电压的数值和电网电压的有效值相差较大，因而需要通过电源变压器降压后，再对交流电压进行处理。变压器副边电压有效值决定于后面电路的需要。 交流电压通过整流、滤波后虽然变为交流分量较小的直流电压，但是当电网电压波动或者负载变化时，其平均值也将随之变化。稳压电路的功能是使输出直流电压基本不受电网电压波动和负载电阻变化的影响，从而获得足够高的稳定性。（二）各电路的选择1.电源变压器 电源变压器T的

10、作用是将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压。根据输出电压的范围，可以令变压器副边电压为48V。2滤波电路电容滤波电路是最常见的也是最简单的滤波电路，在整流电路的输出端并联一个电容即构成电容滤波电路，如图2.2.2所示：图2.2.2单相桥式整流电容滤波电路在U2的不断作用下，电容上的电压不断进行充放电，周而复始，从而得到近似于锯齿波的电压，使负载电压的纹波大为减小。但因为条件有限，没有电源变压器，所以直接接入48V交流电压。3.稳压电路虽然整流滤波电路能将正弦交流电压变换为较为平滑的直流电压，但是，一方面，由于输出电压平均值取决于变压器副边电压有效值，所以当电网电压波动时，

11、输出电压平均值将随之产生相应的波动；另一方面，由于整流滤波电路内阻的存在，当负载变化时，内阻上的电压将产生相反的变化，于是输出电压平均值也将随之产生相反的变化。因此，整流滤波电路输出电压会随着电网电压的波动而波动，随着负载电阻的变化而变化。为了获得稳定性好的直流电压，必须采取稳压措施。3. 方案实施3.1电路仿真1、单相桥式整流电路 在设计电路时，直流电源是能量转换电路，将220V（或380V）50HZ的交流电转为直流电。 2、电容滤波电路 经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压。3、集成稳压电路三端可调稳压器因具有稳定度高、适应性强、使用方便的优点，得到广泛应用。在本次课程设计

12、中，我们用的稳压器是LM317，LM317是应用最为广泛的电源集成电路之一，它不仅具有固定式三端稳压电路的最简单形式，又具备输出电压可调的特点。此外，还具有调压范围宽、稳压性能好、噪声低、纹波抑制比高等优点。LM317特性为：保证1.5A输出电流。典型线性调整率0.01%。80dB纹波抑制比。输出短路保护。过流、过热保护。标准三端晶体管封装LM317电压范围1.25V至37V连续可调。下图3.1.1为LM317引脚图。图3.1.1LM317引脚图3、整体电路根据实验要求和以上的分析，按照总体电路图在仿真软件上选择相应的元件并进行连接，然后启动观察。将电路连接好后，为各个电阻和电容选取适当值，检

13、查无误后，然后打开开关，滑动变阻器滑片调节输出电压，由下图3.1.2可得第一个是滑动变阻器调到50%的时候电压就达到15.918V，第二个图3.1.3是调到0%时，最小电压为1.497V，大于1.25V。存在小误差。通过仿真，得到了我们所要的结果，因此我们得出电路原理图无误，可以制板。 图3.1.2 图3.1.33.2 PCB制作 在AD里面绘制原理图如下图3.2.1图3.2.1原理图在封装时，要注意封装的选择，因为对于同一个元件可能有多种封装方式。封装时根据所给元件的类型选择合适的封装然后对各个元件进行封装。刚开始就因为封装改了好几次。封装完成后，把原理图导入PCB板。导入PCB板后，再对元

14、件的位置重新手动摆放，使尽量少的线重叠，以减少布线时的跳线出现。PCB元件分布已经做好，下面我们就要布线了，布线需要遵守布线规则。结果如图3.2.2图3.2.23.3安装与调试生成的印刷电路板图与电路原理图可能不相符，是因为有一些元件没有连上。这种情况时有发生，问题出在原理图上，原理图看上去是连上了，但画图不符合规范，导致未连接上。不规范的连线有：连线超过元器件的断点；连线的两部分有重复。 解决方法是在画原理图连线时，应尽量做到：在元件端点处连线；元器件连线尽量一线连通。在安装时，我们要注意电容以及二极管的极性，我做的时候没注意，二极管就安错了，后来又改的。耐心的按照PCB图安装好所有的元件，

15、安装好后，按照电路图逐一检查电路有没有插错元件，检查无误后，然后焊接，焊接时要小心不得使焊点短路，不能同一个点焊时间过长以免烧掉元件，焊好后，要用万用表逐一检查有没有虚焊、线路断路或线路短路问题。在确定线路没有问题的情况下连接电源调试，之后交给老师测试其功能，调节滑动变阻器测输出电压值，观察电压是否在要求范围之内，通过测试，达到了预期效果。4. 结果与结论利用4个1N4001二极管组成的桥式整流管，一个LM317和一个2.2mF、一个10uF，一个1uF，一个330nF的电容，一个240的电阻和5K的滑动变阻器来设计稳压电路，经过仿真，并利用示波器观察波形，得到了一个随着滑动变阻器的调节电压随

16、着改变的可调直流稳压电源。本课程设计的目的要求是设计一种输出电压连续可调的集成稳压电源，输出电压在1.25-15V之间连续可调，输出最大电流可达1A，实物经调试后能在1.25-15V间连续可调，最大电流可达1A,满足课程设计要求。5. 收获与致谢经过这次的课程设计我收获了很多，也学习到了很多有关专业方面的知识！通过自己预先设计的电路，然后再参考一些书籍上的电路并经过修改，设计成了最终符合要求的电路原理图，并进一步了解和学习了整个电路的各个部分的具体工作原理，达到了理想的要求。这次的课程设计让我体会了探究知识的过程和团体合作的强大力量，让我们感受到了集体的力量，尽管磕磕绊绊，但我们一起解决困难，团结合作，终于见到了成功。我感谢指导老师的悉心教导，我感谢小伙伴的帮助，我感谢组长的带领。这次的课程设计真正的学到了很多知识。6. 参考文献1 童诗白.模拟电子技术基础M.北京：高等教育出版社,2005. 2 臧春华.电子线路设计与应用M.北京:高等教育出版社,2005.3 邱关源,罗