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文档简介

1、模电设计性实验实验报告1.课程设计目的1)学会选择变压器,整流二极管,滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压电源;2)结合所学的电子电路的理论知识完成直流稳压电源课程设计;3)通过该设计学会并掌握常用电子元器件的选择和使用方法;4)掌握直流稳压电源的调试及主要技术指标的测试方法;5)加强自主性学习、研究性学习,加强团队合作,提高创新意识2.课程设计考核题目2.1课程设计任务用lm137设计一个输出1a的恒压源,输出电压为-3-10v2.2课程设计要求1)画出系统电路图,并画出变压器输出、滤波电路输出及稳压输出的电压波形;画出变压器副边电流的波形。2)输入工频220v交流电的情况下,确定变压器变比;

2、3)在满载情况下选择滤波电容的大小(取5倍工频半周期);4)求滤波电路的输出最大电压;5)求电路中固定电阻阻值、可调电阻调节范围。2.3 设计思路直流稳压电源是一种将220v工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置,直流稳压电源包括变压器,整流,滤波,稳压电路,负载组成。其框图如下 3.设计电路图; 降压电路 通过变压器将电网照明电压降低到所需要的电压值,公式如下:n 2121=l l u u 整流电路整流电路是由整流管构成的电路。其原理是利用二极管的单向导电性将交流电变成脉动的直流电。在输入电压的正半周,其极性为上正下负,即a u b u ,二极管1d ,3d 导通,2d ,4d 截止,在负

3、载端得到一个半波电压;负半周同理。滤波电路 在直流稳压电源电路中一般采用电容滤波,其原理是利用充放电的时间不同,充电快,放电慢,使输出维持一定的电压。滤波电路用于滤去整流输出电压中的纹波,使输出电压趋于平滑。 稳压电路对电路进行稳压,经过整流滤波后得到的波形并不稳定,原因是电压不稳定,负载变化,因此需要对电路进行必要的稳压。在117集成稳压器中,只需要合理设定2r ,3r ,通过改变他们的比值就可以输出所需要的电压。 4.设计所需电子元件220v 交流电压源,变压器,二极管3n246,定值电阻,可调电阻,电容及三端可调式输出集成稳压器lm138,其中lm138的主要参数如下:输出电压从-1.2

4、v 至-37v 可调;最大输出电流:1.5a;基准电压:1.25v;输入、输出电压差为340v.5.设计步骤1)确定稳压电路的最低输入直流电压u imin :u imin (u omax +(u i -u o )min )/0.9式中:(u i -u o )min 为稳压器的最小输入、输出电压差,而lm137的允许输入、输出电压差为340v ,现取为3v ;系数0.9是考虑电 网电压可能波动10%。 代入数据,计算得:u imin(10+3)0.9=14.4v这里取15v。2)选择电源变压器:确定电源变压器副边电压及电流:u2 u imin/1.1, i2i imin因为输出电流最大为1a,所

5、以取i2为1.1a,u2 15/1.1=13.6v。输入的交流电压:u1=220v,所以变压器的变比为:n=220/13.6=16.18, 1/n=0.062.3)选择整流二极管:利用单向导电二极管,把50hz的正弦交流电变换成脉动的直流电。整流二极管的平均电流:id=1/2*i(omax)=0.5a二极管承受的最大反向电压:urm=1.414*u2=19.233v 所以根据算出的最大反向压降和导通电流可以选择二极管为3n246型4)选择滤波电路:可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除,从而得到比较平滑的直流电压。此次设计采用单向桥式整流滤波电容滤波。题目要求是5倍工频半周期,所以c

6、1=5*t*imax/2uimin=3819uf 所以应选择3.9mf/14v的电解电容5)设计稳压电路: 稳压电路的功能是使输出的直流电压稳定,不随交流电网电压和负载的变化而变化。 本次试验使用的是三端可调式输出集成稳压器lm138.设计要求为输出电压-3-10v间可调,而输出电压又与稳压电路的r1与r2有关,u o=1.25*(1+r2/r1),取r2=120,r所以r2min=168,r2max=840;所以滑动变阻器r2=1k的可调范围应选在17%84%。6.实验结果与误差分析调节滑动变阻器r2为84%时,用直流电压表测得直流稳压电源两端的电压-10.035v;调节滑动变阻器r2为17

7、%时,用直流电压表测得直流稳压电源两端的电压-3.032v。计算最大误差=(|-10.035-(-10)|/|-10|)100%=0.35%。误差分析:在计算变压器副边电压时,u imin取的是近似值比实际值大,导致变压器副边电压比理论值大,进而影响直流稳压电源的输出电压;由于直流稳压电源的最大输出电流是1a,所以稳压器的输入电流应大于1a,而在计算滤波电容时将其取为1a,导致滤波电容比实际值大,进而影响直流稳压电源的输出电压; 在计算u o输出电压时,采用了近似运算 u o=1.25*(1+r2/r1),而实际上u o=1.25*(1+r2/r1)+i adj*r2导致实际输出电压比理论值大

8、。7.仿真图1,经过变压器后的波形图2 滤波后的波形 图3 稳压后的波形 8.设计总结:通过这次模电课程设计,我们将掌握了的有关模拟电子技术方面的知识应用在实践之中,虽然在设计过程中遇到了一些问题,但经过小组成员一次又一次的思考与讨论之后,最终解决了问题,这也暴露出了前期准备不充分,设计不全面的问题。通过自己亲手设计制作,我们收获到了许多在课堂上学不到的知识与经验:做事应分清层次,有条理的进行。在此次设计试验中,要将直流电源的每一个部分依次完成,不要急功近利;实践是检验真理的唯一标准,无论课本上讲的内容如何,只有事实才是真正的真理; 团队的力量大于个人,团队的默契程度可以将各种困难一一化解,不是一个人厉害就行,要以大局为重。 同时,在课程设计过程中,我们不断发现错误,不断改正,不断领悟,不断获取。最终的检测调试环节,本身就是在践行“过而能改,善莫大焉”的知行观。这次课程设计终于顺利完成了,在设计中遇到了很多问题,最后在老师的指导下,终于游逆而解。在今后社会的发展和学习实践过程中,一定要不懈努力,不能遇到问题就想到要退缩,一定要不厌其烦的发现问题所在,然后一一进行解决,只有这样,才能成功的做成想做的事,才能在今后的道路上劈荆斩棘

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